ويجب اعتماد تقنية النانو، حتى تتمكن صناعة البلاستيك من الاستمرار في المنافسة

وهذا واضح مما قيل في المؤتمر الدولي الرابع لتطبيقات تكنولوجيا النانو في صناعة البلاستيك والمطاط الذي عقد مؤخرا في كلية شنكار

لم تعد تكنولوجيا النانو كلمة طنانة بل هي تغيير حقيقي تشهده صناعة البلاستيك والمطاط. هذه هي خلاصة المؤتمر الدولي الرابع حول تكنولوجيا النانو الذي عقد مؤخرا في قسم هندسة البلاستيك في شانكار بالتعاون مع جمعية مصنعي البلاستيك والمطاط في إسرائيل.

يوضح البروفيسور شموئيل كونيغ من قسم هندسة البلاستيك في شنكار، منظم المؤتمر، أن هدف المؤتمر هو تعريف صناعة البلاستيك والمطاط في دولة إسرائيل بالتطبيقات الحالية والابتكارات المستقبلية في مجال تكنولوجيا النانو.

"لقد دفعت أخبار تكنولوجيا النانو الحكومات والشركات الصناعية وصناديق رأس المال الاستثماري إلى استثمار الموارد من أجل تقديم حلول تطبيقية وصناعية لتحقيق الإمكانات الكامنة في هذا المجال. أشارت بعض أعمال البنية التحتية إلى تطبيقات محتملة ولكنها واجهت حواجز في الطريق إلى السوق. لقد أحضرنا ضيوفًا من الخارج إلى المؤتمر، ومن بينهم غونتر باير، وهو كبير العلماء في شركة Kabelwerk Eupen من بلجيكا، والتي تعمل في مجال تطوير المواد المقاومة للهب، ولوكا مازو وفريدريك لويزي من شركة Nanosil. إنهم يمثلون المصانع التي تطبق وتنتج المواد النانوية لصناعة البلاستيك، وأخبرونا عن التطورات التي طوروها في الماضي والتي هي الآن في الإنتاج وتلك التي يخططون لطرحها في السوق في العام أو العامين المقبلين. بالإضافة إلى ذلك، استضفنا أكاديميين ألقوا محاضرات أيضًا لطلاب شينكر، وكان هذا العام البروفيسور جيف فوفرستين من جامعة كولومبيا في نيويورك. وهو متخصص في معالجة الأسطح بواسطة البوليمرات لتغيير البنية النانوية للسطح.

أين تجد التطبيقات العملية لتقنية النانو في المنتجات الصناعية اليوم؟
البروفيسور كونيج: "بدأت تطبيقات تكنولوجيا النانو تصبح جزءًا من خط الإنتاج في صناعة البلاستيك والمطاط. على سبيل المثال، تنتج الشركات المصنعة للإطارات الكبيرة مثل Goodyear وGoodrich إطارات تحتوي على طين النانو، مما يمنح الإطارات مقاومة عالية جدًا للتآكل، وتسخينًا أقل. هناك العديد من التطبيقات في الطلاءات المقاومة للهب في المواد البلاستيكية. تحدث غونتر باير عن استخدامه لآلاف الأطنان سنويًا في طلاء الأسلاك الكهربائية للسيارات والجهد العالي. إنها تستخدم الطين النانوي لتحسين مقاومة الحريق وتتوافق تغطية الطلاء للأسلاك التي تنتجها مع المعايير الأوروبية والأمريكية الأكثر صرامة."

كذلك، على سبيل المثال، أنابيب الكربون النانوية المجوفة - قدمت شركة Nanosil من بلجيكا تطبيقات هذه الأشياء التي تجعل من الممكن نقل التوصيل الكهربائي إلى المواد البلاستيكية التي عادة ما تكون معزولة وهذا له تطبيقات في صناعة السيارات - وخاصة في المجالات التي تتطلب التوصيل مثل الطلاء الكهروستاتيكي، وكذلك في أنظمة الوقود حيث يجب ألا تتراكم الكهرباء الساكنة. هذه المواد موصلة للكهرباء وتمنع تراكم الكهرباء الساكنة."

