ננו-טכנולוגיה בישראל - השלב הבא

התוכנית הלאומית לננו-טכנולוגיה נחלה הצלחה מרובה ומיצבה את ישראל בחזית התחום בעולם. עכשיו יש לעבור לשלב הבא - שיפור מוצרים בתעשייה המסורתית, שיגדילו את כושר התחרות שלה בעולם

רפי קוריאט
תוכן שיווקי
שתפו כתבה במיילשתפו כתבה במייל
shutterstock
צילום: shutterstock
רפי קוריאט
תוכן שיווקי

תחום הננו-טכנולוגיה הוא רב-תחומי ונוגע כמעט בכל תחום בחיינו, כמו ננו-חומרים, ננו-אלקטרוניקה, ננו-רפואה, ננו-פוטוניקה ננו-ביו וננו-סביבה. הוא עוסק במחקר וחומרים ברמה האטומית והמולקולרית בגדלים של עד 100 ננומטר. ננו הוא מיליארדית המטר (עוביה של שערת אדם הוא כ-80,000 ננומטר). הנושא קיבל משמעות עם ההכרה שככל שיורדים בסדרי הגודל לתחום הננומטרים הבודדים, החומרים משנים את תכונותיהם ומתקבלים חומרים חדשים שטרם הכרנו קודם, בעלי תכונות מופלאות של חוזק, גמישות, הולכה, משקל נמוך ועוד, תכונות שהופכות את החומר לחומר "חלום" למדענים ומהנדסים לשימושים רחבים, אך הדבר מצריך ידע ומחקר מעמיק להבנת המשתנים, התהלכים והבקרה, כך שיובילו לתוצאה הרצויה.

רפי קוריאטצילום: עצמי

תוכנית הננו הלאומית והישגיה

בישראל התודעה לתחום הננו-טכנולוגיה התגברה עם ההכרה בפוטנציאל הייחודי הגלום בה והמלצת האקדמיה הלאומית למדעים ושל תל"מ (תשתיות לאומיות למדע), שבעקבותיה הוחלט על הקמת תוכנית לאומית לננו-טכנולוגיה בת חמש שנים, שמטרתה הקמת תשתית מדעית וטכנולוגית בישראל - תחילה באוניברסיטאות המחקר, תוך בניית כוח אדם איכותי, שחלקו יושתת על החזרת מדענים ישראלים מובילים מהעולם - והתחלת יישום תעשייתי של הישגי המחקר האקדמי.

בהתאם לכך הוקמה ועדה לאומית לננו-טכנולוגיה INNI (Israel National Nanotechnology Initiative). התוכנית התפרסה בשנים 2007-2011 ובמהלכה הוקמו שישה מרכזי ננו-טכנולוגיה, עם תשתית מחקרית ואנושית מהטובות בעולם: בטכניון, באוניברסיטאות תל-אביב, העברית בירושלים, בר-אילן, בן-גוריון בנגב ובמכון וייצמן. הושגו הישגים מעבר למצופה שבעקבותיהם הוחלט להאריך את התוכנית לחמש שנים נוספות שהסתיימו בשנת 2017 ובתקציב כולל לעשר שנים בסך 450 מליון דולר.

על-פי נתוני הוועדה הלאומית לננו-טכנולוגיה לסיכום עשר שנות פעילות, אנשי האקדמיה כוללים 150 מדענים בכירים וחברי פקולטה, 815 מדענים זוטרים, 2,000 סטודנטים לדוקטורט ו-3,000 סטודנטים לתואר שני. למעלה מ-100 מדענים בעלי שם עולמי עלו או חזרו לישראל והתקבלו כחברי פקולטה באוניברסיטאות והוקמו עבורם מעבדות ייחודיות בתחום התמחותם. נוצרו 1,600 שיתופי פעולה בין האקדמיה הישראלית לתעשייה, נרשמו 130 "סיפורי הצלחה" בדמות חברות סטארט-אפ חדשות, 1,600 פטנטים הוגשו לרישום ומתוכם אושרו 770. במהלך עשר השנים פורסמו למעלה מ-12,000 מאמרים בירחונים מדעיים, שחלקם נבעו משיתוף פעולה בין-אוניברסיטאי.

