فناوری نانو- واژهنامه- قسمت ۸: فرایندهای نانوساخت
"Nanotechnologies – Vocabulary- Part 8: Nanomanufacturing processes"
شماره:
INSO-ISO 80004-8
سال انتشار:
1401
نانوساخت پلی اساسی میان اکتشافات علوم نانو و محصولات فناوری نانو در دنیای واقعی است.
پیشرفت فناوری نانو از آزمایشگاه به تولید انبوه، مستلزم مطالعه دقیق مسائل مربوط به فرایند ساخت، از جمله طراحی محصول، قابلیت اطمینان و کیفیت، طراحی و کنترل فرایند، عملیات فروش، مدیریت زنجیره تأمین، فعالیتهای در ارتباط با ایمنی و سلامتی در محیط کار در طول تولید، استفاده و مدیریت نانومواد است. نانوساخت شامل روشهای هدفمند خودآرایی و مجموعه روشهای مصنوعی و فرایندهای ساخت مانند لیتوگرافی و فرایندهای زیستی است. نانوساخت شامل چیدمان هدفمند پایین به بالا، فرایند بالا به پایین با وضوح بسیار، مهندسی سامانههای مولکولی، یکپارچهسازی سلسله مراتبی با سامانههای مقیاس بزرگتر نیز میشود. وقتی ابعاد مواد و سامانههای مولکولی به مقیاس نانو میرسد، قوانین متعارف حاکم بر رفتارهای آنها تغییر میکند. به همین ترتیب رفتار یک محصول نهایی در نتیجه حاصل عملکرد جمعی قطعات نانویی سازنده آن، بهبود پیدا میکند.
اصطلاحات فرایند زیستشناختی از اصطلاحات مربوط به تولید نانو ساخت در این نسخه ارائه نشده است، امــا با توجه به توسعه سریع این موضوع، انتظار میرود اصطلاحات مربوط به این زمینه مهم در بهروزرسانیهای آینده به این استاندارد یا در مجموعه استانداردهای 80004 ISO/TS اضافه شود که میتواند شامل فرایندهای تولید نانومواد زیستشناختی و نیز استفاده از فرایندهای زیستشناختی برای ساخت مواد در مقیاس نانو باشد.
همچنین اصطلاحات دیگری از سایر زمینههای درحالتوسعه نانوساخت، از جمله ساخت مواد چندسازه، ساخت غلتکی و غیره در استانداردهای آینده گنجانده خواهد شد.
بین دو اصطلاح «نانوساخت» و «نانو تولید» تمایز وجود دارد. نانوساخت گستره وسیعتری از فرایندها را در مقایسه با نانو تولید پوشش میدهد. نانوساخت تمام فنون نانوتولید و همچنین فنون مربوط به فرآوری مواد و سنتز شیمیایی را شامل میشود.
این استاندارد مقدمهای بر فرآوریهای مراحل اولیه زنجیره ارزش نانوساخت یعنی سنتز آگاهانه، تولید یا کنترل نانومواد، از جمله مراحل تولید در مقیاس نانو است. نانوموادی که از این فرایندهای نانوساخت حاصل میشوند، در بازار توزیع میشوند، برای مثال ممکن است بیشتر خالصسازی شوند، قابل تجمیع در مخلوط یا زمینههای مواد چندسازه پراکنده باشند یا به عنوان اجزای یکپارچه سامانهها و افزارهها استفاده شوند. زنجیره ارزش نانوساخت در واقع یک گروه بزرگ و متنوع از یک زنجیره ارزش تجاری است که در بخشهای زیرگسترش مییابد:
– صنعت نیمرسانا (که در آن تلاش برای تولید ریزپردازندههای کوچکتر، سریعتر و کارآمدتر و تولید مدار در اندازه کمتر از nm ۱۰۰ است؛
– الکترونیک و مخابرات راه دور؛
– هوافضا، دفاع و امنیت ملی؛
– انرژی و خودرو؛
– پلاستیک و سرامیک؛
– محصولات جنگلی و کاغذی؛
– مواد غذایی و بستهبندی مواد غذایی؛
– داروسازی، زیست دارو و زیستفناوری؛
– اصلاح محیطزیست؛
– پوشاک و مراقبت شخصی.
هزاران تن از نانومواد موجود در بازار با کاربردهای نهایی در بخشهای ذکر شده وجود دارد، از جمله، کرین سیاه و سیلیکای دردود انتظار میرود تا نانوموادی که با هدف خاص و منطقی طراحی شدهاند، چشمانداز زمینههایی مانند زیستفناوری تصفیه آب و توسعه انرژی را به نحو مطلوبی تغییر دهند.
