تولید حسگرهای دقیق در حوزه میکروالکترونیک
یک جدعه ازجهان دانش
بهارسادات موسوی
[ گزارش ازپژوهش های تازه ]
یک شرکت فناور حاضر در نمایشگاه ایرانساخت، با تولید سنسورهای میکرو و نانو، توانایی اندازهگیری دقیق خواص فیزیکی و شیمیایی قطعات در صنعت هوا فضا، صنایع دارویی، پزشکی و خودروسازی را فراهم کرد.
به گزارش معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانشبنیان ریاستجمهوری، میلاد قارونی، مدیر فناوری شرکت «نانوحسگرهای هوشمند لوتوس»، با اشاره به فعالیت این شرکت در حوزه صنعت میکروالکترونیک اظهار کرد: شرکت نانوحسگرهای هوشمند لوتوس دارای شش محصول سطح یک است و در حوزه میکروالکترونیک فعالیت میکند. این شرکت علاوه بر طراحی و ساخت تجهیزات این صنعت، سنسورهایی را نیز تولید میکند که با استفاده از همین تجهیزات ساخته میشوند.
وی با اشاره به تنوع حوزههای کاربردی محصولات شرکت افزود: محصولات ما دامنه گستردهای از کاربردها را شامل میشود؛ از سنسورهای پایش سلامت و سنسورهای آزمایشگاهی و پزشکی گرفته تا پچهایی با کاربردهای دارویی و زیبایی.
قارونی تصریح کرد: تجهیزات میکروفبریکیشن از دیگر محصولات شرکت به شمار میرود که در ساخت قطعات در مقیاس کوچک کاربرد دارد. این تجهیزات شامل سیستمهای فتولیتوگرافی برای انتقال الگو، دستگاههای لایهنشانی و ابزارهای اچینگ برای لایهبرداری است. این ماشینها در محیط کلین روم کار میکنند و نقش مهمی در تولید دستگاههای میکروالکترونیک، حسگرها، سیستمهای میکروالکترومکانیکی و سایر فناوریهای پیشرفته ایفا میکنند.
مدیر فناوری شرکت ادامه داد: حسگرهای میکرو و نانویی قطعات کوچکی هستند که برای تشخیص و اندازهگیری خواص فیزیکی یا شیمیایی مانند دما، فشار، رطوبت و غلظت گاز در مقیاس میکرو طراحی شدهاند. این حسگرها بسیار حساس و دقیق هستند و در صنایعی مانند مراقبتهای بهداشتی، خودروسازی، هوافضا و نظارت بر محیط زیست کاربرد دارند.
وی افزود: میکروسنسورها اغلب با میکروالکترونیک و اجزای پردازش سیگنال ادغام میشوند تا دادههای بلادرنگ ارائه دهند و سیستمهای هوش مصنوعی و دستگاههای IoT (اینترنت اشیا) را فعال کنند. برخی از سنسورهای آزمایشگاهی ما تنها توسط ۴ یا ۵ شرکت در جهان تولید میشوند، زیرا فناوری ساخت آنها مبتنی بر فرآیندهای پیشرفته تولید میکروچیپ است.
قارونی ضمن بیان این مطلب که این سنسورها در ابعاد میکرو و نانو طراحی شدهاند و توسعه این فناوری میتواند کشور را به سمت ورود به زنجیره تولید میکروچیپ سوق دهد، تصریح کرد: در حال حاضر، شرکت ما از معدود مجموعههایی در ایران است که توانایی تولید این نوع سنسورها را دارد.
این فعال فناور در ادامه درباره وضعیت بازار محصولات شرکت گفت: متأسفانه بازار داخلی در حوزه صنایع پیشرفته هنوز بهطور کامل توسعه نیافته است. بخشی از محصولات ما که کاربرد عمومیتر دارند در بازار داخلی عرضه میشوند، اما سهم قابل توجهی از بازار هدف ما به صادرات اختصاص دارد.
قارونی افزود: محصولات ما در صنایع مختلفی از جمله خودروسازی، دارویی، پزشکی و صنایع آرایشی و بهداشتی کاربرد دارند. بهعنوان نمونه، برخی محصولات مبتنی بر فناوری میکرو برای کاربردهایی مانند ترمیم زخم طراحی شدهاند. تمرکز اصلی ما در بازار داخلی بر توسعه همین محصولات است.
وی در پایان خاطرنشان کرد: سنسورهای آزمایشگاهی ما در تجهیزات خاصی مانند میکروسکوپهای پیشرفته استفاده میشوند که قیمت هر بسته از این سنسورها حدود هزار دلار است. به دلیل محدودیتهای زیرساختی صنعت در کشور و پیشرفته نبودن، میزان مصرف آنها در بازار داخلی بالا نیست، اما در بازارهای صادراتی ظرفیت بالایی دارند.