במקביל נבנו והופעלו תוכניות עידוד במסגרת רשות החדשנות לקידום התעשייה בתחומי הננו-טכנולוגיה, תוך תיעדוף במסגרת מאגדי מגנ"ט, תוכנית נופר (שמטרתה לכוון את הישגי המחקר האקדמי ליישום רלוונטי לתעשייה), ותוכנית קמין )קידום מחקר יישומי נבחר(. כל אלה הם תוכניות המעודדות שיתוף פעולה רחב ובין חוקרים מובילים מהאקדמיה וחברות תעשייתיות. במסגרת מגנ"ט הוקם מאגד ייחודי לתחום הננו-צינוריות פחמן (חומר בסיסי וחשוב מאוד בתחום הננו-טכנולוגיה), שבו פעלו חברות מובילות וחברות הזנק מהתעשייה וכן חוקרים מובילים מכל מוסדות המחקר, במטרה לאפיין ולמיין את הננו-צינוריות בהתאם ליצרנים מהעולם והתאמתן ליישומים שונים ובכך לחסוך שנות אדם ועלויות מיותרות ולקצר את תהליך הפיתוח. ידע זה הפך לקריטי ורב ערך לכל חברות המאגד ומשמש אותם עד היום לפיתוח יישומים פורצי דרך אשר גם סללו את תחילת הפעילות בנושא הגרפן.

במבט לאחור, ניתן לסכם שהתוכנית הלאומית לננו-טכנולוגיה היא אחת המוצלחות בישראל והקרדיט הוא לחזונם של שני אבות והוגי התוכנית, פרופ' יעקב זיו ופרופ' יהושע יורטנר, ותרומתו החשובה של דן וילנסקי לצידם. התוכנית נבנתה מראש בשיתוף פעולה מלא והדוק עם ראשי מכוני הננו, דבר אשר תרם ושיפר מאוד את שיתוף הפעולה בין ראשי התוכנית ומרכזי הננו-טכנולוגיה ומהווים בסיס לשיתוף פעולה רחב עד היום.

לאורך התוכנית צמחו בכל מרכז ננו באוניברסיטאות עשרות חברות הזנק על בסיס הידע והיכולות שפותחו בכל מרכז. חלקן הפכו לחברות מובילות וחלקם עדיין בשלבי פיתוח המוצרים.

התשתיות שהוקמו בכל מרכז ננו הפכו לאבן דרך חשובה לעידוד שיתוף פעולה בין מרכזי הננו לבין התעשייה. ללא תשתיות אלה לא ניתן היה לקדם את התעשייה כפי שהיא היום. במהלך השנים נוצרו מאות שיתופי פעולה פוריים בין מרכזי הננו לבין התעשייה בישראל והעולם וזרם שיתופי הפעולה רק הולך ומתגבר.

מיפוי החברות והחוקרים

במסגרת התוכנית ובשיתוף מרכזי הננוטכנולגיה נבנה מודל מיפוי של כל החוקרים בישראל לפי תחומי ננו ספציפים, ומיפוי של החברות העוסקות או קשורות לננו בהתאם לתחומם. התוצאה היא בסיס מידע חשוב והכרחי ליצירת שיתופי פעולה בין חוקרים לבין עמיתיהם ועם התעשייה, בסיס המשמש עד היום כלי עזר חשוב לשיתוף פעולה מול גופים בארץ והעולם. כלי מיפוי זה זכה לשבחים מהאיחוד האירופאי אשר ביקש את רשותנו להעתיקו כמודל עבורם וליישמו בדינות שונות. מודל במתכונת דומה הועבר לאחרונה למאגר הידע של אוניברסיטת בר-אילן וזמין לצפייה גם באתר Startup Nation.

לפי מאגר המידע שטרם עודכן מזה זמן, רשומים היום כ-150 חברות ו-700 חוקרים, אך לפי הערכה גסה מספרם כפול. מכלל החברות, כ-30 הן חברות גדולות במשק הקשורות לתחום הננו, כמו אפלייד מטריאלס, KLA, אלביט, פלסן, רפאל, אינטל, תע"א ועוד. יתר החברות הן בגודל בינוני או חברות הזנק.

