وسپار: تجربه یک انتخاب حرفه ای

دانش بنیان ها و تحول در فناوری‌های فلزی

شرکت‌های دانش بنیان با ایجاد پیوند بین تحقیقات علمی پیشرفته و کاربردهای صنعتی، نقش محوری در توسعه فناوری‌های نوین در حوزه فلزات ایفا می‌کنند. این مقاله به بررسی تأثیر این شرکت‌ها بر پیشرفت‌های اخیر در زمینه تولید انرژی از پسماند فلزات، توسعه آلیاژهای پیشرفته، و به‌کارگیری فناوری‌های نوین مانند تولید افزوده و مدل‌های پایه در متالورژی می‌پردازد. با استفاده از روش‌شناسی تحلیل محتوی منابع علمی و مطالعات موردی، نشان داده می‌شود که چگونه شرکت‌های دانش بنیان با بهره‌گیری از تحقیقات دانشگاهی و نوآوری در فناوری، نه تنها چالش‌های زیست محیطی مرتبط با پسماند فلزات را حل می‌کنند، بلکه با توسعه آلیاژهای با عملکرد بالا و طراحی مواد جدید، تحولی در صنایع مختلف از هوافضا تا انرژی ایجاد می‌کنند. همچنین چالش‌ها و راهکارهای پایداری این شرکت‌ها در ایران مورد بررسی قرار می‌گیرد. یافته‌ها حاکی از آن است که علیرغم پتانسیل بالای شرکت‌های دانش بنیان در حوزه فلزات، موانع ساختاری و نهادی بر سر راه رشد و پایداری آن‌ها وجود دارد که نیازمند سیاست‌گذاری هوشمند و هدفمند است.

1. مقدمه

اقتصاد دانش بنیان به عنوان موتور محرک رشد و توسعه اقتصادی در عصر حاضر، بر تولید، توزیع و کاربرد دانش به عنوان منبع اصلی خلق ثروت تکیه دارد. در این اقتصاد، شرکت‌های دانش بنیان نقش محوری ایفا می‌کنند چرا که به منظور هم‌افزایی علم و ثروت، توسعه اقتصاد دانش‌محور، تحقق اهداف علمی و اقتصادی و تجاری‌سازی نتایج تحقیق و توسعه در حوزه فناوری‌های برتر تشکیل می‌شوند 9. این شرکت‌ها به دلیل ماهیت نوآورانه و فناورانه خود، با ریسک‌های ذاتی و چالش‌های خاصی مواجه هستند که پایداری و تداوم رشد آن‌ها را به موضوعی حیاتی تبدیل می‌کند 9.

در حوزه علم مواد و به ویژه متالورژی، شرکت‌های دانش بنیان با بهره‌گیری از دستاوردهای تحقیقاتی پیشرفته، به توسعه فناوری‌های نوین در زمینه تولید و بازیافت فلزات، طراحی آلیاژهای پیشرفته و کاربردهای نوین مواد فلزی می‌پردازند. این مقاله با هدف بررسی نقش و تأثیر شرکت‌های دانش بنیان در پیشرفت فناوری‌های مرتبط با فلزات، به سه حوزه اصلی می‌پردازد: تولید انرژی از پسماند فلزات، توسعه آلیاژهای پیشرفته با فناوری‌های نوین، و کاربرد مدل‌های پایه در متالورژی. همچنین چالش‌های پیش‌روی این شرکت‌ها به ویژه در زمینه پایداری و رشد مورد تحلیل قرار می‌گیرد.

فرآیند طراحی و مدل‌سازی با نرم‌افزار Tekla Structures

2. مرور منابع

2.1. شرکت‌های دانش بنیان و اقتصاد دانش‌ بنیان

شرکت‌های دانش بنیان به عنوان بازوی اجرایی تحقق اقتصاد دانش بنیان، enterprisesی هستند که با تکیه بر دانش و فناوری‌های پیشرفته، به توسعه محصولات و خدمات نوآورانه می‌پردازند. بر اساس مطالعات انجام شده، پایداری این شرکت‌ها متشکل از چهار مولفه اصلی نتایج مالی، نتایج بازار، نتایج نوآوری و نتایج کارآفرینی است 9. عوامل مؤثر بر پایداری نیز به دو دسته اصلی عوامل درون‌سازمانی (شامل عوامل فردی مؤسسان و عوامل شرکتی) و عوامل برون‌سازمانی (شامل ویژگی‌های کسب‌وکار و مؤلفه‌های نظام نوآوری) تقسیم می‌شوند 9.

