نهى.نانو
09-05-2007, 12:05 AM
شاشات «آي بود» صقيلة تغلف بطبقات النانو
تقنية التغليف بطبقات متناهية في الصغر تبشر بمستقبل خال من الخدوش
جدّة: خلدون غسّان سعيد
هل تريد أن تظلّ شاشة هاتفك الجوّال أو شاشة الآي بودiPOD الذي تمتلكه أو شاشات أجهزتك الإلكترونيّة الأخرى خالية من الخدوش، وتتميّز بأسطح صقيلة وناعمة؟ هل لديك شاشة مخدوشة وتتمنى تصليحها؟ هل تخاف على وثائقك الهامّة من البلل؟ سيكون لديك الحلّ في المستقبل القريب على شكل طلاءات وبخاخات جديدة تستطيع تكوين طبقات تغليف تحمي الشاشات من الخدوش وتجعل الأوراق عازلة للماء ولا تتشرّبه أو تتأثّر به، وتستطيع فعل معجزات صغيرة أخرى.
هذه هي تقنية التغليف الجديدة التي تستخدم تقنية النانوتكنولوجيا Nanotechnology (النانومتر هو واحد على مليار من المتر، أو 9 ـ 10 من المتر). وهذه الطلاءات رخيصة الثمن وسهلة الاستعمال وودية تجاه البيئة، أكثر من تلك المواد التي نستعملها حاليّا. إنّ طريقة التغليف التي تعتمد على النانوتكنولوجيا يمكن أن تغنينا كثيرا عن مواد الطلاء والتغليف الأخرى المستخدمة اليوم.
وطبقة تغليف النانو هي عبارة عن مواد صلبة سائلة (نستطيع التراوح بين الحالتين الفيزيائيّتين الصلبة والسائلة حسب ظروف معيّنة) تتكوّن من جزيئات شديدة الصغر وتتحلى بمواصفات فريدة مثل المرونة الشديدة وسهولة الالتصاق ومقاومتها للتآكل ونموّ الميكروبات. وكلّ هذه الصفات المتقدّمة يمكن أن تُحدث تغييرا جذريّا في عمليّات التصنيع. وقد بدأت سالي رامسيSally Ramsey رئيسة الباحثين الكيميائيّين والشريكة في تأسيس شركة إكولوجي كوتينغس Ecology Coatings بالتقصي عن التكاليف والفوائد البيئيّة الكامنة في التغليف بالنانوتكنولوجي في عام 2003. واستخدمت جزيئات نانو صغيرة جدّا من أوكسيدات معدنيّة لتصنيع طبقة عازلة للماء توضع فوق الورق، وذلك بنصف تكلفة تصنيع الورق الصناعي. من الممكن أن نستخدم مشتقات تلك المواد في صنع صناديق كرتونيّة عازلة للماء. ويمكن أن تدخل في تركيب مواد البناء كالجدران الجافّة وتمنع نموّ العفن فيها إذا أصيبت بالرطوبة. وهذا الطلاء المدهش يمكن أن يجعل الشاشات الإلكترونيّة للأجهزة الإلكترونيّة الصغيرة مثل الآي بود والهواتف الجوّالة تعمّر أكثر.
إنّ التغليف بالنانوتكنولوجي هي فكرة ساحرة عندما يتمّ تطبيقها، حيث تزداد مقاومة الأجهزة للاحتكاك والخدش. ووفقا لرامسي، فإنّ قوّة الأسطح تصبح أقوى أكثر ومن دون فقدان الوضوح.
والتغليف بالنانوتكنولوجي المرخص من قبل شركة الكيمياء العملاقة دوبونت DuPont عن طريق شركة إكولوجي كوتنغس، يمكن أن يحدث ثورة فريدة في عالم تصنيع قطع غيار الآليّات عندما تصبح تجاريّة، على الأغلب في هذا العام. وتأمل شركة دوبونت أن تُنتج طلاء النانو الذي يمنع التسرّب ويحمي مكوّنات الآليّات ويخفض الآثار الجانبيّة البيئيّة لتصنيع السيّارات، وذلك عن طريق توفير الطاقة والمواد المستخدمة.
والطلاء المبني على النانوتكنولوجي يمكن أن يغيّر من الطرق المستهلكة للوقت والعمليّات المكلفة لطلاء قطع الآليّات. وجزيئات النانو صغيرة لدرجة تكفي ليتمّ استعمالها في بخاخات تقليديّة للمعدّات.
