سیستم نگهداری و تعمیرات بهبود

hc8meifmdc|2011A6132836|PM_Website|tblnews|Text_News|0xfdff644f050000003e20000001000100

1 –نقشه های راه مواد

پیشینه

نانومواد به مواد جدیدی اطلاق میشوند که «اندازه ساختار بنیادی آنها در مقیاس نانومتر مهندسی شده است». در این اندازهها مواد خواص کاملاً متفاوت یا جدیدی را نشان میدهند و به این دلیل امکان ایجاد مواد و ابزارهایی با مشخصات و کاربردهای بسط یافته و کاملترپدید میآید. برای آنکه این گونه موارد را نانومواد بنامیم اقلاً یکی از ابعاد آنها بایستی در فاصله nm 100-1 باشد، این به آن معنی است که خوشهها یا گلولههای اتمی با اندازه کمتر از 100nm ،الیاف به قطر کمتر از 100nm و فیلمهایی به ضخامت کمتر از 100nm در این طبقهبندی جای میگیرند. پیشبینیهای صورت گرفته راجع به پیشرفتهای آتی فناوری نانو(و بازار آن) نشان میدهد که نانومواد بزرگترین بخش از کل بازار را به خود اختصاص میدهند و در حالی که کاربردهای فراگیری دارند، تحقیقات در این بخش نقشی اساسی در فعالیت در زمینه فناوری نانو دارد. 12 عنوان، که همگی کاملاً معرف عرصه نانومواد هستند شناسایی شدند. حتی اگرچه برخی از آنها از نظر دستهبندی یا حوزه کاربرد کاملاً یکسان نبودند. پروژه نانومواد بر چهار مورد زیرمبتنی است.

 

 

در زیرنتایج پروژه نقشه راه ارایه خواهد شد.

1-1 -مواد نانوحفرهای

 عنوان تشریح- 1-1-1

مواد نانوحفرهای موادی طبیعی یا مصنوعی، آلی یا معدنی یا مخلوط با حفراتی به قطر کمتر از 100nm هستند(آنهایی که دارای تخلخل به قطر حفره 0 تا 50 نانومتر هستند را میان حفرهای و آنها را که دارای تخلخل 50 تا 100 نانومتر هستند را ماکروحفرهای گویند. مواد نانوحفرهای میتوانند دارای سوراخها و تخلخل باز (به هم پیوسته) یا بسته باشند که چارچوب نیمه بلوری یا بلوری میباشد. این دو خصوصیت کاربردهایی را که یک نانوحفرهای برای آن مناسب است، معین میکند. مواد نانوحفرهای عموماً به مواد نانوحفرهای تودهای و غشاءها تقسیمبندی میشوند. مثالهای مناسب موادی که به عنوان تودهای یا غشاء شناخته میشوند عبارتند از کربن، سیلیکون، سیلیکاتها، پلیمرها، اکسیدهای فلزی، موادآلی فلزی، سیلیکون به عنوان توده و غشاء مانند زئولیتها یا موادی موسوم به شوارتزیت. زئولیتها موادی هستند که متخصصین به خوبی با آنها آشنایی دارند و در رده سرامیکها (سیلیس، آلومینا، زیرکونیا) و پلیمرها قرار میگیرند. مواد نانوحفرهای علاوه بر دارا بودن مزایای ساختار حفرهای، کارکردهای بهبودیافته فیزیکی، شیمیایی، و زیستی خود ماده را نیزدر مقیاس نانو دارا میباشند. مهمترین ویژگیهای مواد نانوحفرهای، چه توپر و چه توخالی عبارتند از:

• افزایش مساحت سطحی ویژه (همراه با کنترل روی اندازه و توزیع حفرات، این ویژگی خواص جذب را

افزایش داده و احتمالات واکنشهای سطحی را زیاد میکند)

• صاف کردن و فیلترکردن بهتر(شامل گزینش پذیری)

• وزن کمتر

• عایقکاری حرارتی

• خواص فتونیک (مواد نانوحفرهای را میتوان به گونهای تغییر داد تا از خود خواص بلورهای فتونیک را نشان

دهند).