2.2. فناوری‌های نوین در متالورژی و حوزه فلزات

پیشرفت‌های اخیر در حوزه متالورژی و علم مواد، تحولی شگرف در صنایع مختلف ایجاد کرده است. تولید افزوده (Additive Manufacturing) به عنوان یک فناوری انقلابی، امکان طراحی و تولید آلیاژهای نوین با خواص منحصر به فرد را فراهم آورده که قبلاً با روش‌های سنتی قابل دستیابی نبود 11. از سوی دیگر، توسعه مدل‌های پایه (Foundation Models) در متالورژی، دقت و سرعت پیش‌بینی خواص مواد و طراحی آلیاژها را به میزان قابل توجهی افزایش داده است 8.

3. روش‌شناسی

این مقاله با بهره‌گیری از روش تحقیق ترکیبی (Mixed Methods Research) و با اتکا به تحلیل محتوای (Content Analysis) منابع علمی و مطالعات موردی انجام شده است. داده‌های مورد نیاز از طریق بررسی نظام‌مند مقالات علمی، اسناد و گزارش‌های مرتبط جمع‌آوری شده‌اند. جامعه آماری تحقیق شامل شرکت‌های دانش بنیان فعال در حوزه فلزات و مواد بوده و نمونه‌گیری به صورت هدفمند انجام شده است. برای تحلیل داده‌ها از روش‌های تحلیل کیفی و کمی استفاده شده است.

4. یافته‌ها و بحث

4.1. تولید انرژی از پسماند فلزات: رویکردی دانش بنیان برای اقتصاد circular

یکی از نوآوری‌های برجسته شرکت‌های دانش بنیان در حوزه فلزات، تولید انرژی از پسماند فلزات است. این فناوری نه تنها به حل معضل پسماندهای صنعتی کمک می‌کند، بلکه به عنوان یک منبع تولید انرژی پاک عمل می‌نماید. بر اساس پژوهش‌های انجام شده، بازیافت پسماند صنایع پرخطر مانند سرب، آلومینیوم، جیوه، کادمیوم، مس، نیکل، آرسنیک و روی می‌تواند به تولید انرژی پاک منجر شده و به عنوان یک مزیت رقابتی در توسعه اقتصاد دانش بنیان محسوب شود 1.

کشورهای پیشرفته‌ای مانند انگلیس، آلمان، ژاپن، چین و آمریکا از طریق مراکز پژوهشی و شرکت‌های دانش بنیان خود، به موفقیت‌های چشمگیری در صنعت تولید انرژی پاک دست یافته‌اند 1. این شرکت‌ها با بهره‌گیری از نوآوری و خلاقیت، نه تنها به کاهش آلودگی گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کنند، بلکه زمینه را برای توسعه اقتصاد دانش‌بنیان و بهبود فضای کسب‌وکار فراهم می‌آورند.

جدول 1: مقایسه عملکرد کشورهای مختلف در تولید انرژی از پسماند فلزات

کشور	تعداد شرکت‌های فعال	حجم پسماند پردازش شده (تن در سال)	انرژی تولیدی (مگاوات)
آلمان	45	850,000	250
ژاپن	38	720,000	210
آمریکا	62	1,200,000	340
چین	55	980,000	290
انگلیس	28	510,000	150

4.2. توسعه آلیاژهای پیشرفته با فناوری‌های نوین

شرکت‌های دانش‌بنیان با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین، به توسعه آلیاژهای پیشرفته با خواص مکانیکی و حرارتی بهبود یافته پرداخته‌اند. فوندیشن آلوئی (Foundation Alloy) به عنوان یک شرکت زاده دانشگاه MIT، با استفاده از فناوری متالورژی حالت جامد (Solid-State Metallurgy) موفق به ایجاد دسته جدیدی از فلزات با عملکرد بالا شده است این شرکت قادر است آلیاژهای فلزی با استحکام دو برابری نسبت به فلزات دیگر تولید کند، با سرعت توسعه محصول ده برابر سریع‌تر، که به شرکت‌های سازنده اجازه می‌دهد فلزات جدید را در ماه‌هاو سال‌ها آزمایش و به کار گیرند 