أمّا بالنسبة للصيانة، فإنّ رامسي ترى بأنّ قطع الغيار المطليّة بالنانوتكنولوجي يمكن صيانتها بسهولة وذلك بتعريض سطح القطع المطليّة للأشعة فوق البنفسجيّة Ultra Violet Light لمدّة 10 ثوان أو أقل. وبعد أن تصطدم الأشعة فوق البنفسجيّة بسطح القطع المطليّة، يتحوّل السطح إلى شرائح بلاستيكيّة رقيقة غير مخدوشة. والصيانة بهذه الطريقة التي تتمّ بدرجة حرارة الغرفة العاديّة سوف تغيّر من معايير عمليّات الصيانة الحاليّة التي تتطلب وضع القطع في داخل فرن تصل درجة حرارته إلى 204 درجات مئويّة لمدّة 40 دقيقة (نسبة الفرق هي 24000%)، مما يعرّض القطع هذه لظروف قاسيّة، الأمر الذي قد يؤثر سلبا على عمرها.
وبسبب انتفاء الحاجة لاستخدام مواد كيميائيّة خطرة، استطاعت هذه التقنية الجديدة أن تُنقذ القطع المصنّعة وتزيل الحاجة لتعقّب الانبعاثات والتخلّص من المذابات الناتجة عن عمليّات التصنيع. ولأنّ هذه الطلاءات لطيفة على البيئة وليست لها آثار جانبيّة في استخداماتها، ونظرا لقلة تكلفتها التصنيعيّة، فقد حصلت على رخصة من وكالة حماية البيئة Environmental Protection Agency.
ووفقا للمدير التقني للإنتاج التكنولوجي الاستراتيجي بوب ماثيسون Bob Matheson، فإنّ استعمال طلاء النانوتكنولوجيا يعتمد على مواد يمكن أن تقلل من تكاليف استخدام الطلاء العاديّ من بضع عشرات السنتات الأميركيّة للجزء الواحد المصنّع إلى سنت واحد أميركيّ أو أقلّ. إنّ التحوّل إلى استخدام هذه التقنية قد يُحدث تغييرا في تصميم قطع غيار الآليّات. وعلى سبيل المثال، يستطيع المهندسون أن يستخدموا مواد مختلفة لأنّهم ليسوا بحاجة لأن يهتمّوا بالحرارة الناتجة عن عمليّة التصنيع التي يمكن أن تؤدي إلى ذوبان القطع البلاستيكيّة. وهذه التقنية سوف يتمّ تطبيقها على القطع غير الظاهرة للآليّات، مثل مرشحات (فلاتر) الزيوت واسطوانات الفرامل. ولأنّنا ما نزال في مرحلة مبكرة في إيجاد تغيير صناعيّ جذريّ، فقد اختارت شركة دوبونت هذه التقنية لأنّها نظيفة وتتطلب طاقة أقلّ للصيانة من تلك التي تعتمد على طرق الصيانة الأخرى الحاليّة. وستقلل هذه التقنيّة من كميّة الطاقة المستخدمة في عملية الطلاء بمعدل 25%، ومن تكلفة المواد التصنيعيّة بمعدّل 75%.
أمّا بول أوغلومPaul Uglum المؤيد للتقنيّات في شركة دلفي Delphi المصنعة لقطع غيار الآليّات فإنّه يقول: ان هذه الشركة قد بدأت بالفعل باستخدام هذه الدهانات التي يمكن صيانتها باستخدام الأشعة فوق البنفسجيّة. والصيانة عن طريق المعالجة الحرارية المستخدمة حاليا في عمليات التصنيع تبطئ عمليّة الإنتاج. وإن كان هناك قطع في داخل الفرن تحتاج لحوالي نصف ساعة لأن تصبح جاهزة، فإنّ هناك أعدادا كبيرة من القطع الأخرى خارج الفرن تنتظر دورها، الأمر الذي يستغرق الكثير من الوقت والطاقة لإنهاء العمليّات كلها.
والطاقة التي يمكن أن يتمّ توفيرها عن طريق استخدام الأشعة فوق البنفسجيّة ستكون كبيرة. وعلى سبيل المثال، إنّ قسم دلفي ينتج 3.5 مليون قطعة أسبوعيّا، وقد قُدّرت كميّة الطلاء التي يتمّ توفيرها بآلاف الغالونات اسبوعيّا. ولكنّ الصيانة بهذه التقنية تحتاج لتعريض أسطح الأجزاء المطليّة تعريضا كليّا للأشعة فوق البنفسجيّة، وهذا يُعتبر أمرا يحدّ من إنتاجيّة التصنيع، إذ أن ّ المصانع ستحتاج لتغيير تصاميمها من أجل هذه العمليّة، وسيتمّ استبدال الغرف التي تمّ تصنيعها لتتحمّل درجات حرارة عالية بأخرى مملوئة بمصادر الأشعة فوق البنفسجيّة.