פיתוחים חדשניים פורצי דרך

נזכיר כאן רק בקצרה מספר קטן מאוד של פיתוחים מעניינים ופורצי דרך מתוך שורה של פיתוחים שהחלו את דרכם במרכזי הננו בישראל ומצאו את דרכם לתעשייה. קצרה היריעה להכיל אחרים, אך ניתן למצא זאת באתרי מרכזי הננו באוניברסיטאות ובמרכזי מסחור הידע בכל אוניברסיטה.

ייצור קולוגן אנושי מגֶן הנלקח מאדם ומושתל בצמח הטבק המגדל בעצמו קולוגן אנושי. מחט ננו-מטרית להזרקה תת-עורית לגוף המקטינה משמעותית את צריכת החומר הנדרש למטרות חיסון או הזרקה אחרות. סיבי פחמן לשימושים של סינון אוויר לרמת עמידות נגד קורונה לבתי חולים, אמבולנסים ותעופה. חלקיקי ננו המשמשים כתוסף לשמן המנוע להקטנת חיכוך ובלאי. מסיכות פנים איכותיות העמידות נגד קורונה, או אריגי טקסטיל עמידים נגד קורונה לצרכים רפואיים. פתרון להחזרת ראיה לליקויי רטינה ואחרים. סוללה לרכב חשמלי המתיימרת להטעין רכב תוך חמש דקות. אף אלקטרוני המסוגל להריח ולאתר חולי סרטן ומחלות בצורה פשוטה ומהירה. הובלת תרופה ממוקדת מטרה בגוף מבלי לפגוע באזורים אחרים. ייצור חלקי חילוף לאדם בהדפסת תלת-מימד המשלבים חומרי ננו התואמים לגוף. רכיבים זולים ופשוטים המאפשרים אנליזה של נוזלים בגוף כגון דם ושתן תוך דקות. הדפסת מזון אלטרנטיבי כמו סטייק בקר ועוד רבים אחרים.

שדרוג התעשייה המסורתית כאתגר

מעבר לפיתוחים החדשניים ופורצי הדרך שאנו עדים להם, אין להזניח תחום אטרקטיבי אחר אך פחות זוהר והוא שדרוג התעשייה המסורתית בעזרת ננו-טכנולוגיה. בשונה מפיתוחים חדשניים בננו-טכנולוגיה שלוקח מספר רב של שנים לפתחם עד להגעה לשוק, בתעשייה המסורתית ניתן לשפר מוצרים קיימים, בעלי שוק מוגדר ונגיש, באמצעות שיפור קל של מספר תכונות בסיסיות במוצר. כך ניתן להגדיל את הכושר התחרותי ולשפר את מעמדה של החברה.

קיימות עשרות תעשיות שניתן לשפר את מוצריהם בעזרת הידע האיכותי הקיים במרכזי הננו, תוך עבודה צמודה עם החוקרים בתחומים שונים ובכך להגדיל את הערך המוסף המשותף. לדוגמה, בתחום הרכב ניתן לבנות שלדת רכב קלה וחזקה יותר ובו-זמנית זולה יותר. ניתן לייצר צמיגים בעלי אורך חיים כפול ויותר על-ידי תוספת של ננו-צינוריות באחוזים בודדים לתערובת. ניתן להשתמש במצבר המכיל חלקיקי ננו למניעת התפרקות האלקטרודות ובכך להאריך את חיי המצבר. בתחום הספורט ניתן לייצר מגלשי סקי חזקים פי-שניים, קלים במשקל וגמישים, קסדות מגן המגנות בצורה טובה ובטוחה יותר וכן ביגוד המכיל סיבי פחמן קל, גמיש וחזק. בתחום הדבקים, ניתן לייצר תרכובות בעלות תכונות משופרות למגוון תחומים כמו תעופה, רכב וחלל להגדלת העמידות לאורך זמן ובתנאי סביבה מחמירים ותואמים לסוג החומרים המודבקים. בתחום העץ והבניין, אפשר לפתח חומרים מונעי / מדכאי בעירה, הגנה בפני מזיקים, כרסמים, לחות ותנאי סביבה קשים. בתחום האריזות ניתן היום לייצר אריזות משולבות ננו המאריכות פי-שניים ויותר את חיי המדף של מוצרים מהחי והצומח ומקטינות את הצורך בהשמדת מזון שלא לצורך.