 

1-1-2 -تهیه مواد نانوحفرهای و کاربردهای آنها

یک خط تولید مواد نانوحفرهای میتواند شامل تهیه و تولید الگو ، سنتز، عاملدار کردن و استفاده نهایی باشد که اغلب

برخی از مراحل پیش از کاربرد ترکیب شده و یا حذف میشوند.

1-1 -2-1 -تهیه و تولید قالب

تولید ساختارهای نانوحفرهای با اندازه، ریخت و توزیع اندازه تخلخلها یا چارچوب بلوری شامل استفاده از قالبهای سفارشی میباشد که شرایطی را برای ماده خام برای آرایش یافتن به حالت دلخواه فراهم میکند که با حذف قالبها، مواد حفرهای مورد نیاز به دست میآیند. تهیه قالب میتواند از دو روش صورت پذیرد: کاربرد زیر لایههایی که الگو یا ساختمانشان در ماده نانوحفرهای باز تولید میشود (مثل ساختارهای میانحفرهای برای مواد نانوحفرهای کربنی) و یا اعمال سوسپانسیون ذرات کلوییدی (که ممکن است دارای عوامل فعال سطحی باشد) که به عنوان پیش ماده حفرات عمل میکند و حول آن مواد نانوحفرهای شکل میگیرند.

 سنتز- 2-2 -1-1

طیف وسیعی از روشها را میتوان برای سنتز مواد حفرهای به کار برد، ولی اکثر توجهات به روشهای کمی معطوف

است که به صورت خاص در زیرمیآید:

• روشهای رسوبدهی محلول (سل ژل)

• روشهای خودآرایی

• روشهای بلور مایع

از روشهای رسوبدهی محلول میتوان جهت تولید طیف وسیعی از ساختارها مانند غشاءهای نانوحفرهای و آئروژلها استفاده نمود. این حقیقت که این فرآیند میتواند در دمای اتاق صورت گیرد، آنرا قادر میسازد تا در کاربردهای مرتبط با کپسوله کردن زیستی کاربرد داشته باشد. خودآرایی یک رهیافت پایین به بالا است و مزیت عمده آن این است که لازم نیست برای تولید محصولات، ابزار تولید کوچک شوند (چنانچه در کلیه روشهای بالا به پایین چنین است)، از مواد اولیه کمتری استفاده میکند و لذا اتلاف مواد کمتری نیز دارد و نهایتاً، فازهای بلور مایع (در تراکمهای به قدر کافی بالا) میتوانند ساختارهای بلوری مایعشان را تکرار کنند.

 کردن عاملدار- 3-2 -1-1

مرحله عاملدار کردن، مواد نانوحفرهای با خصوصیات ویژهای را (به ویژه روی سطح حفرهها) تولید میکند که از فرآیندهای استاندارد قابل دستیابی نیستند. فرآیندهای بعدی روی ماده به منظور غربالگرِی حلالها و پیش مادههایشان که در فرآیند کلی به کار رفتهاند، صورت میگیرد. دو رهیافت اصلی برای تهیه کاربرد لازم وجود دارد: اصلاح نهایی نیز گفته  که با آن روش قلمهنی یا پیونددهی  میشود و سنتز مستقیم (ادغام شدن گروههای کاربردی با هم) – که دومی اغلب در فرآیند سل ژل به کار میرود و اساساً شامل اضافه کردن گروههای کاربردی به سل ژل است تا آنها تحت تاثیر فرآیند تولید قرار گیرند. این کار اجازه میدهد تا حجم زیادی از گروههای کاربردی مورد استفاده قرار گیرند، ولی اثری منفی در نظم بزرگ مقیاس ساختار مواد میانحفرهای دارد.