بیشتر بندها در این استاندارد براساس نوع فرایند سازماندهی شدهاند. در بند ۶ منطق جانمایی به شرح زیر است: مرحله قبل از ساخت ذره، ماده در یک فاز گاز، مایع یا جامد است. فاز بستره یا حامل، در ردهبندی فرایند لحاظ نمیشود. به عنوان مثال ذرات آهن را در فرایندی که کاتالیزور بوده و به وسیله آن روغن را آغشته میکنید در نظر بگیرید روغن تبخیر و چگالش شده و ذرات کرین روی ذرات آهن تشکیل میشوند. آنچه تبخیر شده روغن است و به همین دلیل این یک فرایند فاز گازی است نانولولههایی که از فاز گاز رشد بکنند از ذرات کاتالیستی شروع میشوند و با فاز گاز واکنش میدهند تا نانولولهها رشد کنند، لذا این یک فرایند به عنوان یک فرانید گازی مشخصهیابی میشود نشانههایی از این که چه فرایندهای سنتزی برای ساخت نانواشیاء نانوذرات یا هر دو استفاده میشوند در پیوست الف ارائه شده است.
علاوه براین، پیوست الف فرایندهایی را که برای مواد ماکروسکوپی نیز قابل اجرا هستند، شناسایی میکند و به همین دلیل منحصر به نانوساخت نیست.
درک مشترک از اصطلاحات استفاده شده در کاربردهای عملی موجب توانمندی جوامع ذی نفع و دست اندکار نانوساخت میشود که پیشرفت نانوساخت در سطح جهانی را در پی خواهد داشت. گسترش فهم اصطلاحات در زمینههای زیرسازی، ساخت موجب ایجاد پلی میان نوآوریهای آزمایشگاههای پژوهشی و پویایی اقتصادی فناوری نانو میشود برای اطلاعاتی که از اصطلاحات نانومواد حمایت میکنند به استاندارد 135 BSI PAS مراجعه شود. این استاندارد یک قسمت از یک مجموعه اصطلاحات چند قسمتی است که جنبههای مختلف فناوری نانو را پوشش میدهد.
هدف از تدوین این استاندارد
هدف از تدوین این استاندارد تعریف اصطلاحات مربوط به فرایندهای نانوساخت در زمینه فناوری نانو است. تمام اصطلاحات فرایندی در این استاندارد مربوط به نانوساخت است اگرچه بسیاری از فرایندهای فهرست شده منحصر به مقیاس نانو نیستند اصطلاحاتی که کاربرد انحصاری ندارند در داخل تعاریف مشخص شدهاند. چنین فرایندهایی میتوانند با توجه به شرایط کنترل شده منجر به موادی با خصیصههایی در مقیاس نانو یا مقیاسهای بزرگتر شود.
شماره استاندارد ملی ایران:
INSO-ISO 80004-8
سال انتشار:
1401
فناوری نانو- واژهنامه- قسمت ۸: فرایندهای نانوساخت
"Nanotechnologies – Vocabulary- Part 8: Nanomanufacturing processes"
نانوساخت پلی اساسی میان اکتشافات علوم نانو و محصولات فناوری نانو در دنیای واقعی است.
پیشرفت فناوری نانو از آزمایشگاه به تولید انبوه، مستلزم مطالعه دقیق مسائل مربوط به فرایند ساخت، از جمله طراحی محصول، قابلیت اطمینان و کیفیت، طراحی و کنترل فرایند، عملیات فروش، مدیریت زنجیره تأمین، فعالیتهای در ارتباط با ایمنی و سلامتی در محیط کار در طول تولید، استفاده و مدیریت نانومواد است. نانوساخت شامل روشهای هدفمند خودآرایی و مجموعه روشهای مصنوعی و فرایندهای ساخت مانند لیتوگرافی و فرایندهای زیستی است. نانوساخت شامل چیدمان هدفمند پایین به بالا، فرایند بالا به پایین با وضوح بسیار، مهندسی سامانههای مولکولی، یکپارچهسازی سلسله مراتبی با سامانههای مقیاس بزرگتر نیز میشود. وقتی ابعاد مواد و سامانههای مولکولی به مقیاس نانو میرسد، قوانین متعارف حاکم بر رفتارهای آنها تغییر میکند. به همین ترتیب رفتار یک محصول نهایی در نتیجه حاصل عملکرد جمعی قطعات نانویی سازنده آن، بهبود پیدا میکند.
اصطلاحات فرایند زیستشناختی از اصطلاحات مربوط به تولید نانو ساخت در این نسخه ارائه نشده است، امــا با توجه به توسعه سریع این موضوع، انتظار میرود اصطلاحات مربوط به این زمینه مهم در بهروزرسانیهای آینده به این استاندارد یا در مجموعه استانداردهای 80004 ISO/TS اضافه شود که میتواند شامل فرایندهای تولید نانومواد زیستشناختی و نیز استفاده از فرایندهای زیستشناختی برای ساخت مواد در مقیاس نانو باشد.
همچنین اصطلاحات دیگری از سایر زمینههای درحالتوسعه نانوساخت، از جمله ساخت مواد چندسازه، ساخت غلتکی و غیره در استانداردهای آینده گنجانده خواهد شد.
