CC BY
68
Наноиндустриализация всей страны
Перевод отечественной промышленности на инновационный путь развития — важнейшая внутри-экономическая задача России. Материал на эту тему подготовлен вице-премьером Сергеем Ивановым специально для читателей «Прямых инвестиций».
Сергей
ИВАНОВ,
заместитель председателя правительства РФ
Одним из мощнейших инструментов интеграции технологического комплекса России в международный рынок высоких технологий, надежного обеспечения конкурентоспособности отечественной наукоемкой продукции может стать наноиндустрия. Ее развитие позволит России восстановить и поддерживать паритет с ведущими государствами в ряде ключевых областей науки и техники, ресурсо- и энергосбережении, в создании экологически адаптированных производств, в здравоохранении и производстве продуктов питания, в повышении качества
И 1АР-1АСС
и уровня жизни населения, а также обеспечит необходимый уровень обороноспособности и безопасности государства. Подробнее остановлюсь на разработках, коммерциализация которых возможна в краткосрочной перспективе в наукоемких отраслях экономики.
Наноэлектроника и информационные технологии
Самое большое влияние на темпы научно-технологического развития общества, безусловно, имеет широкое внедрение наноматериалов и нанотехнологий в электронику и информационные технологии.
Технология изготовления долговременной памяти, использующая принципы нанопринтинга, магнитная память гигабитной емкости, прогресс в которой обусловлен использованием магнитных нанопорошков и нанокластеров, и, наконец, переход микроэлектроники
на нанометровыи конструктивно-технологическии уровень (сейчас — 90 нм, а в ближайшие годы — 65 и 35 нм), коренным образом изменят информационную картину современного мира.
Внедрение нанотехнологий станет решающим для повышения производительности систем передачи, обработки и хранения информации, создании новых архитектур высокопроизводительных устройств. В частности, на-нотехнологии на основе самоорганизации наноструктур и функциональных процессов в этих структурах приблизят возможности вычислительных систем к свойствам объектов живой природы, обладающих интеллектом. Будет решена задача адаптивного распределенного управления многокомпонентными вычислительными системами. Результатом такого развития информационных технологий станет создание распределенных функциональных систем повышенной надежности, специализированные компоненты которых способны к самообучению и координированным действиям для достижения цели.
В ближайшее время перспективным представляется промышленное освоение и коммерциализация следующих разработок:
• сверхвысоковакуумный нанотехнологический комплекс на базе отечественного оборудования для исследования наноматериалов и инжиниринга наноструктур — разработка ЗАО «Нанотехнологии-МДТ»;
• сверхмощные полупроводниковые лазерные матрицы — разработка ЗАО «Полупроводниковые приборы»;
• технология и оборудование для производства подложек нитрида галлия, использующихся при изготовлении мощных высокочастотных полевых транзисторов, лазерных диодов, ярких светодиодов — ООО «Нитридные кристаллы»;
• технологии нанополировки подложек из оксида алюминия (сапфира) и карбида кремния, удовлетворяющие требованиям получения эпитаксиальных структур, используемых для производства мощных светодиодов и транзисторов — Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН;
• интегральные схемы нанометрового масштаба на основе функционально-интегрированных резонансно-туннельных диодов и полевых гетероструктурных транзисторов — Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН;
• микромеханические датчики состояния жидких и газообразных сред, параметров движения — МГТУ им. Н.Э. Баумана;
• интегральные преобразователи давления, тензо-преобразователи — НИК Технологический центр МИЭТ;
• технологии и оборудование для молекулярно-пуч-ковой эпитаксии материалов типа 81-Ое и А3В3 — ЗАО «Научное и технологическое оборудование».
СЕргЕИ Иванов родился 31 января 1953 года в Ленинграде. окончил переводческое отделение филологического факультета Ленинградского государственного университета, затем высшие курсы КгБ СССр в городе Минске. С 1981 по 1998 год прошел путь от оперуполномоченного Первого главного управления КгБ СССр до первого заместителя начальника одного из управлений Службы внешней разведки (Свр) рФ. После реорганизации КгБ продолжил работу в Свр, а затем в ФСБ. С августа 1998 года — заместитель директора ФСБ — начальник Департамента анализа, прогноза и стратегического планирования. С 15 ноября 1999 года — секретарь Совета Безопасности рФ. генерал-полковник запаса.