ماذا قدم الباحثون في شانكار؟
فريق شنكر، وبالأخص بالطبع أعضاء هيئة التدريس في قسم هندسة البلاستيك، الذين يقودون الأبحاث في شركة شنكر في مجال تكنولوجيا النانو، آخر تطوراتهم في المواد البلاستيكية النانوية، حيث تكون التطبيقات خاصة بالحاويات، لمنع المواد السامة مثل الوقود والأسمدة والمبيدات الحشرية. كما تم عرض أعمال تقوية وتسليح المواد البلاستيكية بالجزيئات النانوية للمواد اللاصقة والمواد المركبة. الشيء الاستثنائي هو كيفية تغيير سطح المواد عن طريق إضافة جزيئات نانوية للحصول على خصائص غير مبللة (فائقة للماء)، وعلى وجه الخصوص، إمكانية منع احتمال وجود الجليد على الأسطح - للنوافذ والسيارات والطائرات. كل هذه الأشياء في مرحلة ما قبل الإنتاج. هذا هو المكان المناسب للإشارة إلى أن أكبر مجموعة في إسرائيل تتعامل في البوليمرات والبلاستيك تعمل في شانكار.

ما الجديد في إسرائيل في هذا المجال؟
"الصناعة الإسرائيلية وصلت إلى مرحلة تحاول فيها إدخال هذه المواد لتكون أكثر قدرة على المنافسة في أسواق التصدير. مشكلة الصناعة الإسرائيلية هي كيف تصبح قادرة على المنافسة، وهذه هي الفرصة الكبيرة للصناعة لتحسين المنتجات، ولهذا السبب عقدنا هذا المؤتمر تحت عنوان تكنولوجيا النانو لصناعة البلاستيك والمطاط في دولة إسرائيل. "

هل يمكنك إعطاء أمثلة
"لنأخذ على سبيل المثال أحد مصانع المطاط الذي يقوم بإدخال جزيئات النانو لتحسين تآكل سلاسل الخزانات (الوسادات المطاطية على السلاسل). هناك بالطبع شركة أفينو التي تنتج مادة التشحيم الجافة بتقنية النانو. اليوم توجد هذه المادة في كل محطة وقود في دولة إسرائيل. وقد تناول أحد الأعمال المقدمة في المؤتمر ما يمكن عمله بهذه الجسيمات في تطبيقات إضافية. لقد وضعنا هذه المواد في جميع أنواع المواد اللاصقة وأظهرنا أن كلاً من المواد اللاصقة والمواد المركبة التي عند إضافة جزيئات النانو تعمل على تحسين خاصية امتصاص الطاقة، فإن هذه المواد تمنع تطور الشقوق وتحسن امتصاص الطاقة في حالات السقوط والميكانيكا. ملائم. وهذا يعني المزيد من الاستخدامات لتلك الجزيئات الموجودة في مواد التشحيم ومواد التشحيم."

المستوى المتوسط: الابتكارات في مجال تكنولوجيا النانو

وتحدث لوكا مازو من شركة النانو الأوروبية في المؤتمر عن آخر التطورات في تطوير المواد المركبة المعتمدة على أنابيب الكربون النانوية، وهي عبارة عن ألياف كربون مجوفة. لقد أثبتت الأنابيب النانوية الكربونية أنها مادة متعددة الاستخدامات ومتعددة الاستخدامات. تستخدم التطبيقات المبتكرة الوظائف المختلفة لهذه المادة والقدرة على تغيير اتجاه الألياف داخل المصفوفات.
لا تزال هناك حاجة إلى فهم أفضل للعلاقة بين الخصائص الأساسية لأنابيب الكربون النانوية (نسبة العرض إلى الارتفاع، وظيفة السطح، وما إلى ذلك) والخصائص المرغوبة للمادة المركبة التي نسعى إلى تطويرها. ومن الضروري تطوير مواد مركبة نهائية ذات تأثير تآزري بين هذه الأنابيب النانوية والمواد المالئة والمواد المضافة الأخرى. تقدم شركة نانوسيل مجموعة متنوعة من أنواع أنابيب الكربون النانوية وتشتتها لأنواع مختلفة للتطوير.