צפי לעתיד והמודל של טאיוואן

מדינת ישראל נמצאת היום בצמרת הננו-טכנולוגיה העולמית, ניחנה במצויינות מחקרית ובעלת יכולת המצאתית ומחשבתית פורצת דרך במגוון תחומים רחב. חברות תעשייתיות נעזרות בתשתית האנושית והמעבדתית שנבנו במרכזי הננו בעשור האחרון להשלמת פיתוח המוצרים. המטרה שעומדת בפני המחקר והתעשייה בארץ היא המשך התמיכה והמשאבים, הן לחידוש ורכש של ציוד תשתיתי יקר, ההכרחי לשמירת התחרותיות, והן לסיוע לחברות ההזנק הרבות כדי לאפשר להן לחצות את "עמק המוות" - משלב ההיתכנות הראשונית עד לההגעה לשלב מתקדם המעודד כניסת גופי השקעה פרטיים וקרנות הון סיכון - כך שמדינת ישראל לא תאבד את ההזדמנות הייחודית להפוך למובילה עולמית, לא רק בתחום המחקר, אלא גם בתחום המוצרים, בדומה לטאיוואן שבזכות תמיכה ממשלתית ממוקדת לאורך זמן הפכה לספקית עולמית ראשונה במעלה בתחום המיקרו-אלקטרוניקה. אין צל של ספק שגם מדינת ישראל יכולה להגיע למעמד דומה בתחום הננו-טכנולוגיה כי זאת טכנולוגית העתיד.

הכנס הבינ"ל ננו-ישראל

כחלק מפעילות INNI ובשיתוף עם מרכזי הננו, מתקיים אחת לשנתיים כנס בינ"ל לננו-טכנולוגיה המשמש פלטפורמה חשובה להצגת היכולות והפיתוחים החדשניים באקדמיה ובתעשייה בישראל. קהל המבקרים בכנס כולל מדענים, חוקרים וסטודנטים, ראשי חברות, קרנות פרטיות והון סיכון, מהנדסים ומקבלי החלטות בממשל. הכנס משלב הרצאות מדעיות לצד יישומי תעשייה אזרחית וביטחונית על-ידי טובי המרצים מהארץ ומהעולם. במקביל מתקיימת תערוכה של פיתוחים חדשניים ונותני שירות, וכן מאות פוסטרים של עבודות מחקר שזוכות לעניין רב. עם השנים הפך הכנס לאחד המובילים והמוערכים מסוגו בעולם. הכנס האחרון, השביעי במספר, שנחל הצלחה רבה, התקיים באוקטובר 2021 ונערך בבנייני האומה בירושלים עם למעלה מ-1,000 משתתפים מישראל (עקב הקורונה נמנעה הכניסה לארץ ממבקרים מחו"ל). בנוסף הוזמנו לכניסה ללא תשלום תלמידי תיכון מצטיינים מרחבי הארץ, כולל מהמגזר הערבי.

הכותב הוא שותף במיזם הישראלי לננו-טכנולוגיה (INNI) ויו"ר משותף של הכנס הבינ"ל לננו-טכנולוגיה. מבכירי אנשי תעשיית ההיי-טק בישראל הפועל רבות לקידום שיתופי פעולה בין האקדמיה לתעשייה למינוף הדדי. בעל ניסיון טכנולוגי וניהולי עשיר בתחומי טכנולוגיה מגוונים ומובילים. הקים וניהל חברות היי-טק בישראל ובארה"ב. בוגר הנדסה מהטכניון בחיפה, בעל תואר שני בהנדסה ומיקרו-אלקטרוניקה מאוניברסיטת Drexel ארה"ב וחניך התוכנית להכשרת מנהלים בכירים באוניברסיטת סטנפורד ארה”ב