عرضه دستگاه ایرانی اندازه‌گیری زاویه تماس با دقت نانومقیاس

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، رشد فناوری‌های مبتنی بر نانومهندسی سطح در سال‌های اخیر مسیر تازه‌ای را در توسعه مواد، پوشش‌ها و تجهیزات هوشمند گشوده است. این محصول نقطه عطفی در بومی‌سازی تجهیزات پیشرفته آزمایشگاهی و ارتقای توان فناورانه کشور به شمار می‌رود.

رفتار سطح در مقیاس نانو تعیین‌کننده عملکرد نهایی مواد در حوزه‌هایی مانند رنگ، پوشش، پزشکی، خودروسازی و حتی تجهیزات الکترونیکی پیشرفته است. از این‌رو ابزار‌های سنجش دقیق خواص سطحی، از جمله زاویه تماس و کشش سطحی، نقش کلیدی در پیشرفت صنعتی و پژوهشی کشور‌ها دارند.

در چنین بستری، توسعه یک دستگاه بومی با قابلیت اندازه‌گیری دقیق این پارامتر‌ها و اتکای آن بر فناوری هوش مصنوعی، گامی بزرگ در مسیر خودکفایی فناورانه ایران محسوب می‌شود.

از ایده تا محصول دانش‌بنیان؛ روایت تولد یک نوآوری ایرانی

یک شرکت ایرانی امروز به عنوان یکی از فعالان جدی در عرصه تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته شناخته می‌شود؛ اما مسیر رسیدن به محصول نهایی کوتاه نبوده است. عضو هیات‌مدیره این شرکت، درباره خاستگاه ایده می‌گوید: ایده اولیه از سوی استاد دانشگاهی از اعضای تیم مطرح شد. پس از بازگشت وی از کانادا، ایده ساخت دستگاهی نوآورانه برای اندازه‌گیری زاویه تماس در دانشکده مکانیک دانشگاه تهران شکل گرفت و تیمی جوان پایه‌گذار این شرکت شد.

به گفته وی، هسته اولیه پروژه در سال ۱۳۹۳ تشکیل شد و سه سال توسعه اولیه به طول انجامید. نخستین محصول تجاری شرکت در سال ۱۳۹۶ وارد بازار شد و آخرین نسخه آن، که به ماژول هوش مصنوعی مجهز است، از سال ۱۴۰۳ آغاز و در سال ۱۴۰۴ به مرحله تجاری‌سازی رسمی و دریافت گواهی نانومقیاس رسیده است. این مسیر ۱۰ ساله، نشانه پشتوانه علمی و مهندسی قدرتمند محصول است.

زاویه تماس؛ شاخص کلیدی رفتار سطح

ماهیت عملکرد دستگاه بر پایه علم سطح (Surface Science) است. عضو هیات مدیره این شرکت برای توضیح ساده این مفهوم می‌گوید: حتماً دیده‌اید قطره آب روی برخی سطوح می‌ماند و پخش می‌شود، اما روی برخی دیگر می‌غلتد و حرکت می‌کند. اولی سطحی آب‌دوست (Hydrophilic) و دومی سطحی آب‌گریز (Hydrophobic) است.

زاویه تماس، شاخص علمی این رفتار است. هرچه زاویه کمتر باشد، سطح آب‌دوست‌تر است و هرچه بزرگ‌تر شود، سطح آب‌گریزتر محسوب می‌شود.

این پارامتر در صنایع مختلف از جمله رنگ و پوشش، خودروسازی، نفت و گاز، بیومتریال، پزشکی و نساجی کاربرد دارد و تعیین‌کننده کیفیت عملکرد سطوح در تماس با مایعات است.

پیوند نانومقیاس و علم سطح

تفاوت ساختار سطوح در مقیاس نانو عامل اصلی آب‌گریزی یا آب‌دوستی است. بحرینی در توضیح می‌گوید: قابلیت نانویی محصول به علمی مربوط است که پشت پدیده قرار دارد. رفتار قطره در تماس با سطح، ماهیتی نانومقیاس دارد. مانند پدیده معروف لوتوس (برگ نیلوفر آبی) که الهام‌بخش ساخت سطوح آب‌گریز مهندسی‌شده شده است.

به این ترتیب، دستگاه ژیکان تنها یک ابزار اندازه‌گیری نیست، بلکه بستری برای پژوهش در نانو مهندسی سطح و توسعه سطوح هوشمند محسوب می‌شود.

هوش مصنوعی؛ حذف خطای انسانی در اندازه‌گیری

یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های این دستگاه، افزوده شدن ماژول هوش مصنوعی است. در روش‌های متداول، کاربر باید به‌صورت دستی مرز میان قطره و سطح را تعیین کند؛ مرحله‌ای حساس که منشأ بسیاری از خطا‌های انسانی است.

وی توضیح می‌دهد: ما با توسعه نرم‌افزار همزمان با سخت‌افزار، سیستم را مجهز به پردازش تصویر کردیم. هوش مصنوعی حالا بدون دخالت اپراتور، سطح را تشخیص می‌دهد و زاویه را محاسبه می‌کند.

نتیجه این تحول، افزایش دقت، تکرارپذیری آزمایش‌ها و حذف خطای انسانی است؛ موضوعی که برای آزمایشگاه‌ها و مراکز صنعتی اهمیت حیاتی دارد.

