چالش‌های تولید نانوالیاف و کاربردی شدن در صنایع/چرایی استفاده از دو ماسک پزشکی و پارچه‌ای

نادر نادری، مدیر عامل یکی از شرکت‌های دانش بنیان حوزه نانو الیاف در لایو فناوری صنعتی اینستاگرام ستاد توسعه نانو با اشاره به فعالیت‌های تحقیقاتی این شرکت، گفت: فعالیت این شرکت از سال ۱۳۸۳ در حوزه نانو آغاز شد. در آن زمان فناوری نانو در جامعه مطرح نشده بود و از همان ابتدا با همکاری شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی اقدام به مطالعاتی در زمینه "بررسی تاثیر نانو در صنایع پایین دستی پتروشیمی" کردیم.

وی نانو الیاف را از رویکردهای اصلی تحقیقاتی این شرکت فناوری نام برد و یادآور شد: ما با بررسی‌هایی که انجام دادیم، مشاهده کردیم که حوزه‌های نانو کامپوزیت‌ها و نانو الیاف زمینه‌هایی هستند که می‌توان آن‌ها را در ایران به فاز صنعتی رساند، از این رو تولید نانو فیلترها را در دستور کار خود قرار دادیم.

نادری با بیان اینکه این مطالعات با تولید نانو فیلترهای خودرویی آغاز شد، اظهار کرد: بر این اساس تولید نانو الیاف و کاربرد آن در خودرو را شروع کردیم که آغاز این مطالعات با اجرای پروژه تحقیقاتی در دانشگاه تهران بود و برای تولید نانو الیاف نیاز به دستگاه‌های ولتاژ و پمپ داشتیم که از محل اعتبارات این پروژه اقدام به خرید این دستگاه‌ها کردیم.

مدیر عامل این شرکت دانش بنیان ادامه داد: به تدریج متوجه شدیم که دنیا نانو الیاف را به روش "الکتروریسی تولید می‌کند؛ از این رو با توجه به زیر ساخت‌های موجود در کشور به سمت طراحی و ساخت دستگاه‌های الکتروریسی برای تولید نانو الیاف به منظور تولید فیلترهای خودرویی رفتیم و با تسهیلاتی که از ستاد توسعه نانو دریافت کردیم، توانستیم در سال ۱۳۸۶ دستگاه نیمه صنعتی الکتروریسی بدون نازل را تولید کنیم.

وی اضافه کرد: بعد از تولید این الیاف به شرکت‌های فیلترساز این فناوری را به منظور رسوخ فناوری به صنعت معرفی کردیم که مورد استقبال قرار نگرفت؛ چرا که استانداردهای فیلتر خودرویی در کشور اجباری نیست و هر فیلتری با هر کیفیتی عرضه می‌شود.

نادری با تاکید بر اینکه در حوزه فیلترهای خودرویی تنها قیمت تمام شده اهمیت دارد، یادآور شد: از آنجایی که نانو فیلترهای این شرکت با استفاده از فناوری تولید می‌شود در نتیجه با افزایش ۳۰ درصدی قیمت مواجه شد؛ از این رو مورد استقبال بخش صنعتی قرار نگرفت، ولی یکی از شرکت‌های صنعتی به ما پیشنهاد توسعه این فناوری در فیلترهای نیروگاهی را ارائه کرد.

وی تبعیت از استانداردهای اجباری به ویژه در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی و ضرورت بهره گیری از فیلترهای با کیفیت را از مزایای توسعه این فناوری در بخش فیلترهای نیروگاهی دانست و اظهار کرد: بر این اساس ما به سمت تولید نانو فیلترهای نیروگاهی رفتیم، ولی از سوی دیگر در آن زمان فیلترهای نیروگاهی وارداتی بود و تغییر نگرش و اعتماد به محصول ساخت داخل از دشواری‌های این حوزه به شمار می‌رفت، ضمن آنکه ما برای این محصول باید استانداردهایی را پاس می‌کردیم که به ما اعلام شد نانو فیلتر تولید شده باید استاندارد فنلاند و یا آلمان را پاس کند.

نادری خاطر نشان کرد: اجرای این تست‌ها ۳ تا ۴ هزار یورو هزینه دربر داشت که با حمایت ستاد نانو و یکی از شرکت‌ها این تست‌ها اجرایی شد.