 کاربردها- 4-2 -1-1

به طور کلی مواد نانوحفرهای را میتوان در طیف کاملی از بازارهای مورد استفادهشان از کاتالیزورها تا غشاها برای پیلهای سوختی یا برای صنایع شیمی نفت تا غربالگرِی گاز و کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار داد. افق زمانی برای عملی شدن این کاربردها شاید بسیار متفاوت باشد. همچنین حجم بازار و ریسک مرتبط با هر یک از این توسعهها میتواند بالقوه متفاوت باشد و نیازمندیهای فنی متفاوتی را طلب کند . پیشرفت ویژه کاربرد خاصی مدنظر متخصصان نیست هر چند برخی کاربردها، خوشآتیهتربه نظرمیرسند. به نظر میرسد کاتالیز، فرصت های بزرگی را برای مواد حفرهای ایجاد کند و از این رو زمینهای است که فعالیت فراوان تحقیقی در آن جریان دارد. برخی کاربردهای کاتالیزی میتوانند اهمیت بسیار بسزایی داشته باشند. مثلاً، روشهایی که به ساخت سوختهای مایع جدید از نسلهای متفاوت و منابع غیر فسیلی کمک میکند و یا روشهایی که به تولید هیدروژن از آب کمک میکنند. از میان پیشرفتهترین کاربردها، کاربردهایی نظیر پنجرههای عایق حرارتی مدتهاست در بازار حضور دارند، هر چند روشهایی که به ترکیب خواص عایقکاری حرارتی با خواص مکانیکی می پردازند (مثلاً در کاربردهای فضایی) همچنان در مراحل اولیه قرار دارند. ذخیره گاز (و در مرحله اول ذخیره هیدروژن) در سالهای اخیر توجه فراوانی را به خود جلب کرده است، اما باید توجه داشت که مواد نانو حفرهای در این باب در رقابت با سایر راه حل های تحت بررسی هستند و این امر ریسک نرسیدن به بازار را افزایش میدهد. مثالهای دیگری از زمینههای کاربردی شامل زمینههای متنوعی مانند بلورهای فتونیک، الکترودها، مهندسی بافت و نسوج، قطعات قابل کاشت در بدن و حسگرها میشود.

1-1-3 -افق توسعه کاربردها

با وجودی که برخی کاربردهای مواد نانوحفرهای مانند کاتالیزورها مدتی است به بازار دست یافتهاند وپس از آن عایقکاری حرارتی و غشاهای نانوحفرهای مطرح شدند، به گفته متخصصان، اکثریت فعالیتهای مرتبط با مواد نانوحفرهای هماکنون در فاز بنیادی و/یا مرحله تحقیق و توسعه کاربردی هستند. هماکنون یک تحقیق جدی در رابطه با کاربردهایی که بیشترین توسعه را داشتهاند، در حال انجام است. موقعیت در سال 2010 نبایستی چندان متفاوت باشد، در حالی که آنچه در سال 2015 انتظار میرود در شکل زیر نشان داده شده و موقعیت رقبای قبلی را در طیف وسیعی از زمینههای کاربردی نشان میدهد. تحقیقات مقدماتی همچنین در آن زمان جهت پشتیبانی کاربردهای در حال توسعه و به عنوان منبعی برای ایدههای جدید، حائز اهمیتی به سزا خواهد بود. در مورد برخی کاربردها مثل بلورهای فتونیکی، که پیشبینی میشود در سال 2015 در مراحل اولیه کاربرد باشند، انتظارات زیادی وجود دارد. مروری بر کاربردهای ممکن مواد نانوحفرهای در سال 2015) منبع: گزارش نقشه راه مواد)

 