طراحی ماژولار؛ مزیتی استراتژیک برای کاربران

یکی از نقاط تمایز این محصول نسبت به نمونه‌های خارجی، طراحی ماژولار آن است. اجزای دستگاه قابلیت ارتقا، تعویض و تعمیر مستقل دارند. به گفته وی ماژولار بودن باعث می‌شود در صورت خرابی بخشی از سیستم، کاربر تنها همان قسمت را تعویض کند. افزون بر آن، ماژول هوش مصنوعی قابل نصب روی نسخه‌های پیشین نیز هست. کاربران قدیمی تنها با یک ارتقای نرم‌افزاری می‌توانند دستگاه خود را به مدل جدید مجهز کنند.

این ویژگی نه‌تنها هزینه‌ها را کاهش می‌دهد، بلکه دسترسی کاربران ایرانی به فناوری‌های روز را تسهیل می‌کند.

مقایسه با نمونه‌های خارجی؛ کیفیت مشابه، قیمت بسیار پایین‌تر

دستگاه‌های اندازه‌گیری زاویه تماس سال‌هاست توسط شرکت‌های مطرحی مانند Krüss و Biolidng در اروپا و آسیا تولید می‌شوند. اما به گفته عضو هیات مدیره این شرکت، این دستگاه در سطح کیفی مشابه، با نصف تا یک‌سوم قیمت آنها عرضه می‌شود.

نمونه‌های خارجی بین ۱۰ تا ۱۲ هزار دلار قیمت دارند، در حالی که مدل ایرانی با کیفیتی معادل، با نصف قیمت به بازار عرضه شده است.

از سال ۱۳۹۷ تاکنون، بیش از ۵۰ دستگاه به دانشگاه‌ها و مراکز صنعتی کشور فروخته شده و پیش از افزودن هوش مصنوعی نیز عملکرد موفقی داشته است. حتی یکی از کاربران که تجربه کار با دستگاه خارجی در دانشگاهی خارج از ایران را داشته، اذعان کرده که نسخه ایرانی از نظر سهولت کاربری (User Friendly) روان‌تر و بدون باگ‌های نرم‌افزاری بوده است.

صرفه‌جویی ارزی و ارزش اقتصادی

بومی‌سازی این دستگاه تاکنون حدود ۲.۵ میلیون دلار صرفه‌جویی ارزی برای کشور ایجاد کرده است. این صرفه‌جویی نه‌تنها از تفاوت قیمت خرید، بلکه از حذف هزینه‌های گمرک، حمل‌ونقل، نصب، آموزش و خدمات پس از فروش خارجی ناشی می‌شود. با آغاز صادرات، این رقم می‌تواند چندین برابر افزایش یابد.

تولید سفارشی؛ انعطاف‌پذیری در کنار کیفیت

تولید این دستگاه به‌صورت سفارشی انجام می‌شود، اما ظرفیت ساخت محدود ندارد. وی می‌گوید: تولید بر اساس سفارش مشتری انجام می‌شود و ظرف سه هفته کاری تحویل داده می‌شود. چون دانش فنی نزد ماست، محدودیتی در تولید نداریم.

این مدل تولید برای تجهیزات پیشرفته آزمایشگاهی منطقی است و هزینه‌های انبارداری و ریسک فروش را نیز کاهش می‌دهد.

چالش‌های مسیر توسعه

به‌رغم موفقیت، مسیر توسعه بی‌چالش نبوده است. تسهیلات حمایتی معمولاً با تأخیر و روند طولانی همراه است و عملاً اثر واقعی خود را از دست می‌دهد. از سوی دیگر، واردات برخی قطعات اپتیکی حساس نیز دشوار و زمان‌بر است که توسعه و تولید را به تأخیر می‌اندازد.

با این حال، استقبال کاربران و رضایت آنان از عملکرد دستگاه ایرانی، نشان از پایداری مسیر توسعه فناوری در کشور دارد.

چشم‌انداز صادراتی؛ از آزمایشگاه‌های ایران تا بازار جهانی

مدل صادراتی این دستگاه با نام CAG ۱۰۰ (Contact Angle Goniometer ۱۰۰) طراحی شده است وما از ابتدا مدل صادراتی را طوری طراحی کردیم که در هر کشور به‌سادگی نصب و استفاده شود، بدون نیاز به باز و بسته کردن پیچ‌ها و تنظیمات پیچیده.

کیفیت بالا، طراحی ماژولار و قیمت رقابتی، مسیر ورود این فناوری ایرانی به بازار‌های خارجی را هموار کرده است.

هم‌افزایی نانو و هوش مصنوعی در خدمت صنعت ایران

دستگاه اندازه‌گیری زاویه تماس ژیکان نمونه‌ای روشن از هم‌افزایی نانو مهندسی سطح و هوش مصنوعی در ایران است. این فناوری ترکیبی از دقت علمی، کاربرد صنعتی و نوآوری نرم‌افزاری است که می‌تواند جایگاه ایران را در حوزه تجهیزات پیشرفته تقویت کند.

پشتوانه علمی و مهندسی، بیش از ده سال تحقیق و توسعه و چند مرحله آزمون موفق، دقت و تکرارپذیری بالا، با حذف دخالت انسانی و استفاده از AI در پردازش تصویر، طراحی ماژولار و ارتقاپذیر، تسهیل تعمیر، ارتقا و خدمات پس از فروش، صرفه‌جویی ارزی و چشم‌انداز صادراتی، تاکنون بیش از ۲.۵ میلیون دلار صرفه‌جویی و پتانسیل بالای صادرات، کاربرپسند و بومی: عملکرد ساده‌تر نسبت به نمونه‌های خارجی و پشتیبانی داخلی، چند نکته کلیدی درباره این نوآوری است.