به گفته وی حتی زمانی که نانو فیلترهای ایرانی تست‌های اروپا را پاس کردند ولی صنعت رغبتی برای پذیرش ریسک نداشت، ولی نیروگاه کرمان حاضر به همکاری شد و اقدام به استفاده از این نوع فیلترها در نیروگاه کرد. البته در این زمینه اعمال تحریم‌ها و چالش‌های خرید خارجی به تجاری سازی این محصول در کشور موثر بوده است.

نادری افزود: بعد از آن نیروگاه‌های دیگری چون بندرعباس، مشهد، شهید رجایی از این فیلتر استفاده کردند و امروزه کاربرد این فیلترها به جایی رسیده است که در مناقصات قید "نانویی" بودن آن عنوان می‌شود و در حال حاضر اکثر فیلترسازان از دستگاه الکتروریسی ما برای تولید نانو الیاف مورد نیاز در فیلترها استفاده می‌کنند.

تولید ماسک‌های تنفسی

این فعال حوزه فناوری نانو، اساس کار تحقیقاتی این شرکت را "الکتروریسی" دانست و ادامه داد: الکتروریسی روشی است که در آن ولتاژ بالایی در حد ۲۰ تا ۳۰ کیلوولت و در دستگاه‌های صنعتی تا ۱۰۰ کیلوولت به محصول اعمال می‌شود و از آنجایی که هر جسمی که باردار شود به سمت بار مخالف شتاب می‌گیرد، در نتیجه محصول تحت تاثیر این ولتاژ، کشیده می‌شود تا نازک شود. ما از این روش اقدام به تولید الیافی در مقیاس نانو می‌کنیم.

وی اضافه کرد: از آنجایی که این الیاف دارای سطح ویژه بالایی است از این رو دارای کاربردهای وسیعی در حوزه‌های مختلف پزشکی صنعتی و نظامی است. در حوزه پزشکی علاوه بر تولید ماسک‌ها در تولید زخم پوش‌های همراه با لود دارو، رهایش دارو و کم و زیاد کردن سرعت رهایش دارو کاربرد دارد.

نادری، تولید ماسک‌های تنفسی را از دیگر دستاوردهای این شرکت دانش بنیان عنوان کرد و گفت: ما در سال ۱۳۹۳ به تولید صنعتی ماسک‌های تنفسی با استفاده از نانو الیاف دست یافتیم و برای تجاری سازی آن همانند فیلترهای نیروگاهی با چالش‌هایی مواجه شدیم.

وی عدم اجرایی شدن استانداردهای ماسک‌های تنفسی را از چالش‌های این حوزه نام برد، و گفت: استانداردهای جهانی برای ماسک‌های تنفسی ۳ کلاس را تعریف کرده که شامل این موارد می‌شود:

FFP۱-ماسک‌هایی که فیلتر آنها تا ۸۰ درصد ذرات کمتر از ۳ دهم میکرون را جذب می‌کند.

FFP۲- ماسک‌هایی که فیلتر آنها تا ۹۴ درصد ذرات را جذب می‌کند.

FFP۳- ماسک‌هایی که تا ۹۹ درصد ذرات را جذب خواهند کرد.

علاوه بر آن استانداردهایی برای افت فشار (تنفس پذیری) برای ماسک‎‌ها تعریف شده که به این شرح است:

F۱- ماسک‌هایی که کمتر از ۶۰ پاسکال افت فشار دارند
F۲- ماسک‌هایی که تا ۷۰ درصد افت فشار دارند
F۳- ماسک‌هایی که کمتر از ۱۰۰ پاسکال افت فشار دارند.

نادری، میزان نشت از اطراف ماسک، مقاومت در برابر شعله، میزان تجمع دی اکسید کربن، چند بار مصرف بودن را از دیگر استانداردهای بین المللی ماسک‌های تنفسی نام برد و ادامه داد: علاوه بر آن برای ماسک‌های کلاس "N" نیز استانداردهایی تعریف شده که شامل ماسک N۹۵ با جذب ۹۵ درصدی ذرات، ماسک N۹۹ با جذب ۹۹ درصدی و N۱۰۰ با جذب ۱۰۰ درصدی ذرات می‌شود.