С марта 2001 года — министр обороны рФ. С ноября 2005 года — заместитель председателя правительства рФ — министр обороны. в 2007 году назначен первым заместителем председателя правительства. С мая 2008 года — заместитель председателя правительства. Координирует работу федеральных органов исполнительной власти в области государственной промышленной политики, обеспечения оборонно-промышленного комплекса, транспорта и связи; государственной политики в области науки и инновационной деятельности; выполнения государственной программы вооружения, государственного оборонного заказа и программ развития оборонной, атомной и ракетно-космической промышленностей; обустройства государственной границы рФ; мобилизационной подготовки рФ и управления государственным материальным резервом; экспортного контроля в отношении товаров, информации, работ, услуг и результатов интеллектуальной деятельности, которые могут быть использованы при создании оружия массового поражения, средств его доставки, иных видов вооружения и военной техники. владеет английским и шведским языками. Женат, имеет двоих детей.
Энергетика
Развитие нанотехнологий и разработка новых на-ноструктурированных материалов с уникальными эксплуатационными характеристиками повысит эффективность существующего энергетического оборудования. Будет развиваться солнечная энергетика — в результате увеличения в несколько раз эффективности солнечных батарей на основе процессов накопления и энергопереноса в неорганических и органических материалах с нанослоевой и кластерно-фрактальной структурой. И ядерная — за счет применения наномате-риалов в тепловыделяющих элементах ядерных реакторов; наноробототехники для управления качеством сборки и эксплуатации ядерных систем; обеспечения охраны окружающей среды при хранении и переработке отработавшего ядерного топлива и мониторинга всех технологических процедур с помощью нанодатчиков; использования нанофильтров для разделения сред в производстве и переработке ядерного топлива и т.п.
Йу /
/ /
\ \
\
\ \ \ \
\ j ) "г'
I I Г I
■жп
■
ИТАР-ТАСС
Наноматериалы позволяют в несколько раз увеличить эффективность солнечных батарей (фото слева).
Ядерная энергетика будет развиваться за счет применения наноматериалов в тепловыделяющих элементах.
Экономия электроэнергии и затрат на эксплуатацию линий электропередачи будет идти за счет широкомасштабного внедрения высокоэффективных источников света на основе полупроводниковых гетероструктур и огнезащитных покрытий нового поколения для силовых кабелей.
Готовы к промышленному освоению и коммерциализации следующие разработки:
• портативные источники тока на базе топливных элементов со временем непрерывной работы в 2,5-3 раза большим, чем у традиционных литиевых батарей, — Некоммерческая организация «Ассоциация делового сотрудничества в области передовых комплексных технологий «АСПЕКТ»;
• сверхъяркие светодиоды — высокоэффективные экономичные источники света на основе полупроводниковых гетероструктур, при использовании которых электропотребление по сравнению с традиционными источниками света снижается в 5-7 раз, затраты на обслуживание — в 4-5 раз, исключается воздействие ультрафиолетового излучения, повышается электробезопасность эксплуатации, исключается загрязнение окружающей среды ртутью и тяжелыми металлами, — ЗАО «СВЕТЛАНА-ОПТОЭЛЕКТРОНИКА»;
• новое поколение мартенситных жаропрочных сталей для изготовления высокотемпературных и вы-соконагруженных элементов энергетических блоков турбин теплоэлектростанций со сверхкритическими параметрами пара и технологии их получения — ОАО «НПО ЦНИИТМАШ»;
• новые полимероматричные, керамоматричные и металломатричные композиционные материалы, обеспечивающие создание изделий, работающих в экстремальных условиях, в том числе подшипников скольжения и торцевых уплотнений из углепластиков для узлов трения насосов, гидротурбин, судовых механизмов, контактных сетей железных дорог, а также комплектующих гибридных и керамических подшипников качения для электродвигателей, автомобилей, самолетов, паровых и газовых турбин — ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»;
• отечественный сверхпроводящий кабель с высокими энергетическими и эксплуатационными характе-
ристиками и система криообеспечения и криостати-рования кабельных линий — Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского.
Промышленность, транспорт и сельское хозяйство
В машиностроении внедрение нанотехнологических разработок при модернизации парка высокоточных и прецизионных станков сможет увеличить ресурс режущих и обрабатывающих инструментов. Создаваемые с использованием нанотехнологий методы измерений и позиционирования обрабатываемой поверхности детали и режущей поверхности инструмента позволяют более качественно обрабатывать детали. Непосредственно в ходе технологического процесса обеспечивается адаптивное управление режущим инструментом и процессом обработки в целом. Такие решения снижают погрешность обработки с 40 мкм до сотен нанометров. Стоимость такого отечественного станка — около 350 тыс. руб., затраты на модернизацию — не более 100 тыс. рублей.
