جايگاه علم و تكنولوژي پليمر در اروپا

yasaman_mohamadi

عضو جدید
جايگاه علم و تكنولوژي پليمر در اروپا

تكنولوژي و صنعت پليمر, به عنوان يكي از شاخه­هاي 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، كه از مجلة فدراسيون پليمر اروپا نقل مي‌شود، 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.
 

Similar threads

بالا