1-1-4 -چالشها، موانع، گلوگاهها

موانعی چند برای غلبه بر روش کاربرد مواد نانوحفرهای وجود دارد و این موانع هم موانعی فنی و هم موانعی اقتصادی هستند. قیمت به عنوان گلوگاهی مهم برای بسیاری از مراحل خط تولید مواد نانوحفرهای از تهیه قالب گرفته تا سنتز مواد و تا عاملدار کردن مطرح است. گلوگاه دیگر کمبود قطعی الگوهای مناسب است. فهم ضعیف از نیازهای صنعتی توضیح داده شده توسط متخصصان، به خصوص، نگرانکننده است. در واقع بخش بزرگی از تحقیقات، به فهم ارتباطات خواص ساختاری اختصاص دارد که هرچند ضروری است، ولی در توسعه فرآیند چندان لازم نیست. این خود دارای ریسکی است که باعث میشود فرآیندهای تولیدی توسعه داده شده با نیازهای صنعتی همخوان نباشند. تلاش ویژهای بایستی جهت پر کردن این فاصله به کمک ارتباط صنعت و دانشگاه صورت گیرد. در بخش علمی فنی تلاشهای متنوعی صورت گرفته است که اهم آنها شامل مواردی از کاربردهای عمومی و اختصاصی میشود که در زیرآمده است.

• درکی بهتر (تحقیق پایه) از این که مواد در مقیاس مولکولی/اتمی چگونه کار میکنند. لزوماً جهت ارتقای توان تغییر خواص و ویژگیهای مواد.

• کمبود مدل سازی/شبیه سازی و ابزارهای نرم افزاری (این حقیقت با درک ناکافی از ارتباط خواص با ساختار رابطه دارد).

• در دسترس بودن مواد اولیه متناسب (مثل قالبها) چه به لحاظ کیفیت و چه به لحاظ قیمت.

• کمبود تجهیزات برای تعیین مشخصات سریع و معنادار در سطح نانو.

• توسعه مواد زیستسازگار (سازگار با محیط زیست و غیرآلاینده).

• برای کاربردهای مرتبط با غشاها (موادحفرهای توخالی): کنترل روی مشخصات حفرهها و عملکرد آنها در کنار پایداری (حرارتی) آنها طی زمان.

• برای استفاده به عنوان مواد تودهای: چارچوب حفرات. در بسیاری موارد فروریختن مجدد حفرهها پس از برداشت قالب موضوعی بسیارمهم است.

1-2 -نانوذرات/ نانوکامپوزیتها

 موضوع شرح- 1-2-1

نانوذرات عموماً به ذراتی با اندازه زیر 100 نانومتر گفته میشود. در اندازههای زیر این مقدار خواص فیزیکی ماده نه فقط افزایش یا کاهش مییابند، بلکه به خواص کاملاً جدید یا ارتقا یافتهای تغییر مییابند، با این وجود نانوذرات از طیف وسیعی از مواد، که رایجترین آنها سرامیکهای اکسید فلزی، فلزات، سیلیکاتها و سرامیکهای غیراکسیدی هستند، تهیه میشوند. نانوذرات میتوانند در اشکال متنوعی ظاهر شوند (پرک ها، کرهها، اشکال درختسان و غیره). با این حال نانوذرات فلزی و اکسید فلزی نوعاً، کروی هستند و نانوذرات سیلیکاتی عموماً به شکل پرک میباشند. نانوکامپوزیتها از اعمال نانوذرات به درون ماتریس (در اینجا، ماتریس پلیمری منظور است) به دست میآیند که در نتیجه خواصی وابسته به خواص نانوذرات دارند و بر اساس نظر متخصصان فعال در پنل دلفی، بیشترین خواص قابل استخراج احتمالی از نانوذرات به موارد زیرارتباط دارند:

• مساحت سطح ویژه بالا (نسبت سطح به حجم بسیار بالا).

• خواص مغناطیسی و الکتریکی (خواص مغناطیسی و الکتریکی ویژه/بهبود یافته)

• خواص اپتیکی (نوری): (جذب یا دفع طول موجهایی که با انتخاب اندازه قابل تغییراست، تعامل با لیگاندها و

اختلالات خارجی)

• خواص شیمیایی (واکنشپذیری شیمیایی افزایش یافته)

1-2-2-کاربردها و تهیه نانوذرات/نانوکامپوزیت ها

مسیر تولید نانوذرات میتواند شامل ساخت، عاملدار کردن، وارد کردن به درون نانوکامپوزیتها و مصارف نهایی باشد؛ با این حال، این رهیافت همواره به این سادگی نیست و ممکن است مراحل متوالی مستقل دیگری قبل از کاربرد نهایی اعمال شوند.