ويمكن استخدام هذه الطلاءات لحماية أسطح الساعات الثمينة، أو لحماية الوثائق المهمّة والصور العائليّة واللوحات التاريخيّة والأشياء الثمينة التي يتمّ توريثها عبر الأجيال، أو لهواة جمع الطوابع والمجلات، أو حتى لبائعي الجرائد المتجوّلين في أوقات الأمطار. ويمكن أيضا حماية شاشات التلفاز الكبيرة وفي عزل الكثير من الدارات الكهربائيّة والقطع الميكانيكيّة عن المياه، أو حتى منع حصول الخدوش للسيّارات. أمّا في مجال الطبّ، فإنّ هذه التقنية ستفتح أبوابا كثيرة في العمليات الجراحيّة الدقيقة أو في إدخال مواد معيّنة مغلّفة بهذا الطلاء إلى مكان محدّد في الجسد، ومن ثمّ إذابة الطلاء لإطلاق المواد الفعّالة بتركيز عال.
إنّ توفير الطاقة واللطافة على البيئة هي مزايا إضافية في عمليّات الإنتاج، ولكن لا يجب أن نقلل من شأن هذه المزايا بسبب تأثيرها الكبير على حياتنا. وسوف ينجذب قطاع تصنيع قطع الغيار للآليّات إلى هذه التقنيّة الجديدة لأّنه سيستخدم مواد غير خطرة في بداية الأمر، وبالتالي سوف تتغيّر المحفزات النظاميّة. ولأنّ المعرفة حول هذه الجزيئات الصغيرة غير ناضجة تماما الآن، فإنّنا بحاجة لأن نتقصى المزيد حول الدراسات الصحيّة للآثار الكامنة ضمنها.
= = = =
* جريدة الشرق الأوسط ، الثلاثـاء 13 صفـر 1427 هـ 14 مارس 2006 العدد 9968
تقنية التغليف بطبقات متناهية في الصغر تبشر بمستقبل خال من الخدوش
جدّة: خلدون غسّان سعيد
هل تريد أن تظلّ شاشة هاتفك الجوّال أو شاشة الآي بودiPOD الذي تمتلكه أو شاشات أجهزتك الإلكترونيّة الأخرى خالية من الخدوش، وتتميّز بأسطح صقيلة وناعمة؟ هل لديك شاشة مخدوشة وتتمنى تصليحها؟ هل تخاف على وثائقك الهامّة من البلل؟ سيكون لديك الحلّ في المستقبل القريب على شكل طلاءات وبخاخات جديدة تستطيع تكوين طبقات تغليف تحمي الشاشات من الخدوش وتجعل الأوراق عازلة للماء ولا تتشرّبه أو تتأثّر به، وتستطيع فعل معجزات صغيرة أخرى.
هذه هي تقنية التغليف الجديدة التي تستخدم تقنية النانوتكنولوجيا Nanotechnology (النانومتر هو واحد على مليار من المتر، أو 9 ـ 10 من المتر). وهذه الطلاءات رخيصة الثمن وسهلة الاستعمال وودية تجاه البيئة، أكثر من تلك المواد التي نستعملها حاليّا. إنّ طريقة التغليف التي تعتمد على النانوتكنولوجيا يمكن أن تغنينا كثيرا عن مواد الطلاء والتغليف الأخرى المستخدمة اليوم.