Равные по точности серийные зарубежные станки стоят не менее $500 тыс. Сегодня в модернизации нуждаются не менее 1 млн. активно используемых металлорежущих станков из примерно 2,5 млн.
В двигателестроении и автомобильной промышленности за счет применения наноматериалов, более точной обработки и восстановления поверхностей можно добиться не менее чем четырехкратного увеличения ресурса работы автотранспорта, снижения втрое эксплуатационных затрат, улучшения других технических показателей (уровня шума, вредных выбросов). Сопоставимый эффект может быть достигнут в сельскохозяйственном машиностроении, производстве оборудования для легкой и пищевой промышленности.
Применение нанопрепаратов стероидного ряда, совмещенных с бактериородопсином, дает существенное (в среднем в 1,5-2 раза) увеличение урожайности практически всех продовольственных (картофель, зерновые, овощные, плодово-ягодные) и технических (хлопок, лен) культур, повышение их устойчивости к неблагоприятным погодным условиям. Опыты на различных видах животных показали, что под воздействием этих препаратов резко
Некоторые ученые утверждают, что применение нанопрепаратов способно увеличить урожайность сельскохозяйственных культур.
Наноиндустрия может стать одним из инструментов обеспечения конкурентоспособности отечественной продукции.
РИА-НОВОСТИ
повышается сопротивляемость стрессам и инфекциям (падеж снижается в два раза относительно контрольных групп животных) и повышается продуктивность по всем показателям в 1,5-3 раза.
В ближайшее время перспективным представляется промышленное освоение и коммерциализация следующих разработок:
конструкционные наноматериалы:
• хладостойкие свариваемые стали с двукратным улучшением свариваемости и возможностью эксплуатации при температурах до - 60°С — ФГУП ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей»;
• модифицированный фторопласт-4 с повышенной износостойкостью для изготовления конструкционных изделий широкого ассортимента, применяемых в нефтяной, газовой, химической, автомобильной, авиационной, космической, атомной и других отраслях, и технология его получения — ФГУП «Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова»;
защитные покрытия:
• технология радиационной эмульсионной полимеризации акриловых мономеров в присутствии катионоак-тивных эмульгаторов для получения высокодисперсных акрилатных латексов, которые могут быть использованы в качестве пленкообразователей, пропиточных составов,
адгезивов, антикоррозионных покрытий, для придания материалам высокой прочности, атмосферостойкости, устойчивости к УФ-излучению, водо-, масло- и термостойкости — ФГУП «Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова»;
• технология нанесения многослойных керамических комбинированных и тонкопленочных покрытий на основе многоуровневых гетерогенных систем с заданной структурой для защиты металлических и композиционных материалов — ФГУ «Всероссийский институт авиационных материалов»;
• наноразмерные универсальные стабилизаторы и модификаторы свойств для полимерных покрытий, эластомерных композиций, полимерных жидкостей и смазочных композиций с повышенными температурами эксплуатации и технологии их производства — ФГУП «ГНИИХТЭОС»;
сверхтвердые и термостойкие наноструктуриро-ванные материалы:
• промышленные технологии получения новых градиентных материалов и производства алмазного режущего инструмента с дисперсно-упрочненной наночастицами связкой для стройиндустрии и камнеобработки — Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет);
• интеркалированный графит для производства гибкой графитовой фольги и уплотнений нового поколения — Научно-производственное объединение ЗАО «УНИХИМТЕК»;
функциональные наноматериалы:
• электродные и барьерные материалы для металлургических, электрохимических и плазмохимических производств — ЗАО «Институт новых углеродных материалов и технологий»;
• наноматериалы с увеличенной в 1,5-2 раза эффективностью электромагнитной и комплексной защиты навигационных и приборных комплексов, линий связи, силовых кабелей, биологических объектов, защиты от террористической деятельности — ФГУП ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей»;
• функциональные кристаллические и нанострукту-рированные углеродные конструкционные материалы и технологии их производства — ФГУ «Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов».