 نانوذرات تولید- 1-2 -2-1

تولید نانوذرات میتواند از راهکارهای متعددی که عموماً به شکل زیرهستند، حاصل شود:

• روشهای حالت جامد(خرد کردن، آسیاب کردن، روشهای آلیاژسازی مکانیکی)

• روشهای تجاری(رسوبدهی فیزیکی بخار– PVD ،رسوبدهی شیمیایی بخار- CVD(

• سنتزشیمیایی/روشهای انحلالی(سل ژل، شیمیایی کلوییدی)

• روشهای فاز گاز (پیرولیز شعله، انفجار الکتریکی، سنتزپلاسما، سایش لیزر)

بر اساس تحقیقات صورت پذیرفته هماکنون فعالیتهای شیمیایی ، محبوبترین روشها برای تولید نانوذرات هستند.

 نانوذرات سازی کاربردی- 2-2 -2-1

به محض تولید نانوذرات (و خالص سازی تا حد رضایت بخش) ممکن است لازم باشد نانوذرات را جهت بهبود، تغییر خواص و تسهیل یا افزایش کاربردشان، عاملدار کرد. نانوذرات فلزی را برای مثال، که بسیار اکسید شونده هستند میتوان توسط غیرفعالسازی سطحی تثبیت نمود و یا گروه های کاربردی شیمیایی روی سطح را عامل خواص آب دوستی یا آب گریزی میزان دلخواه در واکنش با ماتریس پلیمری کرد. از راههای بسیار متنوعی میتوان به کاربردی سازی دست یافت، اما رایجترین روشهای مورد استفاده پوششدهی و اصلاح شیمیایی هستند. این گام بر اساس تحقیقات صورت پذیرفته، میتواند باعث افزایش 10 %تا 50 %قیمت نهایی نانوذرات شود.

1-2 -2-3 -اعمال و داخل کردن نانوکامپوزیتها

افزودن نانوذرات به یک ماتریس پلیمری برای به دست آوردن (نانو) کامپوزیتها نقشی مهم در کاربرد نانوذرات ایفا میکند. نانوکامپوزیتهایی که به این صورت به دست میآیند خواص ویژه جدیدی مانند خواص بهبود یافته مکانیکی، الکتریکی و اپتیکی (نوری) نشان میدهند و یا رفتار بهتری در جلوگیری یا کاهش پیشرفت آتشسوزی دارند. چندین روش برای اعمال نانوذرات به پلیمرها وجود دارد، اما رایجترین روشها، اعمال توسط ترکیبات مذاب یا از طریق فرآیند پلیمریزاسیون میباشد. کاربردیسازی نانوذرات ، اغلب گام مهمی را در بهبود اعمال آنها به درون ماتریس پلیمری شامل میشود.

 نانوذرات کاربردهای- 4-2 -2-1

کاربردهای احتمالی نانوذرات تقریباً بی نهایت است امابرخی کاربردهای آنها شامل زمینههای زیر است:

• مهندسی

• الکترونیک

• بهداشت/ دارو

• محیط زیست

16

• کالاهای مصرفی

• انرژی

با توجه به کاربردهای اخیر، مواد ساختاری حجیم، بر طبق تحقیقات صورت پذیرفته، احتمالاً بازار به مراتب بزرگتر برای نانوذرات هستند. نانوکامپوزیتها نیزبالطبع، در این نتیجهگیری، سهیم خواهند بود. استقامت بیشتر میتواند در کاربردهای بیشماری مفید باشد. نانوکامپوزیتهای پلیمری نانورسی (nanoclays )که تاکنون ارایه شدهاند بهترین کاربرد را در این زمینه داشتهاند ولی مشکلی که دارند قیمت آنها است و در نتیجه با وجود وضعیت پیشرفته و منطقی در توسعه چنان کامپوزیتهایی، اقتصادی کردن آنها همچنان در سطح محدودی رخ داده است (مثل یدک اجزای با استهلاک بالا در ماشینها). تهدید دیگر برای آینده این مواد، پتانسیل بالای کامپوزیتهای مبتنی بر نانولولههای کربنی است.