وطبقة تغليف النانو هي عبارة عن مواد صلبة سائلة (نستطيع التراوح بين الحالتين الفيزيائيّتين الصلبة والسائلة حسب ظروف معيّنة) تتكوّن من جزيئات شديدة الصغر وتتحلى بمواصفات فريدة مثل المرونة الشديدة وسهولة الالتصاق ومقاومتها للتآكل ونموّ الميكروبات. وكلّ هذه الصفات المتقدّمة يمكن أن تُحدث تغييرا جذريّا في عمليّات التصنيع. وقد بدأت سالي رامسيSally Ramsey رئيسة الباحثين الكيميائيّين والشريكة في تأسيس شركة إكولوجي كوتينغس Ecology Coatings بالتقصي عن التكاليف والفوائد البيئيّة الكامنة في التغليف بالنانوتكنولوجي في عام 2003. واستخدمت جزيئات نانو صغيرة جدّا من أوكسيدات معدنيّة لتصنيع طبقة عازلة للماء توضع فوق الورق، وذلك بنصف تكلفة تصنيع الورق الصناعي. من الممكن أن نستخدم مشتقات تلك المواد في صنع صناديق كرتونيّة عازلة للماء. ويمكن أن تدخل في تركيب مواد البناء كالجدران الجافّة وتمنع نموّ العفن فيها إذا أصيبت بالرطوبة. وهذا الطلاء المدهش يمكن أن يجعل الشاشات الإلكترونيّة للأجهزة الإلكترونيّة الصغيرة مثل الآي بود والهواتف الجوّالة تعمّر أكثر.
إنّ التغليف بالنانوتكنولوجي هي فكرة ساحرة عندما يتمّ تطبيقها، حيث تزداد مقاومة الأجهزة للاحتكاك والخدش. ووفقا لرامسي، فإنّ قوّة الأسطح تصبح أقوى أكثر ومن دون فقدان الوضوح.
والتغليف بالنانوتكنولوجي المرخص من قبل شركة الكيمياء العملاقة دوبونت DuPont عن طريق شركة إكولوجي كوتنغس، يمكن أن يحدث ثورة فريدة في عالم تصنيع قطع غيار الآليّات عندما تصبح تجاريّة، على الأغلب في هذا العام. وتأمل شركة دوبونت أن تُنتج طلاء النانو الذي يمنع التسرّب ويحمي مكوّنات الآليّات ويخفض الآثار الجانبيّة البيئيّة لتصنيع السيّارات، وذلك عن طريق توفير الطاقة والمواد المستخدمة.
والطلاء المبني على النانوتكنولوجي يمكن أن يغيّر من الطرق المستهلكة للوقت والعمليّات المكلفة لطلاء قطع الآليّات. وجزيئات النانو صغيرة لدرجة تكفي ليتمّ استعمالها في بخاخات تقليديّة للمعدّات.
أمّا بالنسبة للصيانة، فإنّ رامسي ترى بأنّ قطع الغيار المطليّة بالنانوتكنولوجي يمكن صيانتها بسهولة وذلك بتعريض سطح القطع المطليّة للأشعة فوق البنفسجيّة Ultra Violet Light لمدّة 10 ثوان أو أقل. وبعد أن تصطدم الأشعة فوق البنفسجيّة بسطح القطع المطليّة، يتحوّل السطح إلى شرائح بلاستيكيّة رقيقة غير مخدوشة. والصيانة بهذه الطريقة التي تتمّ بدرجة حرارة الغرفة العاديّة سوف تغيّر من معايير عمليّات الصيانة الحاليّة التي تتطلب وضع القطع في داخل فرن تصل درجة حرارته إلى 204 درجات مئويّة لمدّة 40 دقيقة (نسبة الفرق هي 24000%)، مما يعرّض القطع هذه لظروف قاسيّة، الأمر الذي قد يؤثر سلبا على عمرها.
وبسبب انتفاء الحاجة لاستخدام مواد كيميائيّة خطرة، استطاعت هذه التقنية الجديدة أن تُنقذ القطع المصنّعة وتزيل الحاجة لتعقّب الانبعاثات والتخلّص من المذابات الناتجة عن عمليّات التصنيع. ولأنّ هذه الطلاءات لطيفة على البيئة وليست لها آثار جانبيّة في استخداماتها، ونظرا لقلة تكلفتها التصنيعيّة، فقد حصلت على رخصة من وكالة حماية البيئة Environmental Protection Agency.