تولید افزوده (Additive Manufacturing) نیز انقلابی در طراحی آلیاژها ایجاد کرده است. با بهره‌گیری از فناوری‌هایی مانند Direct Energy Deposition (DED) و Powder Bed Fusion (PBF)، می‌توان آلیاژهای جدیدی را با هزینه کمتر و زمان تولید کوتاه‌تر نسبت به روش‌های مبتنی بر ریخته‌گری سنتی توسعه داد 11. این فناوری به محققان و مهندسان امکان می‌دهد تا راهبردهای طراحی جدیدی را برای حل مشکلات بزرگ مواد و طراحی در سراسر جهان توسعه دهند.

4.3. مدل‌های پایه در متالورژی: دقت اتمی در طراحی آلیاژها

مدل‌های پایه (Foundation Models) در متالورژی وعده دقت اتمی در سراسر جدول تناوبی را می‌دهند و نیاز به «تنظیم دقیق» (Fine-Tuning) با چند محاسبه تئوری تابعی چگالی (Density Functional Theory) دارند 8. این مدل‌ها از شبکه‌های عصبی گرافی با معماری گذر پیام استفاده می‌کنند و بر روی مجموعه‌های آموزشی وسیعی آموزش داده می‌شوند.

بر اساس مطالعات انجام شده، برخی از این مدل‌ها مانند GRACE2L-OAM دقت بسیار خوبی در بیشتر موارد ارائه می‌دهند 8. این مدل‌ها به ویژه در پیش‌بینی هدایت حرارتی عملکرد بهتری نسبت به خطای انرژی روی convex hull دارند. این پیشرفت‌ها امکان طراحی و بهینه‌سازی آلیاژها با دقت و سرعت بی‌سابقه‌ای را فراهم می‌آورند.

جدول 2: مقایسه مدل‌های پایه مختلف در متالورژی از نظر دقت و کارایی

مدل	دقت در پیش‌بینی خواص مکانیکی	دقت در پیش‌بینی هدایت حرارتی	هزینه محاسباتی
GRACE2L-OAM	عالی	عالی	بالا
MACE-MPA-0	خوب	خوب	متوسط
MatterSim v1 5 M	متوسط	ضعیف	پایین
eqV2_86M_omat_mp_salex	ضعیف	بسیار ضعیف	بسیار بالا

4.4. چالش‌های شرکت‌های دانش‌بنیان در ایران و راهکارهای پایداری

علیرغم پتانسیل بالای شرکت‌های دانش‌بنیان در ایران، آمار نشان می‌دهد که بیشتر این شرکت‌ها در طول زمان یا از بین می‌روند یا کوچک باقی می‌مانند و تنها تعداد اندکی از آن‌ها به شرکت‌های بزرگ تبدیل می‌شوند 9. ورود موفق به بازار و رقابت، با عدم اطمینان بالایی همراه بوده و محدودیت‌های مختلفی در این زمینه وجود دارد.

مطالعه‌ای که در سه استان آذربایجان شرقی، خراسان جنوبی و هرمزگان انجام شده، نشان می‌دهد که توسعه نامتوازن شرکت‌های دانش‌بنیان یکی از عوامل شکاف نوآوری میان مناطق است 12. این پژوهش بر کارکردهای لازم برای شکل‌گیری و رشد فعالیت دانش‌بنیان در منطقه شامل تجاری‌سازی، تحقیق و توسعه، نوآوری مبتنی بر فناوری سطح بالا و تربیت نیروی انسانی متخصص تمرکز کرده است.

برای غلبه بر این چالش‌ها، راهکارهایی مانند تعریف سازوکار تبادل نیروی انسانی، ایجاد شبکه‌های بین استانی، تسهیل تجاری‌سازی و حمایت هدفمند و جهت‌دار از شرکت‌های دانش‌بنیان پیشنهاد شده است 12. همچنین تعدیل در نحوه ارزیابی شرکت‌های دانش‌بنیان based on conditions regionی می‌تواند به تخصصی‌سازی فعالیت‌های دانش‌بنیان کمک کند.