کاربردی از نانوذرات در نانوکامپوزیتها، ولو در حجم پایین تر، احتمالاً میتواند از تقاضا برای کامپوزیتهای غیر ساختاری ناشی شود؛ مانند خواص ویژهای چون بازدارندگی گاز یا مقاومت در برابر اشتعال. منطقاً انتظار میرود حجمهای بالای نانوذرات در زمینههایی مانند پاککنندهها که اکنون بزرگترین بخش در کاربردهای اینچنینی محسوب میشود، لوازم آرایشی، حشرهکشها، اصلاح محیط، کاتالیزورها، روانکنندهها، درزگیرها، چسبها و پوششها باشد. در نتیجه طیف بالایی از کاربردهای بکر میتواند تقاضاهای قابل توجهی ایجاد نماید و سود آورترین حالت برای محصولات مبتنی بر نانوذرات، حجم نسبتاً پایین از مواد خاص را نیاز داشته باشد. این واقعیت زمینه فعالیت را برای کاربران کوچکی مانند صنایع مبتکر و نوآور و SME ها مساعد میسازد. فعالیت کاتالیزوری نسبتاً بالای بسیاری از ترکیبات نانوذرهای که به عنوان کاتالیزور مورد استفاده قرار میگیرند، مدیون افزایش سطح تماس است. فناوری نانو میتواند برای برخی مواد که فقط فعالیت کاتالیزی داشته و در ابعاد نانو خواص کاتالیزی از خود نشان می دهند، فراتر رود. بدون تردید این امر، به باز شدن باب جدیدی از کاربردها و روشهای واکنش جایگزین خواهد انجامید. پوششهای بدست آمده از نانوذرات شایسته توجهی ویژه به عنوان گروهی از کاربردهای فعلی و آتی هستند. به وسیله این پوششها میتوان از خواص شگرفی در سطح ماده استفاده کرد، از مقاومت در برابر خراشیدگی گرفته تا خواص اپتیکی(برای مثال شفافیت یا بازتابدهندگی تعدیل شده) و خود پاککنندگی(دید بیشتری در این زمینه در نقشه راه ویژه برای فیلمهای نازک وپوششها یافت میشود). انتظار میرود که بخش دارویی فرصتی قابل توجه برای نانوذرات ایجاد کند مثلاً در زمینههایی مانند آشکارسازی مولکولی تحویل دارویی جایگزین یا تحویل هدفمند دارو(این زمینه به طور کامل در قسمت نقشه راه سیستم های بهداشت و داروتوضیح داده شده است). جهت این کاربردها عموماً لازم است ابعاد نانوذرات در طیف معینی باشد. اغلب به یک نانوساختار کوچکتر احتیاج دارند و عموماً بایستی عاملدار شوند. هزینههای تولید مواد خام، عموماً در کاربردهای دارویی، اهمیت اندکی دارند چرا که مقادیر به کار رفته عمدتاً بسیار اندک است و قابلیت به دست آمده جدید، هزینهها را پوشش میدهد. نانوذرات جزئی ساده از سیستمی هستند که برای موفقیت به فاکتورهای زیادی وابسته است.