دستیابی به فناوری «جداسازی گاز»
مهر — ایران برای نخستین بار به فناوری بومی «جداسازی گاز» در صنایع نفت و گاز دست یافت و با تولید واحدهای غشایی پیشرفته، در کنار آمریکا و آلمان به جمع کشورهای پیشرو جهان پیوست.
بیش از دو دهه، همه واحدهای غشایی جداسازی گاز در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی ایران به طور کامل وارداتی بودند؛ از طراحی و ساخت گرفته تا نصب و راهاندازی، اما اکنون یک شرکت دانشبنیان فعال در حوزه نفت و گاز هیربد برای نخستین بار در کشور، کل زنجیره این فناوری را بومیسازی کرده است و با معرفی محصول کامل شامل غشا، مدول و واحد غشایی جداسازی گاز، ایران را در جمع تولیدکننده برتر جهان در کنار شرکتهای MTR آمریکا، Borsig آلمان و Eurofilm چین در حوزه فناوریهای غشایی قرار داده است.
این غشاهای تولید داخل، با عملکردی همتراز نمونههای بینالمللی، راهکاری بهینه برای بازیابی گازهای فلر ارائه میکنند. گازهایی که پیشتر سوزانده میشدند، نه تنها منابع ملی را هدر میدادند، بلکه آلایندگی بالایی نیز داشتند. این فناوری امکان بازیابی این گازها را فراهم میکند، انتشار گازهای گلخانهای را کاهش میدهد و گامی مؤثر در مسیر مدیریت هوشمند انرژی و حفاظت از محیط زیست محسوب میشود.
علاوه بر این، شرکت در زمینه شیرینسازی گاز طبیعی با هدف حذف دیاکسیدکربن و ترکیبات گوگردی، جداسازی هیدروکربنهای سنگین از جریانهای غنی از متان و هیدروژن، و تغلیظ گازهای اتلافی برای دستیابی به استانداردهای سوختی فعالیت میکند. همچنین، این شرکت در جداسازی نیتروژن از گاز طبیعی برای افزایش ارزش حرارتی آن و بازیابی هیدروکربنهای سنگین (LPG) و بخارات بنزین و گازوئیل در صنایع پالایشگاهی و پایانههای انتقال سوخت تجربه عملی دارد.
در همین رابطه سید بهروز سادات نیا، مدیر تولید شرکت رادمان نفت و گاز هیربد درباره این محصول استراتژیک توضیحات تکمیلی ارائه کرد و گفت: محصول اصلی این مجموعه، غشا مدل جداسازی گاز است و تمامی واحدهای مرتبط نیز توسط خود شرکت ساخته میشوند. فعالیتهای این شرکت از سال ۱۳۸۶ آغاز شد و از مقیاس آزمایشگاهی به صنعت منتقل شد. شرکت رادمان نفت و گاز هیربد در سال ۱۴۰۰ تأسیس شد و اولین واحد غشایی جداسازی گاز کشور در سال ۱۴۰۳ در پتروشیمی رجال نصب و راهاندازی شد و عملکرد آن توسط آزمایشگاه GC پتروشیمی رجال تأیید شد.
مدیر تولید این شرکت دانشبنیان ضمن بیان این مطلب که غشاها مزیتهای زیادی دارند و محصول تولیدی شرکت توانسته جایگزین محصولات خارجی شود، گفت: رقبای این شرکت از
آمریکا، آلمان و چین هستند و تولید داخلی این محصول، صرفهجویی ارزی قابل توجهی ایجاد کرده است.
وی افزود: هر پتروشیمی سالانه حدود ۱ تا ۲ میلیون دلار گاز خود را از طریق فلر میسوزاند، در حالی که با نصب پکیج این شرکت، این گاز جداسازی شده و به واحد بازگردانده میشود. این اقدام دارای دو جنبه اقتصادی و هم محیط زیستی است، زیرا با خاموش کردن فلر، از انتشار گازهای گلخانهای جلوگیری میشود.
سادات نیا در ادامه توضیح داد که تولیدات شرکت باعث صرفهجویی ارزی شده است، زیرا جایگزین واردات محصولات مشابه شدهاند. بازار غشاهای گاز در ایران حدود ۵۰ میلیون دلار است، اما شرکت رادمان هنوز قادر به پوشش کامل این بازار نیست.