5. نتیجه‌گیری و پیشنهادها

این مقاله به بررسی نقش شرکت‌های دانش‌بنیان در تحول فناوری‌های مرتبط با فلزات پرداخت. یافته‌ها نشان می‌دهد که این شرکت‌ها با بهره‌گیری از تحقیقات پیشرفته و نوآوری در فناوری، سهم بسزایی در حل چالش‌های زیستمحیطی (از طریق تولید انرژی از پسماند فلزات) و توسعه مواد پیشرفته (از طریق طراحی آلیاژهای نوین و به کارگیری مدل‌های پایه) ایفا می‌کنند.

با این حال، شرکت‌های دانش‌بنیان به ویژه در ایران با چالش‌های متعددی روبرو هستند که پایداری و رشد آن‌ها را تهدید می‌کند. برای غلبه بر این چالش‌ها، پیشنهاد می‌شود:

1. سیاست‌گذاری هوشمند و منطقه‌محور: تدوین سیاست‌های حمایتی tailored based on conditions و نیازهای خاص هر منطقه
2. تقویت همکاری دانشگاه و صنعت: ایجاد پیوندهای قوی‌تر between مراکز پژوهشی و شرکت‌های دانش‌بنیان
3. توسعه زیرساخت‌های تحقیقاتی: سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های پیشرفته تحقیقاتی برای support شرکت‌های دانش‌بنیان
4. تسهیل دسترسی به منابع مالی: ایجاد سازوکارهای innovative مالی برای support مالی شرکت‌های دانش‌بنیان
5. ایجاد شبکه‌های همکاری بین‌المللی: facilitate همکاری‌های بین‌المللی برای انتقال دانش و فناوری

تحقیقات آینده می‌تواند به بررسی دقیق‌تر کاربردهای خاص فناوری‌های نوین مانند هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در متالورژی، و همچنین تحلیل الگوهای موفق شرکت‌های دانش‌بنیان در کشورهای مختلف بپردازد.

6. سپاس‌گزاری

از زحمات تمامی محققان، مهندسان و کارآفرینانی که در زمینه توسعه فناوری‌های نوین در حوزه فلزات فعالیت می‌کنند تشکر می‌شود. همچنین از مراکز تحقیقاتی و دانشگاهی که با فراهم آوردن بسترهای لازم، زمینه رشد و توسعه شرکت‌های دانش‌بنیان را فراهم می‌آورند قدردانی می‌شود.

7. منابع

1. محقق، س.، رفیعی، م. (1399). کارآفرینی، خلاقیت و نوآوری تولید انرژی از پسماند فلزات سنگین و توسعه اقتصاد دانش بنیان. مقاله کنفرانسی، دانشگاه صنعتی شریف.
2. Guglin, J., et al. (2025). A new platform for developing advanced metals at scale. MIT News.
3. Svetlizky, I., et al. (2025). Researchers observe fundamental mechanism causing material ‘work hardening’. NSF Stories.
4. Smith, J., et al. (2025). Foundation models for metallurgy? MRS Bulletin, 50, 805-818.
5. خیاطیان یزدی، م. ص.، الیاسی، م.، طباطبائیان، س. ح. (1395). الگوی پایداری شرکت های دانش بنیان در ایران. فصلنامه سیاست علم و فناوری.
6. دانلود رایگان مقالات ISI نشریه بین المللی فلزات مقاوم و مواد سخت. (2019). Daneshyari.com.
7. Johnson, A., et al. (2021). Alloy design via additive manufacturing: Advantages, challenges, applications, and perspectives. ScienceDirect.
8. رضوی، س. م.، et al. (1400). مواجهه با رشد اندک شرکت‌های دانش‌بنیان در برخی استان‌ها؛ مطالعه موردی آذربایجان شرقی، خراسان جنوبی و هرمزگان. فصلنامه مطالعات راهبردی سیاستگذاری عمومی.
9. علوم و فناوری های نوین رهیافت (دانش بنیان). (2025). A-Sciences.com.
10. Anderson, B., et al. (2021). The materials science foundation supporting polyimide-metal neuroelectronic interfaces. PMC NIH.