سألنا البروفيسور كونيج لمعرفة كيف ولد المؤتمر فأجاب: "لقد قررنا منذ 4 سنوات تأسيس المؤتمر الدولي لتعريف الصناعة بالتطورات. لقد توصلنا إلى استنتاج مفاده أن هناك ما يكفي من المواد لتقديمها إلى الصناعة، وبما أن هذا هو الحال، فقد بدأنا سلسلة من المؤتمرات السنوية حيث نحضر لكل مؤتمر من هذا القبيل 3-4 أشخاص من الخارج لديهم المعرفة حول هذا الموضوع. يعد السوق الإسرائيلي سوقًا جذابًا بدرجة كافية بالنسبة لهم - حيث تم تطوير صناعة البلاستيك في إسرائيل على نطاق دولي. لهذا السبب يأتون. اليوم هو الوقت المناسب للتحول إلى تكنولوجيا النانو، على الرغم من الأوقات الصعبة - فهذه فرصة لتطورات جديدة. سنرى تطبيقات قريبة من التطبيقات. ونظرة طويلة المدى."

الوسيط: منع الحرائق باستخدام المواد المركبة

أوضح غونتر باير، الذي يقوم أيضًا بتحرير الدليل الفني للمواد المركبة النانوية (Nano Composites) المتوقع نشره في مارس 2009، في محادثة مع الصناعات كيف تعمل مثبطات اللهب النانومترية المستخدمة في طلاء الكابلات. ووفقا له، يتم إدخالها في الطلاء عن طريق ملء نسيج البوليمر. ستسمح هذه الحشوة بتقليل إطلاق الحرارة، وهو أمر ضروري لتأخير الحريق. ما يهم صناعة البلاستيك أن تعرفه هو أن إنتاج المواد المركبة النانوية سهل للغاية ويمكن القيام به باستخدام المعدات الموجودة.
"والأمر المهم أيضًا أن نعرفه هو أن هذا المجال قد ترك الأبحاث بالفعل وأصبح حقيقة بحيث تعتمد العديد من الكابلات في العالم على تقنية النانو. وفي أوروبا، توجد لائحة جديدة تُعرف باسم توجيه منتجات البناء (CPD) والتي تشرف على اختبارات أكثر صرامة للوقاية من الحرائق. لتلبية المتطلبات الجديدة، يتعين على الأشخاص رفع مستوى مقاومة الحريق بشكل كبير. المشكلة في استخدام مواد غير نانومترية هي أنه إذا قمت بإضافة المزيد والمزيد من مثبطات اللهب إلى الكابلات فإنك تفقد المرونة. ولذلك فمن الأفضل إضافة الحشو النانومتري الذي يسمح بتلبية متطلبات التطوير المهني المستمر. وهذا أمر مهم لأي شخص يقوم بتصنيع المنتجات البلاستيكية، لأن CPD سيتم اعتماده من قبل العديد من الدول مثل الصين، وسوف تنتشر تقنية النانو في الكابلات على نطاق واسع في المستقبل القريب.

الوسيط: اللعب بالجزيئات
يشرح رئيس شانكار، البروفيسور أموتس واينبرغ، ما هي تكنولوجيا النانو: "نحن نلعب مع الجزيئات. يمكننا رؤية الجزيئات وتنظيم المواد التي تحتوي على نوعين من الذرات 0 و1 وإذا أخذنا قطعة من هذه المادة نحصل على ذاكرة تبلغ مساحتها مليون جيجا بايت. تخيل كم يعادل جهاز الكمبيوتر. نحن نتحدث عن ربط هذه الأجهزة بالخلايا العصبية في الدماغ. وهذا سيفتح فرصا هائلة. الخيال العلمي.
تتعامل تقنية النانو مع دراسة البوليمرات. ما يميز البوليمرات هو أنه يمكننا اللعب بالذرات وإنشاء مواد جديدة طوال الوقت. تكنولوجيا النانو هي أيضًا لعبة مع الذرات.

لقد بدأنا بالعصر الحجري، حيث استخدم الناس الحجر، وانتقلنا إلى الحديد والبرونز لأن هذه هي المواد التي استخدموها. وتستمر الثورات العلمية بنفس الطريقة، حيث أصبح بإمكاننا رؤية أجسام بمقياس الميكرون، أي جزء من الألف من المليمتر، وبفضل الفحص المجهري أصبح بإمكاننا التحدث عن الإلكترونيات الدقيقة. عندما قمنا بتطوير مجهر الطاقة - أصبح بإمكاننا أن نرى مليار مرة ولهذا السبب نحن حاليا في عصر تكنولوجيا النانو. في المستقبل يمكننا أن نرى أقوى بألف مرة من النانو، ثم سنتحدث عن تقنية البيكو، ثم سيقوم شانكر بتنظيم فعاليات حول تقنية البيكو.

* نُشر المقال مؤخراً في مجلة الصناعات

المال أكبر من جزيئات النانو