РИА-НОВОСТИ PHOTOXPRESS.RU
^Jt t ' ■
т ^¡g ^-fc / i г- *
g о;;..'„s
и ^ д&д таг
Нанотехнологии Топливно-энергетический комплекс
используются Для повышения эффективности топливно-энергетичес-при создании кой отрасли необходимо снизить затраты на производс-
высокоэффек- тво и повысить качество и глубину переработки нефти тивных систем и газа, внедряя высокоэффективные катализаторы кре-доставки кинга, используемые при получении моторного топлива,
лекарственных и нанопористые каталитические мембраны для глубокой средств к очагу переработки легкого углеводородного сырья. Актуально заболевания. повышение надежности и экологической безопасности
трубопроводов за счет использования уплотнений нового поколения.
В ближайшее время может дать хороший эффект применение в топливно-энергитическом комплексе таких инноваций:
• нанопористые каталитические мембраны для переработки легкого углеводородного сырья, позволяющие осуществить глубокую переработку попутных нефтяных газов, ресурсосберегающая технология, конструкции реакторов с нанопористыми каталитическими мембранами для переработки легкого углеводородного сырья — Ассоциация делового сотрудничества в области передовых комплексных технологий «Аспект»;
• сверхвысокомолекулярный полиэтилен, технология производства катализаторов для производства полио-лефинов и технология производства полиолефинов на их основе; микросферические катализаторы крекинга для производства высокооктанового бензина — Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН;
• антифрикционный и уплотнительный материал фторопласт-4, который по сравнению с исходным материалом обладает в 104 раза более высокой износостойкостью, в 102 раза более низкой ползучестью, в 10 раз более низкой необратимой деформацией и в 102 раза более высокой радиационной стойкостью — ФГУП «Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова».
Медицина и здравоохранение
Нанотехнологии обеспечивают ускорение разработки новых лекарств, создание высокоэффективных наносис-тем доставки лекарственных средств к очагу заболевания и нанодиагностикумов для раннего выявления соци-
ально значимых заболеваний (таких как рак, гепатиты, сердечно-сосудистые заболевания, аллергии и др.).
Нанотехнологии позволяют создавать принципиально новые медицинские материалы и оборудование, существенно превосходящие по их специфичности, скорости действия и другим характеристикам существующие аналоги. Появляется возможность проводить нетравматические операции, создавать искусственные органы, принципиально новые слуховые и зрительные аппараты, средства диагностики, системы датчиков, которые будут выявлять на ранних стадиях возникающие заболевания. Все это повысит эффективность лечения и диагностики заболеваний, поднимет хирургию, трансплантологию, восстанавливающую и косметическую медицину на качественно новый уровень. Станет возможным перейти от профилактики и лечения заболеваний к предупреждению и устранению причин их возникновения.
Значительно поможет отечественной медицине внедрение таких разработок:
• тест-системы на основе биочипов, позволяющие диагностировать возбудители туберкулеза, ВИЧ, гепатитов В и С, различных онкозаболеваний — Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН.
• лекарственный препарат Фосфоглив, предназначенный для лечения вирусных гепатитов В и С (включен в список жизненно необходимых лекарств) — ГУ НИИ биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича РАМН;
• биосовместимые металлические и металлокера-мические имплантаты — Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет), ГОУ ВПО «Белгородский государственный университет».
Экология и мониторинг окружающей среды
Ряд разработок с использованием нанотехнологий и на-номатериалов имеет большую экологическую и социальную значимость. Их можно использовать для предотвращения природных катастроф и предупреждения актов биологического и химического терроризма, улучшения условий жизни населения. Это проекты по переработке промышленных и бытовых отходов, по обезвреживанию высокотоксичных и инфицированных отходов производства и потребления (лечебно-профилактических учреждений, предприятий пищевой промышленности и агропромышленного комплекса), по очистке промышленных и бытовых сточных вод и их иловых осадков. В частности, одно из важнейших направлений — разработка оборудования для тонкой очистки жидкостей (включая воду) и газов от вредных примесей.
В этой области сегодня наиболее перспективны:
• технологии получения фильтровального материала (Aqua Vallis) на основе нановолокон оксидно-гидроксид-ных фаз алюминия для очистки воды от вирусов и бактерий — Институт физики прочности и материаловедения СО РАН;
• уникальная технология плазмохимического синтеза наноструктурных мембран для очистки жидких сред, включая питьевую воду (разработана и внедрена в производство) — ФГУП «Государственный научный центр Российской Федерации — Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского».
