جايگاه علم و تكنولوژي پليمر در اروپا

[*mishi* 11,920]

تكنولوژي و صنعت پليمر, به عنوان يكي از شاخه هاي جديد علم مواد، در سالهاي اخير كانون توجه سياستگذران مواد ايران بوده و سرمايهگذاري‌هاي عظيمي در اين بخش صورت گرفته است. با توجه به اين مسئله، برنامهريزي و سياستگذاري صحيح در زمينه توسعة صنعت پليمر ميتواند منشاء توسعه و تحول در تكنولوژي پليمر كشور شده و منجر به دستيابي به تكنولوژي ساخت و توليد پليمرهاي ويژه كه از ارزش افزودة بالا برخوردارند، گردد. در اين ميان آگاهي از روند توسعة اين صنعت در كشورهاي توسعهيافته ميتواند به برنامهريزيها و جهت‌گيري‌هاي تحقيقاتي كشور كمك نمايد. در متن زير،اشارهاي به روند فعلي علم و تكنولوژي پليمر در اروپا شده و آينده‌اي كه اروپاييان براي اين علم ترسيم مي‌كنند، بيان شده است.

 

 

اهميت صنعتي

 

 

توليد، تبديل و فراوري پليمرها در صنعت اروپا از اهميت بالايي برخوردار است. امروزه توليد جهاني پليمرها از توليد فولاد فراتر رفته است، به‌طوري كه اين رقم در سال 2000 بالغ بر 180 ميليون تن بوده است. سهم اروپا از اين مقدار حدود 28 درصد (50 ميليون تن)، معادل با 100 ميليارد يورو مي­باشد.

 

فراوري پلاستيك‌ها متمايز از توليد(سنتز) پلاستيك‌ها است و مشخصه و نيروي كار مخصوص به خود را دارا است. زماني كه سنتز پليمرها در سراسر جهان و همچنين در بعضي از شركت‌هاي بزرگ اروپا (صنايع شيميايي) از اهميت بالايي برخوردار است، هزاران صنعت كوچك و بزرگ اروپا در فراوري پليمرها فعال ميباشند و تنها در آلمان 2500 شركت با 220000 نفر كارمند در اين زمينه پيدا ميشود. در حدود 60 درصد از توليد پليمرها، جهت تامين مواد ساختاري (Structural Material) روانه بازار ميشود و 40 درصد بقيه مواد كاركردي (Fanctional Material) را تحت پوشش قرار مي­دهند.

 

مواد ساختاري (Structural Material)

 

بيشتر پليمرهايي كه به عنوان مواد ساختاري و تحت عنوان "پلاستيكهاي استاندارد" توليد مي­شوند، بر پاية پلياولفينها (پلياتيلن، پليپروپيلن) و كوپليمرهاي هيدروكربني مشابه هستند. اين پليمرها داراي كاربردهاي زير هستند:

 

بسته‌بندي (41 درصد)، ساختمان (20 درصد)، عايقهاي الكتريكي(9 درصد)، قطعات خودرو (7 درصد)، كشاورزي (2 درصد) و مواد متنوع ديگر(21 درصد).

 

كاربرد پلاستيك‌ها به عنوان جايگزين براي مواد رايج و سنتي صنايع بسته‌بندي از قبيل فلزات، شيشه و سراميك‌ها يا به مثابه يك منبع ثابت در توسعة تكنولوژيهاي جديد (مانند ديسكهاي صوتي و تصويري) درحال تكامل صنعتي ميباشد.

 

همچنين اخيراً با توسعة خواص فرايندپذيري و مشخصات فيزيكي پلي اولفينها (با استفاده از اختراع و سازگار ساختن كاتاليستهاي جديد كه براي كنترل بهتر ساختار ماكرومولكولي صورت گرفته است)، جايگزيني مناسب براي پليمرهاي ويژه بسيار گرانقيمت پيدا شده است.

 

لازم به ذكر است كه پليمرهاي ويژه، جايگاه محكمي در صنعت مدرن دارند و اغلب مشخصات يك تكنولوژي پيشران را دارا ميباشند. به عنوان يك مثال در اين زمينه ميتوان به توليد، كاربرد و تكامل اپوكسي در جهت بهبود كارايي آن اشاره كرد كه به عنوان مواد عايق و بستهبندي در صنايع الكتريكي و الكترونيكي كاربرد دارد.