وی با اشاره به برخی باورهای اشتباه درباره ماسک‌های N۹۵، افزود: برخی بر این باورند ماسک‌های N۹۵ ماسک‌های فیلتر دار هستند، در حالی که هر نوع ماسکی که بتواند ۹۵ درصد ذرات را جذب کند، به شرط پاس کردن سایر استانداردها در کلاس ماسک‌های N۹۵ قرار خواهد گرفت.

مدیر عامل این شرکت فناوری با تاکید بر اینکه هر کشوری این استانداردها را دریافت و آن را ترجمه کرده است، اظهار کرد: بر این اساس شاهدیم که استاندارد ماسک KF متعلق به کشور کره و KN استاندارد کشور چین است.

استفاده از دو ماسک به جای یک ماسک

این فعال حوزه فناوری نانو با اشاره به چالش دسترسی به ماسک در زمان شیوع کرونا در ایران و در دنیا، گفت: در بسیاری از کشورها به دلیل نایاب شدن ماسک و ضرورت تجهیز کادر درمان به ماسک‌های پزشکی استفاده از ماسک‌های پارچه‌ای توصیه شد.

نادری ادامه داد: در هفته‌های اخیر در اروپا اعلام شد که مردم ملزم به استفاده از ماسک‌های FFp۱ و FFP۲ هستند و در صورتی که مردم از این ماسک‌ها استفاده نکنند، جریمه خواهند شد و در امریکا به دلیل کافی نبودن تولید ماسک استفاده از ۲ ماسک توصیه شده است.

وی اضافه کرد: بر این اساس توصیه شده است که ماسک اول ماسک پزشکی باشد و ماسک دوم پارچه باشد؛ چرا که پارچه به دلیل دارا بودن خاصیت کشسانی، موجب کاهش نشتی و نفوذ ذرات به داخل و خارج ماسک خواهد شد.

کاربرد نانو الیاف در باتری‌های لیتیومی

این محقق تولید باتری‌های لیتومی با استفاده از نانو الیاف را از دیگر دستاوردهای این شرکت ذکر کرد و گفت: از این الیاف در سپراتور (لایه بسیار نازک پلاستیکی برای جداسازی صفحات مثبت و منفی) باتری‌های لیتیومی از جنس PP (پلی پروپیلن) استفاده می‌شود. این پلیمر با کشیده شدن متخلخل می‌شود ولی الیافی که ما برای این منظور طراحی کردیم، تخلخل بالایی دارد.

وی اضافه کرد: از سوی دیگر پلیمر PP با افزایش دمای باتری کوچک می‌شود که این معضل در نانو الیاف ارائه شده مرتفع شد، ضمن آنکه مشکل انفجار و آتش گرفتن باتری نیز از بین رفت.

چالش‌های فیلتر کابین خودرو

نادری با اشاره به مشکلات موجود در فیلترهای کابین خودروها، توضیح داد: بررسی‌های ما نشان می‌دهد که ۹۵ درصد از فیلترهای کابین خودرو تنها ۲۰ درصد کارایی در جذب ذرات دارند؛ از این رو زمانی که خودروهای سنگین از کنار خودروهای سواری عبور می‌کنند و یا ذرات معلق در هوا باشند، آلودگی به داخل کابین خودرو نفوذ می‌کند.

وی اضافه کرد: این در حالی است که بر اساس استاندارد جهانی فیلترهای کابین خودرویی باید راندمان جذب ۶۰ تا ۷۰ درصدی ذرات را داشته باشند که ما با استفاده از نانو الیاف مطالعاتی را در این زمینه اجرایی کردیم.

تولید کالای خواب با نانو الیاف

نادری با اشاره به مسایل موجود در کالای خواب، گفت: کالاهای خوابی که مورد استفاده قرار می‌گیرند، علاوه بر آنکه نباید اجازه دهند که مایت‌ها(موجوداتی میکروسکوپی از شاخه بندپایان) به داخل آن نفوذ کنند و یا اجازه خروج آن را ندهند، آنتی باکتریال نیز باید باشند.

این محقق ادامه داد: ما با استفاده از نانو الیاف کالای خوابی را تولید کردیم که نه اجازه رشد مایت‌ها را در آنها می‌دهد و نه اجازه ورود مایت به داخل بالش را خواهد داد.