1-2-3 -افق توسعه کاربردها

بر اساس تحقیقات انجام شده، زمینههای اصلی بر حسب میزان بازگشت سرمایه و درآمد برای کاربردهای نانوذرات به صورت تخمینی عبارتند از کاربردهایی که مرتبط هستند با مغناطیس/الکترونیک(نوری) و پس از آن به ترتیب با داروسازی/زیست فناوری، انرژی/کاتالیز ومهندسی/مکانیک. امروزه بسیاری از این کاربردها، عموماً در مرحله تحقیق و توسعه پایه ای/کاربردی هستند و بر بسیاری مشکلات تا دستیابی به بازار بایستی فایق آمد. در سال2015 ممکن است برخی کاربردها در مرحله اول استفاده تجاری باشند. تعداد زیادی از کاربردهای نانوذرات مدتی است در بازار هستند. این شامل مواد پوشاننده قطعات الکترونیکی ، برخی رنگدانهها (مانند مواد ضد آفتاب) ، پوششها (برای جلوگیری از خراشیدگی) کاتالیزورها و نشانگذارهای زیستی میشود. تقویت نانوذرات پلیمری هماکنون توجه زیادی را به خود جلب کرده است و صنایع بستهبندی و اتومبیل به عنوان کاربران اصلی نانوکامپوزیتهای پلاستیکی در بازار شناخته شدهاند. کامپوزیتهای پلیمری نانورسی مذکور مدتی است در مرحله کاربرد اولیه هستند و تا سال 2010 به تولید انبوه خواهند رسید (در این میان میتوان از پوششهای شیشه، کاتالیزورهای صنعت خودرو، کامپوزیتهای بستهبندی و فومهای ضد باکتریایی نام برد. در سال 2015 ،تعداد کاربردهای ممکن در تولید انبوه، احتمالاً بسیار بالا است و شکل زیر موقعیت احتمالی کاربردهای نانوذرات را در آن تاریخ شرح میدهد.

 

1-2-4 -چالشها، موانع، گلوگاهها

توجه به موانع فنی عمده مرتبط با نانوذرات و کنترل دقیق اندازه و ریختشناسی، موردی اساسی برای بسیاری کاربردهاست و در برخی موارد عاملدار کردن به حد کافی نیز خود یک مساله میشود. در هر دو مورد بررسی این قابلیت ها به صورتی قابل اعتماد، با کیفیت کنترل شده و تولید صنعتی خود یک چالش است. کاهش هزینههای تولیدی که به بهبود قیمت نهایی تولید کمک میکند نیز یک چالش محسوب میشود و بازدهی را میتوان با جلوگیری از کلوخه شدن و جلوگیری از واکنشهای غیرمطلوب شیمیایی ناشی از نانوذرات بسیار واکنشگر در طی فرآیند تولید، افزایش داد. از آنجا که اندازه و توزیع اندازه در فعالیت نانوذرات اهمیت زیادی دارند، درک بهینه از خصوصیات طیفهای ابعادی یک گام اولیه ضروری است. توسعه تجهیزاتی که به صورت همزمان میتواند اندازه و توزیع اندازهها را درمقیاس نانو معین کند، میتواند در غلبه بر این مشکل ارزشمند باشد و مطابقت محصول و عملکرد آن را بهبود بخشد هرچند مسایل و گلوگاههای دیگری نیز میتوانند در مسیر کاربرد نانوذرات قرار گیرند. برای کاربردهای بهداشتی معینی، مثلاً دارورسانی، آنها با فرآیند تأیید گرفتن طولانی و مشقتآوری توسط ارگانهای قانونی (مانند FDA )روبرو خواهند بود که مطمئناً زمان بازاریابی آنها را طولانی خواهند کرد، ولی این امرهمچنین ممکن است روی هم رفته مانع کاربردی معین شود. همچنین در دیگر زمینهها، مانند کاربردهای آرایشی، قوانین شدیدتر قبل از اقتصادی شدن وتولید تجاری محصول وجود دارد که ممکن است حتی مانع تولید شود. ارزیابی اولیه از تاثیر بهداشتی و محیطی نانوذرات و فرآیندهای تهیه آنها باید در اولویت قرار گیرد. انتظار میرود قانونگزاری در این بخش کاملاً جدی باشد.