 

 

مواد كاركردي(functional materials)

 

پليمرهاي كاركردي داراي كاربردهاي متنوعي به عنوان افزودني‌ها، كمكفرايندها، چسبها، پوششها، منظمكنندة ويسكوزيته و روانكننده هستند. پليمرهاي كاركردي داراي زمينههاي مصرف زير ميباشند:

 

مواد دارويي و آرايشي، در انواع غذاهاي نيم‌آماده، جوهرهاي چاپ و رنگ‌ها، روانكنندهها، به عنوان اتصالدهنده، تصفيه فاضلاب‌ها و به عنوان چسب در توليدات سخت‌افزاري و وسايل الكترونيكي كه اينها فقط مقدار كمي از كاربردها را شامل ميشود.

 

پيشرفت جديد در پليمرهاي كاركردي، تاثيرات انقلابي در صنايع داشته است و اين مواد يك پايه تكنولوژيكي پيشران را براي سيستمهاي توليد جديد و پيشرفته ايجاد كردهاند.

 

تهية مواد كاركردي جديد بر توسعة خطوط توليد و ماشينآلات صنايع موثر است كه يك نمونه بارز آن صنعت چاپ ميباشد كه پيشرفت در اين صنعت عمدتاً متكي بر تهيه مركبهايي جديد و بهينهشده­اي براي ماشين چاپ است كه كارايي خود را در سرعتهاي بالاي چاپ حفظ ميكنند.

 

مشابه اين قضيه در تكنيك چاپ ليزري هم صادق است كه سرعت در اين تكنيك عمدتاً بر سرعت فرايند تحويل كاغذ كه بر پايه پليمر است، بستگي دارد.

 

 

كاربرد بيوپزشكي پليمرها

 

لازم است كه كاربردهاي بيوپزشكي پليمرها نيز ذكر گردد. پليمرها نقش فزايندهاي را در ايمپلنتها (موادي كه در داخل بدن به كار برده ميشوند)، دندانپزشكي، جراحي بافت‌ها و رگ‌ها دارند كه اين كاربردها، بازار بزرگي براي پليمرها و فعاليتهاي تحقيقي بين‌رشتهاي ايجاد كرده است.

 

 

سنتز پليمرها

 

پيشرفت در سنتز پليمرهاي مهندسي و معمولي تحت تأثير كاتاليزورهاي جديد ميباشد. تلاش براي يافتن اصول و قواعد جديد، جهت بهبود كاتاليزورهايي كه هم‌اكنون در كارخانجات بزرگ توليد پليمر دنيا رايج است، امري حياتي به حساب ميآيد. طراحي ساختار مولكولي شامل "توزيع جرم طول زنجير، شكل فضايي زيرساختار و ساختار كوپليمري"، جهت افزايش كارآيي و فرايندپذيري پليمرها، كليد اصلي رشد اين صنعت ميباشد.

 

سنتز پليمرهاي ويژه، با هدف توليد پليمرهاي كاركردي و پليمرهاي پيشران (پليمرهاي كه موجب تحول در صنعت ميشوند) انجام ميگيرد.

 

 

پليمرهاي جديد در توسعه موارد زير نقش كليدي دارند:

 

1) وسايل الكترو- نوري در ارتباطات مدرن (ديودهاي انتشار سبك، نمايشگرها، سنسورها، باتري‌ها)

 

 

 

2) كاربردهاي بيوپزشكي (لنزها، اتصال‌ها، پوست و رگ‌هاي مصنوعي).

 

 

 

پيشرفت در شبيهسازي كامپيوتري رفتارهاي مورد انتظار از كاربرد پليمرها، ميتواند فرايند تحقيق و توسعه را سرعت ببخشد؛ اگر چه درك تئوري برهم‌كنش مولكولي پليمرها، هنوز در دوران اوليه رشد خود قرار دارد. نرم‌افزارهاي مربوط به پليمرها هنوز نتوانسته است انتظارات را برآورده سازند. مشابه اين قضيه در بررسي تئوريك و كامپيوتري فرايندهاي كاتاليزوري هم صادق است.

 

انواع مونومرها آنقدر زياد است كه بيشتر نيازهاي ما را براي ساخت مواد مختلف تامين ميكند. بنابراين تحقيق براي توليد مونومرهاي جديد، اهميت كمتري نسبت به سنتز ساختارهاي مولكولي جديدتر بر پايه مونومرهاي موجود دارد.

 

اكستروژن واكنشي(reactive extrusion) يا (در حالت كلي) فرايندهاي واكنشي موضوع ديگري است كه كنترل محاسباتي نسبت‌هاي واكنش‌گرها در آن بسيار مهم ميباشد. فرايندها و سنتزهاي با اهميت و ارزش بالا در بسياري مواقع باعث پيشرفتهاي جديد ميشود و اين فرايندها و سنتزها نياز به مهارت و توانايي قابل توجهي دارد. مثالها در اين زمينه عبارتند از كاربردهاي بيوپزشكي بينظير (كه وجود محصولات جانبي سمي در آنها مجاز نيست) و يا در الكترونيك ( كه ورود و باقي‌ماندن مقادير كوچكي از محصولات جانبي باعث خراب شدن وسيله ميگردد).