بین دو اصطلاح «نانوساخت» و «نانو تولید» تمایز وجود دارد. نانوساخت گستره وسیعتری از فرایندها را در مقایسه با نانو تولید پوشش میدهد. نانوساخت تمام فنون نانوتولید و همچنین فنون مربوط به فرآوری مواد و سنتز شیمیایی را شامل میشود.
این استاندارد مقدمهای بر فرآوریهای مراحل اولیه زنجیره ارزش نانوساخت یعنی سنتز آگاهانه، تولید یا کنترل نانومواد، از جمله مراحل تولید در مقیاس نانو است. نانوموادی که از این فرایندهای نانوساخت حاصل میشوند، در بازار توزیع میشوند، برای مثال ممکن است بیشتر خالصسازی شوند، قابل تجمیع در مخلوط یا زمینههای مواد چندسازه پراکنده باشند یا به عنوان اجزای یکپارچه سامانهها و افزارهها استفاده شوند. زنجیره ارزش نانوساخت در واقع یک گروه بزرگ و متنوع از یک زنجیره ارزش تجاری است که در بخشهای زیرگسترش مییابد:
– صنعت نیمرسانا (که در آن تلاش برای تولید ریزپردازندههای کوچکتر، سریعتر و کارآمدتر و تولید مدار در اندازه کمتر از nm ۱۰۰ است؛
– الکترونیک و مخابرات راه دور؛
– هوافضا، دفاع و امنیت ملی؛
– انرژی و خودرو؛
– پلاستیک و سرامیک؛
– محصولات جنگلی و کاغذی؛
– مواد غذایی و بستهبندی مواد غذایی؛
– داروسازی، زیست دارو و زیستفناوری؛
– اصلاح محیطزیست؛
– پوشاک و مراقبت شخصی.
هزاران تن از نانومواد موجود در بازار با کاربردهای نهایی در بخشهای ذکر شده وجود دارد، از جمله، کرین سیاه و سیلیکای دردود انتظار میرود تا نانوموادی که با هدف خاص و منطقی طراحی شدهاند، چشمانداز زمینههایی مانند زیستفناوری تصفیه آب و توسعه انرژی را به نحو مطلوبی تغییر دهند.
بیشتر بندها در این استاندارد براساس نوع فرایند سازماندهی شدهاند. در بند ۶ منطق جانمایی به شرح زیر است: مرحله قبل از ساخت ذره، ماده در یک فاز گاز، مایع یا جامد است. فاز بستره یا حامل، در ردهبندی فرایند لحاظ نمیشود. به عنوان مثال ذرات آهن را در فرایندی که کاتالیزور بوده و به وسیله آن روغن را آغشته میکنید در نظر بگیرید روغن تبخیر و چگالش شده و ذرات کرین روی ذرات آهن تشکیل میشوند. آنچه تبخیر شده روغن است و به همین دلیل این یک فرایند فاز گازی است نانولولههایی که از فاز گاز رشد بکنند از ذرات کاتالیستی شروع میشوند و با فاز گاز واکنش میدهند تا نانولولهها رشد کنند، لذا این یک فرایند به عنوان یک فرانید گازی مشخصهیابی میشود نشانههایی از این که چه فرایندهای سنتزی برای ساخت نانواشیاء نانوذرات یا هر دو استفاده میشوند در پیوست الف ارائه شده است.
علاوه براین، پیوست الف فرایندهایی را که برای مواد ماکروسکوپی نیز قابل اجرا هستند، شناسایی میکند و به همین دلیل منحصر به نانوساخت نیست.
درک مشترک از اصطلاحات استفاده شده در کاربردهای عملی موجب توانمندی جوامع ذی نفع و دست اندکار نانوساخت میشود که پیشرفت نانوساخت در سطح جهانی را در پی خواهد داشت. گسترش فهم اصطلاحات در زمینههای زیرسازی، ساخت موجب ایجاد پلی میان نوآوریهای آزمایشگاههای پژوهشی و پویایی اقتصادی فناوری نانو میشود برای اطلاعاتی که از اصطلاحات نانومواد حمایت میکنند به استاندارد 135 BSI PAS مراجعه شود. این استاندارد یک قسمت از یک مجموعه اصطلاحات چند قسمتی است که جنبههای مختلف فناوری نانو را پوشش میدهد.
هدف از تدوین این استاندارد
هدف از تدوین این استاندارد تعریف اصطلاحات مربوط به فرایندهای نانوساخت در زمینه فناوری نانو است. تمام اصطلاحات فرایندی در این استاندارد مربوط به نانوساخت است اگرچه بسیاری از فرایندهای فهرست شده منحصر به مقیاس نانو نیستند اصطلاحاتی که کاربرد انحصاری ندارند در داخل تعاریف مشخص شدهاند. چنین فرایندهایی میتوانند با توجه به شرایط کنترل شده منجر به موادی با خصیصههایی در مقیاس نانو یا مقیاسهای بزرگتر شود.