ووفقا للمدير التقني للإنتاج التكنولوجي الاستراتيجي بوب ماثيسون Bob Matheson، فإنّ استعمال طلاء النانوتكنولوجيا يعتمد على مواد يمكن أن تقلل من تكاليف استخدام الطلاء العاديّ من بضع عشرات السنتات الأميركيّة للجزء الواحد المصنّع إلى سنت واحد أميركيّ أو أقلّ. إنّ التحوّل إلى استخدام هذه التقنية قد يُحدث تغييرا في تصميم قطع غيار الآليّات. وعلى سبيل المثال، يستطيع المهندسون أن يستخدموا مواد مختلفة لأنّهم ليسوا بحاجة لأن يهتمّوا بالحرارة الناتجة عن عمليّة التصنيع التي يمكن أن تؤدي إلى ذوبان القطع البلاستيكيّة. وهذه التقنية سوف يتمّ تطبيقها على القطع غير الظاهرة للآليّات، مثل مرشحات (فلاتر) الزيوت واسطوانات الفرامل. ولأنّنا ما نزال في مرحلة مبكرة في إيجاد تغيير صناعيّ جذريّ، فقد اختارت شركة دوبونت هذه التقنية لأنّها نظيفة وتتطلب طاقة أقلّ للصيانة من تلك التي تعتمد على طرق الصيانة الأخرى الحاليّة. وستقلل هذه التقنيّة من كميّة الطاقة المستخدمة في عملية الطلاء بمعدل 25%، ومن تكلفة المواد التصنيعيّة بمعدّل 75%.
أمّا بول أوغلومPaul Uglum المؤيد للتقنيّات في شركة دلفي Delphi المصنعة لقطع غيار الآليّات فإنّه يقول: ان هذه الشركة قد بدأت بالفعل باستخدام هذه الدهانات التي يمكن صيانتها باستخدام الأشعة فوق البنفسجيّة. والصيانة عن طريق المعالجة الحرارية المستخدمة حاليا في عمليات التصنيع تبطئ عمليّة الإنتاج. وإن كان هناك قطع في داخل الفرن تحتاج لحوالي نصف ساعة لأن تصبح جاهزة، فإنّ هناك أعدادا كبيرة من القطع الأخرى خارج الفرن تنتظر دورها، الأمر الذي يستغرق الكثير من الوقت والطاقة لإنهاء العمليّات كلها.
والطاقة التي يمكن أن يتمّ توفيرها عن طريق استخدام الأشعة فوق البنفسجيّة ستكون كبيرة. وعلى سبيل المثال، إنّ قسم دلفي ينتج 3.5 مليون قطعة أسبوعيّا، وقد قُدّرت كميّة الطلاء التي يتمّ توفيرها بآلاف الغالونات اسبوعيّا. ولكنّ الصيانة بهذه التقنية تحتاج لتعريض أسطح الأجزاء المطليّة تعريضا كليّا للأشعة فوق البنفسجيّة، وهذا يُعتبر أمرا يحدّ من إنتاجيّة التصنيع، إذ أن ّ المصانع ستحتاج لتغيير تصاميمها من أجل هذه العمليّة، وسيتمّ استبدال الغرف التي تمّ تصنيعها لتتحمّل درجات حرارة عالية بأخرى مملوئة بمصادر الأشعة فوق البنفسجيّة.
ويمكن استخدام هذه الطلاءات لحماية أسطح الساعات الثمينة، أو لحماية الوثائق المهمّة والصور العائليّة واللوحات التاريخيّة والأشياء الثمينة التي يتمّ توريثها عبر الأجيال، أو لهواة جمع الطوابع والمجلات، أو حتى لبائعي الجرائد المتجوّلين في أوقات الأمطار. ويمكن أيضا حماية شاشات التلفاز الكبيرة وفي عزل الكثير من الدارات الكهربائيّة والقطع الميكانيكيّة عن المياه، أو حتى منع حصول الخدوش للسيّارات. أمّا في مجال الطبّ، فإنّ هذه التقنية ستفتح أبوابا كثيرة في العمليات الجراحيّة الدقيقة أو في إدخال مواد معيّنة مغلّفة بهذا الطلاء إلى مكان محدّد في الجسد، ومن ثمّ إذابة الطلاء لإطلاق المواد الفعّالة بتركيز عال.
إنّ توفير الطاقة واللطافة على البيئة هي مزايا إضافية في عمليّات الإنتاج، ولكن لا يجب أن نقلل من شأن هذه المزايا بسبب تأثيرها الكبير على حياتنا. وسوف ينجذب قطاع تصنيع قطع الغيار للآليّات إلى هذه التقنيّة الجديدة لأّنه سيستخدم مواد غير خطرة في بداية الأمر، وبالتالي سوف تتغيّر المحفزات النظاميّة. ولأنّ المعرفة حول هذه الجزيئات الصغيرة غير ناضجة تماما الآن، فإنّنا بحاجة لأن نتقصى المزيد حول الدراسات الصحيّة للآثار الكامنة ضمنها.
= = = =
* جريدة الشرق الأوسط ، الثلاثـاء 13 صفـر 1427 هـ 14 مارس 2006 العدد 9968