 

 

تحليل ساختار پليمرها

 

توسعه بيشتر روشهاي تحليلي جهت بررسي ساختار و كارآيي پليمرها در محدودة فضا و زمان، از جمله پيش‌شرطهاي لازم براي بهبود و توسعه اين مواد است. تكنيكهاي سريع و مناسب تعيين توزيع جرم مولكولي در پليمريزاسيون و يا فرايند، از اهميت بالايي برخوردار است. هم اكنون تكنيك‌هاي تحليلي بررسي ساختار اوليه (شاخهاي- فوقشاخهاي، شبكهاي و غيره), در عمل غيردقيق و غيرقابل استفاده هستند، بنابراين لازم است كه روشهاي تحليل جديد و سريع پيدا شوند.

 

ساختار فرامولكولي

 

خواص و كاربردهاي پليمرها و بيوپليمرها، بر پاية برهم‌كنشهاي ضعيف اما طولاني در محدودة اجزاء مولكولي ميباشد. هنوز به خوبي معلوم نشده كه چرا و چگونه اين واكنشهاي دروني منجر به ساختارهاي منظم و (در بيشتر حالات) منجر به خواص فيزيكي و مهندسي وابسته به زمان مي­شود. تعيين و ايجاد ساختار كنترل شده، مؤثرترين راه ايجاد كارايي بالا است.

 

بهرهبرداري بيشتر از خواص ذاتي پليمرها بستگي دارد به "چگونگي كنترل برهمكنش بين اجزاء ماكرومولكول‌ها و مواد ديگر پليمري (رنگ‌دانهها، پايداركنندهها، عوامل تقويت‌كننده) در طي فرايند".

 

فرايندهاي جديدي در مورد پليمرهاي ويژه نياز است تا خواص لازم جهت كاربرد آنها در ميكرو و ماكروالكترونيك و در مواد پزشكي كه در داخل بدن به كار برده ميشوند، را تامين كنند.

 

مورد فوق براي پليمرهايي كه در فرايندهاي جداسازي به عنوان غشاهاي فعال يا قابل نفوذ، جاذب­ها يا مواد كروماتوگرافي به كار مي‌روند نيز صادق است.

 

در باتري‌ها يا پيلهاي سوختي، پليمرها به عنوان مواد انتقال‌دهندة يون و مواد جداكننده عمل مي­كنند و نياز شديدي براي بهبود خواص مربوطه وجود دارد و لازم است كه دانش ما از چگونگي پديدة انتقال و ديناميك مربوط به ساختار مولكولي بيشتر شود.

 

 

استراتژيهاي حامي

 

علم پليمر فقط علم پايه براي كاربردهاي صنعتي و تأمين كالاهاي مصرفي براي مصرف‌كنندگان نيست, بلكه اين علم نقشي اساسي در پيدايش مفاهيم جديد در حوزههاي مختلف علوم دارد. مسائل مربوط به فرايندهاي شناسايي مولكولي، فرايند تبادل اطلاعات بين مولكولي و پروتئينها، مشكلات كنوني علم پليمر هستند. تكنولوژي كه در تحليل ژن و در روشهاي تركيبي تحقيقات دارو به كار برده ميشود، به طور عمده بر پايه مواد پليمري ويژه است. از طرف ديگر بايد به نقش پليمر به عنوان منبع توليد مسائلي در فيزيك نظري، علم كامپيوتر و رياضيات اشاره كرد.

 

بنابراين، دلايل بسيار خوبي براي حمايت از علم پليمر به عنوان يكي از علوم پيش‌برنده مدرن وجود دارد. ممكن است كه تمايل صنعت براي سرمايهگذاري و تحقيقات در توليد فرايند پليمرهاي رايج و معمولي، باعث درك اشتباه گردد. چرا كه روند كنوني اين صنايع، اهداف علم پليمر را براي فرارفتن از نيازهاي كنوني اين صنايع و نيل به پليمرهاي ويژه محدود نميكند. علاوه بر اين، نيازهاي اين صنايع در مواقعي كه اين شركت‌ها ادغام و يا خريد و فروش ميشوند به خوبي تعريف نشدهاند و اين باعث ايجاد نوساني تقريبي در موقعيت تحقيقات صنعتي و توسعه رشته پليمر شده است. بنابراين، استحكام تحقيقات دانشگاهي در آن است كه در زمينههايي كه در صنعت كمبود داريم فعال شوند.

 

نقش اتحاديه اروپا در اين زمينه مهم است و نياز است كه علم پليمر جايگاهي در برنامههاي توسعه اتحاديه اروپا داشته باشد.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام