جدیدترین پیشرفت ها در دنیای مواد شیمیایی و تأثیر آن ها بر تکنولوژی

در دنیای امروز مواد شیمیایی نوین نه تنها به عنوان بلوک های سازنده محصولات مختلف بلکه به عنوان پیشران های اصلی تحولات تکنولوژیک شناخته می شوند. پیشرفت های شگرف در طراحی سنتز و مهندسی مواد شیمیایی افق های جدیدی را در صنایع گوناگون گشوده و زمینه را برای توسعه فناوری های پیشرفته فراهم کرده است. این مقاله به بررسی دقیق ترین و به روزترین دستاوردهای این حوزه می پردازد و تأثیرات عمیق آن ها بر تکنولوژی های نوین را با رویکردی علمی و مهندسی مورد تحلیل قرار می دهد.

نانومواد : معجزه ای در ابعاد کوچک

نانومواد به دسته ای از مواد اطلاق می شود که حداقل یکی از ابعاد آن ها در مقیاس نانومتر (یک میلیاردم متر) باشد. این ابعاد کوچک خواص فیزیکی شیمیایی و بیولوژیکی منحصربه فردی را به این مواد می بخشد که در مقیاس های بزرگتر مشاهده نمی شود. رفتار اتم ها و مولکول ها در این مقیاس تحت تأثیر اثرات کوانتومی و افزایش سطح ویژه قرار می گیرد که منجر به ظهور ویژگی های نوینی مانند افزایش استحکام مکانیکی بهبود خواص الکتریکی و حرارتی و واکنش پذیری شیمیایی بالا می شود.

انواع اصلی نانومواد

• نانوذرات : این ذرات کروی میله ای یا نامنظم به دلیل نسبت سطح به حجم بسیار بالا در کاتالیزورها حسگرها و دارورسانی بسیار کارآمد هستند. به عنوان مثال نانوذرات طلا به دلیل خواص کاتالیزوری قوی و رنگ منحصر به فردشان در حسگرهای زیستی و کاتالیز واکنش های شیمیایی کاربرد دارند. اصول کارکرد آن ها بر پایه افزایش نقاط فعال سطحی برای واکنش ها و اثرات رزونانس پلاسمون سطحی در نانوذرات فلزی برای کاربردهای اپتیکی استوار است.
• نانولوله های کربنی (CNTs) : این ساختارهای استوانه ای شکل از اتم های کربن به دلیل استحکام کششی فوق العاده رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا و نسبت طول به قطر زیاد در کامپوزیت های پیشرفته الکترونیک انعطاف پذیر و حسگرهای گازی کاربرد گسترده ای دارند. اصول کارکرد آن ها بر پایه پیوندهای قوی کووالانسی کربن-کربن ساختار نانومقیاس یک بعدی که انتقال بار را تسهیل می کند و مساحت سطح بالا برای برهمکنش با محیط اطراف است. انواع مختلف CNTs شامل تک دیواره (SWCNTs) و چنددیواره (MWCNTs) با خواص متفاوت وجود دارد.
• گرافن : یک لایه منفرد از اتم های کربن با آرایش لانه زنبوری قوی ترین ماده شناخته شده از نظر مکانیکی رساناترین ماده برای گرما و الکتریسیته و بسیار سبک است. گرافن در الکترونیک کامپوزیت ها باتری ها و حسگرها کاربردهای فراوانی دارد. اصول کارکرد آن مبتنی بر پیوندهای sp^۲ قوی کربن-کربن در ساختار دو بعدی تحرک بالای حامل های بار (الکترون ها و حفره ها) و نفوذپذیری بالای نور است.
• نانوسیم ها : ساختارهای یک بعدی با قطر نانومتری و طول میکرومتری یا ماکرومتری به دلیل نسبت سطح به حجم بالا و خاصیت رسانایی جهت دار در نانوالکترونیک نانوحسگرها و سلول های خورشیدی کاربرد دارند. نانوسیم ها می توانند از مواد مختلفی مانند نیمه رساناها (سیلیکون اکسید روی) فلزات (نقره طلا) و عایق ها ساخته شوند. اصول کارکرد آن ها بر اساس انتقال بار کارآمد در طول یک بعد و حساسیت سطح بالا به تغییرات محیطی است.

کاربردهای صنعتی نانومواد

• صنعت پزشکی : نانومواد در دارورسانی هدفمند (نانوذرات لیپوزومی و پلیمری برای انتقال دارو به سلول های سرطانی) تصویربرداری پزشکی (نانوذرات مغناطیسی و فلورسنت برای بهبود کنتراست تصاویر MRI و فلورسانس) تشخیص بیماری ها (نانوحسگرهای زیستی برای تشخیص زودهنگام بیماری ها) و مهندسی بافت (نانوالیاف و نانوبیوسرامیک ها برای ترمیم و بازسازی بافت ها) انقلابی ایجاد کرده اند. به عنوان مثال نانوذرات اکسید آهن سوپرپارامغناطیس در MRI برای تصویربرداری دقیق تر تومورها و هدایت جراحی استفاده می شوند.
• صنعت الکترونیک : نانومواد به ویژه نانولوله های کربنی و گرافن در ساخت ترانزیستورهای سریع تر و کم مصرف تر صفحه های نمایش انعطاف پذیر (OLED و LCD) سلول های خورشیدی با بازدهی بالاتر و باتری های با ظرفیت بیشتر و سرعت شارژ سریع تر کاربرد دارند. برای مثال گرافن به دلیل تحرک بالای الکترون ها جایگزین بالقوه ای برای سیلیکون در ترانزیستورها محسوب می شود.
• صنعت انرژی : نانومواد در افزایش بازدهی سلول های خورشیدی (نانوذرات و نانوسیم های نیمه رسانا) ذخیره سازی انرژی (نانومواد در باتری های لیتیوم-یون ابرخازن ها و سلول های سوختی) کاتالیزورهای کارآمدتر (نانوذرات فلزی و اکسیدی برای تولید هیدروژن و پیل های سوختی) و مواد عایق حرارتی نانوساختار برای کاهش اتلاف انرژی در ساختمان ها و صنایع نقش کلیدی ایفا می کنند. نانولوله های کربنی و گرافن در ساخت الکترودهای باتری های لیتیوم-یون به دلیل رسانایی بالا و سطح ویژه زیاد ظرفیت و سرعت شارژ را بهبود می بخشند.
• صنعت خودروسازی و هوافضا : نانومواد در تولید کامپوزیت های سبک و مقاوم (نانولوله های کربنی و نانوذرات در پلیمرها و فلزات برای کاهش وزن و افزایش استحکام بدنه خودرو و قطعات هواپیما) پوشش های محافظتی (نانوذرات اکسیدی و سرامیکی برای مقاومت در برابر خوردگی سایش و حرارت) حسگرهای پیشرفته (نانوحسگرهای فشار دما و گاز برای سیستم های ایمنی و کنترل خودرو) و کاتالیزورهای اگزوز (نانوذرات فلزی برای کاهش آلایندگی) کاربرد دارند. کامپوزیت های نانومواد در بدنه هواپیما باعث کاهش وزن و مصرف سوخت می شوند.
• صنعت نساجی : نانومواد در تولید منسوجات هوشمند (نانوحسگرها و نانوالیاف رسانا برای لباس های الکترونیکی و حسگرهای پوشیدنی) منسوجات ضد میکروب و ضد بو (نانوذرات نقره و اکسید روی) منسوجات مقاوم در برابر اشعه UV (نانوذرات اکسید تیتانیوم و اکسید روی) و منسوجات خودتمیزشونده (پوشش های نانوساختار آب گریز) مورد استفاده قرار می گیرند. نانوذرات نقره به عنوان عامل ضد میکروبی در جوراب ها و لباس های ورزشی استفاده می شوند.

استانداردهای نانومواد

تدوین استانداردهای بین المللی برای نانومواد از جمله ایمنی مشخصه یابی و روش های اندازه گیری از اهمیت بالایی برخوردار است تا اطمینان حاصل شود که این مواد به صورت ایمن و مسئولانه توسعه و استفاده می شوند. سازمان بین المللی استانداردسازی (ISO) و سازمان های ملی استاندارد مانند ASTM International در حال تدوین استانداردهای مربوط به نانومواد هستند. استانداردهایی مانند ISO/TS ۸۰۰۰۴ (واژگان و اصطلاحات نانوفناوری) و ISO/TS ۱۳۰۱۳ (راهنمای ایمنی برای تولید و استفاده از نانومواد مهندسی شده) از جمله استانداردهای کلیدی در این حوزه هستند.

فناوری های پیشرفته مانند هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین (ML) در حال تحول فرآیند طراحی و کشف نانومواد هستند. الگوریتم های AI و ML می توانند داده های حجیم مربوط به خواص مواد روش های سنتز و کاربردها را تحلیل کرده و مواد جدید با خواص مطلوب را پیش بینی و طراحی کنند. همچنین اتوماسیون و رباتیک نقش فزاینده ای در تولید انبوه و دقیق نانومواد ایفا می کنند. نانوفابریکیشن با استفاده از تکنیک هایی مانند لیتوگرافی نانویی و خودآرایی مولکولی امکان ساخت ساختارهای نانومقیاس پیچیده را فراهم می آورد.

چالش ها و محدودیت های فنی نانومواد

• هزینه تولید بالا : سنتز و خالص سازی نانومواد در مقیاس صنعتی هنوز با چالش های فنی و اقتصادی مواجه است و هزینه تولید برخی از نانومواد مانند نانولوله های کربنی با کیفیت بالا و گرافن همچنان بالا است.
• سمیت و اثرات زیست محیطی : نگرانی هایی در مورد سمیت برخی از نانومواد و اثرات آن ها بر سلامت انسان و محیط زیست وجود دارد. تحقیقات بیشتری برای درک کامل اثرات بلندمدت نانومواد و توسعه روش های ایمن برای تولید و استفاده از آن ها مورد نیاز است.
• پایداری و عمر مفید : پایداری نانومواد در شرایط مختلف محیطی و طول عمر مفید محصولات مبتنی بر نانومواد هنوز نیاز به بررسی و بهبود دارد. برخی از نانومواد ممکن است در معرض اکسیداسیون تجمع یا تغییر خواص در طول زمان باشند.
• مقیاس پذیری تولید : انتقال فرآیندهای سنتز نانومواد از مقیاس آزمایشگاهی به مقیاس صنعتی و تولید انبوه با حفظ کیفیت و یکنواختی نانومواد یک چالش بزرگ است.
• مشخصه یابی دقیق : تعیین دقیق خواص و ویژگی های نانومواد به دلیل ابعاد کوچک و پیچیدگی ساختار آن ها نیازمند تکنیک های مشخصه یابی پیشرفته و پرهزینه است.

نکات کلیدی برای بهینه سازی و بهبود عملکرد نانومواد

• کنترل دقیق مورفولوژی و ساختار : کنترل دقیق اندازه شکل ساختار کریستالی و ترکیب شیمیایی نانومواد در فرآیند سنتز برای دستیابی به خواص مطلوب بسیار حیاتی است. روش های سنتز پیشرفته مانند رسوب دهی شیمیایی بخار (CVD) سل-ژل و سنتز هیدروترمال امکان کنترل دقیق تر پارامترهای سنتز را فراهم می کنند.
• بهینه سازی سطح و عامل دارسازی : اصلاح سطح نانومواد با استفاده از عامل دارسازی شیمیایی یا پوشش دهی می تواند خواص آن ها را بهبود بخشد و کاربردهای جدیدی را ایجاد کند. به عنوان مثال عامل دارسازی نانولوله های کربنی با گروه های عاملی خاص قابلیت پراکندگی آن ها در حلال ها و سازگاری با پلیمرها را افزایش می دهد.
• توسعه روش های مشخصه یابی پیشرفته : استفاده از تکنیک های مشخصه یابی پیشرفته مانند میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) پراش اشعه ایکس (XRD) و طیف سنجی رامان برای درک دقیق تر ساختار و خواص نانومواد ضروری است.
• تحقیق و توسعه در زمینه ایمنی و پایداری : تحقیقات بیشتر در زمینه سمیت اثرات زیست محیطی پایداری و بازیافت نانومواد برای اطمینان از استفاده ایمن و پایدار از این مواد بسیار مهم است.
• همکاری بین رشته ای و تجاری سازی : همکاری بین محققان مهندسان صنعتگران و سیاست گذاران برای تسریع تجاری سازی نانومواد و انتقال فناوری از آزمایشگاه به بازار ضروری است.

پلیمرهای پیشرفته : فراتر از پلاستیک های سنتی

پلیمرهای پیشرفته دسته ای از مواد پلیمری هستند که نسبت به پلیمرهای سنتی (پلاستیک های معمولی) خواص برتر و عملکرد ویژه ای از خود نشان می دهند. این پلیمرها با مهندسی دقیق ساختار مولکولی و استفاده از روش های سنتز نوین برای کاربردهای خاص و پیشرفته طراحی می شوند. پلیمرهای پیشرفته شامل انواع مختلفی مانند پلیمرهای زیست تخریب پذیر (بیوپلاستیک ها) پلیمرهای با عملکرد بالا پلیمرهای هوشمند (محرک پذیر) و الاستومرهای ترموپلاستیک پیشرفته می شوند.

انواع اصلی پلیمرهای پیشرفته

• پلیمرهای زیست تخریب پذیر (بیوپلاستیک ها) : این پلیمرها از منابع تجدیدپذیر (مانند نشاسته سلولز روغن های گیاهی) یا از طریق فرآیندهای تخریب پذیر میکروبی تولید می شوند و قابلیت تجزیه زیستی در محیط زیست را دارند. بیوپلاستیک ها به دو دسته اصلی پلیمرهای نشاسته ای (مانند پلی لاکتیک اسید – PLA) و پلیمرهای مبتنی بر سلولز تقسیم می شوند. اصول کارکرد آن ها بر پایه پیوندهای استری قابل تجزیه در زنجیره پلیمری و قابلیت هضم توسط میکروارگانیسم ها در محیط زیست استوار است.
• پلیمرهای با عملکرد بالا : این پلیمرها خواص مکانیکی حرارتی و شیمیایی بسیار بالایی دارند و در شرایط سخت محیطی قابل استفاده هستند. نمونه هایی از پلیمرهای با عملکرد بالا شامل پلی اتر اتر کتون (PEEK) پلی ایمید (PI) پلی سولفون (PSU) و پلی آمید ایمید (PAI) هستند. اصول کارکرد آن ها بر پایه ساختار زنجیره ای محکم و آروماتیک پیوندهای بین مولکولی قوی و دمای انتقال شیشه ای (Tg) و دمای ذوب (Tm) بالا استوار است.
• پلیمرهای هوشمند (محرک پذیر) : این پلیمرها در پاسخ به محرک های خارجی مانند دما نور pH میدان الکتریکی یا مغناطیسی تغییر خواص قابل توجهی از خود نشان می دهند. پلیمرهای هوشمند شامل پلیمرهای حساس به دما (مانند پلی(N-ایزوپروپیل آکریلامید) – PNIPAM) پلیمرهای حساس به pH (مانند پلی(اسید آکریلیک) – PAA) و پلیمرهای الکتروفعال (مانند پلی آنیلین – PANI) هستند. اصول کارکرد آن ها بر پایه تغییرات ساختاری و کنفورماسیونی زنجیره های پلیمری در پاسخ به محرک ها و برهمکنش های بین مولکولی قابل تغییر استوار است.
• الاستومرهای ترموپلاستیک پیشرفته (TPEs) : این مواد ترکیبی از خواص الاستومری (کشسانی) و ترموپلاستیکی (قابلیت شکل دهی حرارتی) را ارائه می دهند و جایگزین مناسبی برای لاستیک های سنتی هستند. TPEs شامل انواع مختلفی مانند پلی استر ترموپلاستیک الاستومر (TPEE) پلی یورتان ترموپلاستیک الاستومر (TPU) و پلی آمید ترموپلاستیک الاستومر (TPA) هستند. اصول کارکرد آن ها بر پایه ساختار دومرحله ای شامل بخش های سخت (ترموپلاستیک) و بخش های نرم (الاستومری) است که خواص مطلوب را به ماده می بخشند.

کاربردهای صنعتی پلیمرهای پیشرفته

• صنعت بسته بندی : بیوپلاستیک ها به عنوان جایگزینی پایدار برای پلاستیک های سنتی در بسته بندی مواد غذایی محصولات کشاورزی و کالاهای مصرفی به دلیل تخریب پذیری زیستی و کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی مورد توجه قرار گرفته اند. PLA و پلی هیدروکسی آلکانوات ها (PHA) از جمله بیوپلاستیک های پرکاربرد در این صنعت هستند.
• صنعت هوافضا و خودروسازی : پلیمرهای با عملکرد بالا مانند PEEK و کامپوزیت های پلیمری پیشرفته به دلیل استحکام بالا وزن کم مقاومت حرارتی و شیمیایی عالی در قطعات داخلی و خارجی هواپیما قطعات موتور و اجزای ساختاری خودروها به طور فزاینده ای استفاده می شوند. این پلیمرها باعث کاهش وزن افزایش کارایی سوخت و بهبود ایمنی وسایل نقلیه می شوند.
• صنعت پزشکی و داروسازی : پلیمرهای هوشمند و بیوپلاستیک های پزشکی در دارورسانی کنترل شده (پلیمرهای حساس به pH و دما برای رهایش دارو در محل مورد نظر) مهندسی بافت (داربست های پلیمری زیست تخریب پذیر برای رشد سلول ها و بافت ها) ایمپلنت های پزشکی (پلیمرهای زیست سازگار و مقاوم به خوردگی برای جایگزینی مفاصل و استخوان ها) و سنسورهای زیستی (پلیمرهای رسانا و حساس به مواد زیستی برای تشخیص بیماری ها) کاربردهای مهمی دارند.
• صنعت نساجی و پوشاک : پلیمرهای هوشمند و الیاف پلیمری پیشرفته در تولید منسوجات هوشمند (لباس های حسگر لباس های تنظیم کننده دما لباس های ورزشی با عملکرد بالا) منسوجات محافظ (لباس های مقاوم در برابر حرارت شعله مواد شیمیایی و اشعه UV) و منسوجات فنی (پارچه های صنعتی با خواص ویژه برای فیلتراسیون عایق بندی و کاربردهای ژئوتکنیکی) مورد استفاده قرار می گیرند. الیاف آرامید (Kevlar) و الیاف کربن از جمله الیاف پلیمری پیشرفته با استحکام بالا هستند.
• صنعت الکترونیک و ارتباطات : پلیمرهای رسانا پلیمرهای دی الکتریک و پلیمرهای نوری در ساخت الکترونیک انعطاف پذیر (ترانزیستورهای پلیمری سلول های خورشیدی پلیمری صفحه های نمایش انعطاف پذیر) خازن های پلیمری با ظرفیت بالا فیبرهای نوری پلیمری و پوشش های محافظتی الکترونیکی کاربرد دارند.

استانداردهای پلیمرهای پیشرفته

استانداردهای بین المللی برای پلیمرهای پیشرفته بر مشخصه یابی خواص روش های آزمون ایمنی و پایداری زیست محیطی تمرکز دارند. سازمان های استانداردسازی مانند ISO و ASTM استانداردهای متعددی را برای پلیمرهای مختلف و کاربردهای آن ها تدوین کرده اند. استانداردهایی مانند ISO ۱۰۹۹۳ (ارزیابی زیست سازگاری وسایل پزشکی) ASTM D۶۴۰۰ (استاندارد برای کمپوست پذیری پلاستیک ها) و ISO ۵۲۷ (خواص کششی پلاستیک ها) از جمله استانداردهای مرتبط با پلیمرهای پیشرفته هستند.

فناوری های پیشرفته مانند چاپ سه بعدی (افزودنی) نانوفناوری پلیمری و مهندسی سطح پلیمری نقش مهمی در توسعه و کاربرد پلیمرهای پیشرفته ایفا می کنند. چاپ سه بعدی امکان ساخت قطعات پیچیده و سفارشی از پلیمرهای پیشرفته را فراهم می کند. نانوفناوری پلیمری با استفاده از نانومواد در پلیمرها خواص مکانیکی حرارتی و الکتریکی آن ها را بهبود می بخشد. مهندسی سطح پلیمری با استفاده از روش های پوشش دهی و اصلاح سطح خواص سطحی پلیمرها مانند مقاومت در برابر سایش خوردگی و چسبندگی را بهبود می بخشد.

چالش ها و محدودیت های فنی پلیمرهای پیشرفته

• هزینه تولید : برخی از پلیمرهای پیشرفته مانند پلیمرهای با عملکرد بالا و پلیمرهای هوشمند به دلیل فرآیندهای سنتز پیچیده و مواد اولیه گران قیمت هزینه تولید بالایی دارند.
• پردازش پذیری : برخی از پلیمرهای پیشرفته مانند پلیمرهای با عملکرد بالا به دلیل دمای ذوب بالا یا حلالیت پایین پردازش دشواری دارند و نیازمند روش های پردازش خاص هستند.
• بازیافت و پایداری زیست محیطی : اگرچه بیوپلاستیک ها به عنوان جایگزین های پایدار معرفی شده اند اما بازیافت و مدیریت پسماند آن ها هنوز چالش هایی دارد. همچنین برخی از پلیمرهای پیشرفته غیرزیست تخریب پذیر هستند و نیازمند روش های بازیافت مناسب برای کاهش اثرات زیست محیطی هستند.
• خواص محدود : هیچ پلیمری وجود ندارد که تمام خواص مطلوب را به طور همزمان داشته باشد. انتخاب پلیمر مناسب برای یک کاربرد خاص نیازمند تعادل بین خواص مختلف و در نظر گرفتن محدودیت های فنی و اقتصادی است.
• عمر مفید و پایداری بلندمدت : پایداری پلیمرها در شرایط مختلف محیطی (دما رطوبت نور UV مواد شیمیایی) و عمر مفید محصولات پلیمری پیشرفته نیازمند بررسی دقیق و بهبود است.

نکات کلیدی برای بهینه سازی و بهبود عملکرد پلیمرهای پیشرفته

• طراحی مولکولی و سنتز هدفمند : مهندسی دقیق ساختار مولکولی پلیمرها انتخاب مونومرهای مناسب و استفاده از روش های سنتز نوین برای دستیابی به خواص مطلوب بسیار مهم است.
• آمیزه سازی و کامپوزیت سازی : ترکیب پلیمرهای مختلف با یکدیگر (آمیزه سازی) یا تقویت پلیمرها با مواد پرکننده (کامپوزیت سازی) می تواند خواص آن ها را بهبود بخشد و کاربردهای جدیدی را ایجاد کند.
• اصلاح سطح و عامل دارسازی : اصلاح سطح پلیمرها با استفاده از روش های شیمیایی فیزیکی و بیولوژیکی می تواند خواص سطحی آن ها مانند چسبندگی آب گریزی زیست سازگاری و مقاومت در برابر سایش را بهبود بخشد.
• توسعه فرآیندهای پردازش نوین : استفاده از روش های پردازش پیشرفته مانند چاپ سه بعدی قالب گیری تزریقی پیشرفته و پردازش محلول برای تولید قطعات پیچیده و با کیفیت از پلیمرهای پیشرفته ضروری است.
• تمرکز بر پایداری و بازیافت پذیری : توسعه پلیمرهای زیست تخریب پذیر طراحی برای بازیافت و استفاده از مواد اولیه تجدیدپذیر برای کاهش اثرات زیست محیطی پلیمرهای پیشرفته بسیار مهم است.

نتیجه گیری

پیشرفت های اخیر در حوزه مواد شیمیایی نوین به ویژه نانومواد و پلیمرهای پیشرفته نقش محوری در توسعه فناوری های نوین ایفا می کنند. این مواد با خواص منحصربه فرد و عملکرد برتر امکان ساخت محصولات و سیستم های پیشرفته تر کارآمدتر و پایدارتر را فراهم می آورند. همگرایی نانوفناوری علم پلیمر و فناوری های دیجیتال (مانند هوش مصنوعی و چاپ سه بعدی) در حال ایجاد تحولات بنیادین در صنایع مختلف است و آینده ای روشن برای مواد شیمیایی نوین و تأثیر آن ها بر تکنولوژی ترسیم می کند. برای بهره برداری کامل از پتانسیل این مواد تحقیقات و توسعه مستمر در زمینه های سنتز مشخصه یابی پردازش کاربرد ایمنی و پایداری ضروری است. همچنین تدوین استانداردهای بین المللی همکاری های بین رشته ای و حمایت های دولتی و صنعتی نقش کلیدی در تسریع تجاری سازی و کاربرد گسترده این مواد در فناوری های آینده خواهند داشت.

پرسش های متداول (FAQ)

1. آیا نانومواد برای سلامتی انسان و محیط زیست خطرناک هستند؟
   پاسخ : برخی از نانومواد در صورت تماس مستقیم و طولانی مدت با بدن انسان یا انتشار کنترل نشده در محیط زیست می توانند خطراتی را به همراه داشته باشند. تحقیقات در مورد سمیت و اثرات زیست محیطی نانومواد همچنان ادامه دارد و استانداردهای ایمنی و مقررات مربوط به تولید و استفاده از نانومواد در حال توسعه هستند. مهم است که نانومواد به صورت مسئولانه و با رعایت اصول ایمنی تولید استفاده و دفع شوند. ارزیابی ریسک و کنترل مواجهه با نانومواد در محیط های کار و زندگی ضروری است.
2. آیا بیوپلاستیک ها واقعاً جایگزین پایداری برای پلاستیک های سنتی هستند؟
   پاسخ : بیوپلاستیک ها پتانسیل بالایی برای کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی و کاهش اثرات زیست محیطی پلاستیک ها دارند اما همه ی بیوپلاستیک ها لزوماً زیست تخریب پذیر نیستند و برخی از آن ها فقط در شرایط خاص صنعتی کمپوست می شوند. همچنین تولید بیوپلاستیک ها ممکن است چالش های زیست محیطی دیگری مانند مصرف زمین و آب کشاورزی را به همراه داشته باشد. برای ارزیابی پایداری واقعی بیوپلاستیک ها باید چرخه عمر کامل آن ها از تولید تا دفع مورد بررسی قرار گیرد. کاهش مصرف پلاستیک استفاده مجدد و بازیافت پلاستیک ها به همراه توسعه بیوپلاستیک های پایدار و قابل بازیافت رویکرد جامع تری برای حل مشکل آلودگی پلاستیکی است.
3. چه فناوری های پیشرفته ای بیشترین تأثیر را بر توسعه مواد شیمیایی نوین خواهند داشت؟
   پاسخ : هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین (ML) اتوماسیون و رباتیک چاپ سه بعدی (افزودنی) و نانوفناوری از جمله فناوری های پیشرفته ای هستند که بیشترین تأثیر را بر توسعه مواد شیمیایی نوین خواهند داشت. AI و ML در طراحی و کشف مواد جدید اتوماسیون و رباتیک در تولید انبوه و دقیق مواد چاپ سه بعدی در ساخت قطعات پیچیده و سفارشی و نانوفناوری در مهندسی مواد در مقیاس نانو نقش کلیدی ایفا می کنند. همگرایی این فناوری ها و علوم مواد سرعت نوآوری و توسعه مواد شیمیایی نوین را به طور چشمگیری افزایش خواهد داد و امکان دستیابی به مواد با خواص و عملکردهای بی سابقه ای را فراهم خواهد کرد.