وی افزود: شرکت هر سال یک یا دو پروژه اجرا میکند که در هر پروژه حدود ۳ تا ۶ میلیون دلار صرفهجویی ارزی ایجاد میشود، در حالی که بازار بزرگتر است و ظرفیت بیشتری دارد. این خدمات ضمن کاهش هدررفت منابع و آلایندگی محیطی، بهرهوری انرژی و کارایی واحدهای صنعتی را بهبود میبخشند و نقش مهمی در مدیریت پایدار منابع هیدروکربنی و توسعه فناوریهای بومی کشور ایفا میکنند.
تبدیل زبالههای پلاستیکی به موادارزشمند
پژوهشگران چینی با ارائه یک راهکار نوآورانه مبتنی بر کاتالیزورهای تکاتمی، موفق شدهاند پلیاستایرن دورریز را با بازده بالا و ردپای کربنی کمتر به تولوئن، یکی از مواد پایه و پرکاربرد صنعت پتروشیمی، تبدیل کنند.
به گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، در سالهای اخیر، بازیافت پلاستیک از یک مساله فنی صرف فراتر رفته و به ضرورتی اقتصادی و زیستمحیطی بدل شده است.
پلیاستایرن (PS) که بهطور گسترده در بستهبندی مواد غذایی و محصولات مصرفی استفاده میشود، به دلیل ساختار شیمیایی پایدار، یکی از دشوارترین انواع پلاستیک برای بازیافت مؤثر به شمار میرود. پژوهش جدید محققان چینی، مسیری تازه برای «ارتقای ارزش» این نوع زباله پلاستیکی ارائه میدهد.
هسته اصلی این روش، استفاده از یک سامانه راکتوری دومرحلهای و بهرهگیری از کاتالیزورهای تکاتمی روتنیوم (Ru) است. در گام نخست، پلیاستایرن جامد در دمای بالا و تحت فشار مشخص، طی فرایندی موسوم به پیرولیز، به بخارات مولکولی کوچکتر تجزیه میشود. سپس این بخارات وارد بخش دوم راکتور شده و در حضور هیدروژن و کاتالیزور تکاتمی، تحت واکنش هیدروژنولیز بهطور انتخابی به تولوئن تبدیل میشوند.
به گفته دکتر «ژدونگ ژانگ»، از نویسندگان این مقاله، تنظیم مراکز فعال روتنیوم در مقیاس اتمی نقشی کلیدی در کنترل انتخابپذیری واکنش و حفظ فعالیت بالای کاتالیزوری ایفا میکند.
وی تأکید میکند که این رویکرد موفق شده است بر یکی از چالشهای کلاسیک در شیمی کاتالیزوری، یعنی بدهبستان میان بازده و انتخابپذیری، غلبه کند.
نتایج آزمایشگاهی نشان میدهد که این فرایند قادر است پلیاستایرن را با انتخابپذیری بیش از ۹۹ درصد و بازده تولید تولوئن حدود ۸۳.۵ درصد تبدیل کند؛ اعدادی که برای یک فرایند مبتنی بر زباله پلاستیکی، چشمگیر تلقی میشوند. افزون بر این، تحلیلهای چرخه عمر و ارزیابیهای فنی — اقتصادی حاکی از آن است که این روش میتواند ردپای کربنی تولید تولوئن را تا ۵۳ درصد کاهش دهد.
از منظر اقتصادی نیز این فناوری امیدبخش به نظر میرسد. برآوردها نشان میدهد که هزینه تولید تولوئن با این روش حدود ۰٫۶۱ دلار به ازای هر کیلوگرم است؛ رقمی که پایینتر از میانگین هزینههای رایج در صنعت پتروشیمی محسوب میشود. این مزیت اقتصادی، در کنار کاهش انتشار کربن، میتواند مسیر تجاریسازی این فناوری را هموار کند.
پژوهشگران برای ارزیابی قابلیت مقیاسپذیری این روش، آزمایشهایی فراتر از مقیاس آزمایشگاهی انجام دادهاند که شامل افزایش مقدار خوراک ورودی و استفاده از راکتورهای بستر ثابت بزرگتر بوده است. نتایج این آزمایشها نشان میدهد که عملکرد کاتالیزوری و انتخابپذیری واکنش در مقیاسهای بالاتر نیز حفظ میشود.
به اعتقاد تیم تحقیقاتی، این راهبرد «هیدروژنولیز کاتالیزوری دومرحلهای» میتواند بهعنوان یک مسیر عملی برای تبدیل زبالههای پلاستیکی به خوراک ارزشمند پتروشیمی مورد استفاده قرار گیرد.
در شرایطی که صنعت جهانی به دنبال راهکارهایی برای گذار به اقتصاد کمکربن و چرخشی است، چنین فناوریهایی میتوانند پلی میان مدیریت پسماند، کاهش آلایندگی و تولید پایدار مواد شیمیایی ایجاد کنند.
