Научная статья на тему 'Перспективы развития наноиндустрии среднего Урала'

Перспективы развития наноиндустрии среднего Урала Текст научной статьи по специальности «Социальная и экономическая география»

CC BY
206
34
Читать
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по социальной и экономической географии, автор научной работы — Садовский Сергей Михайлович

В статье обозначены ключевые направления и выявлены проблемы развития наноиндустрии. Дана оценка рынка нанотехнологий Среднего Урала. Представлены основные элементы системы государственной поддержки в регионах крупнейших проектов в сфере нанотехнологий и инструменты формирования инфраструктуры наноиндустрии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Предварительный просмотр
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PROSPECTS OF DEVELOPMENT NANOTECHNOLOGY OF URALS

In clause key directions are designated and problems of development nanotechnology are revealed. The estimation of the market nanotechnology Urals is given. Basic elements of system of the state support in regions of the largest projects in sphere nanotechnology and tools of formation of an infrastructure industry are presented.

Текст научной работы на тему «Перспективы развития наноиндустрии среднего Урала»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ НАНОИНДУСТРИИ СРЕДНЕГО УРАЛА

Садовский С.М.

В статье обозначены ключевые направления и выявлены проблемы развития наноиндустрии. Дана оценка рынка нанотехнологий Среднего Урала. Представлены основные элементы системы государственной поддержки в регионах крупнейших проектов в сфере нанотехнологий и инструменты формирования инфраструктуры наноиндустрии.

Нанотехнологии становятся ключевым направлением развития современной промышленности и науки. Данные технологии активно применяются в электронике, в том числе молекулярной, биотехнологии, электромеханике, энергетике, при создании новых поколений функциональных и конструкционных наноматериалов для медицины, машиностроения и робототехники, компьютерных технологий экологии, аэронавтики, систем безопасности и борьбы с терроризмом.

По оценкам экспертов, в 2008 году объем продаж продукции наноиндустрии составит около 700 млрд. долларов США. Уже начался активный раздел мирового рынка в этой сфере, завершение которого ожидается к 2015 году, когда объем рынка нанопродукции возрастет до 1,2-1,5 трлн. долларов США [1]. По прогнозам Национальной инициативы в области нанотехнологии (National Nanotechnology Initiative), развитие нанотехнологий только в США через 10-15 лет позволит создать новую отрасль экономики с оборотом в 15 млрд. долларов и примерно 2 млн. рабочих мест [2].

Основными областями применения нанотехнологий станут: наноматериалы с уникальными свойствами, электроника, здравоохранение, фармацевтика, экология, химическая промышленность и транспорт. В области медицины, по прогнозам журнала Scientific American [2], возможно создание роботов-врачей, а также медицинских устройств, размером с почтовую марку, которые накладываются на рану и самостоятельно проводят анализ крови, определяют необходимые медикаменты и вводят их в кровь. В сельском хозяйстве будут созданы молекулярные роботы, способные производить пищу, заменив сельскохозяйственные растения и животных. Нанотехнологии способны стабилизировать экологическую обстановку созданием безотходных технологий, а также нанороботов для уничтожения техногенных образований. Широкие перспективы открываются в области информационных технологий. Для обороны нанотехнологии будут использоваться в шести основных сферах: технологии создания и противодействия "невидимости" (известны самолеты-невидимки, созданные на основе технологии stealth), энергетические ресурсы, самовосстанавливающиеся системы (например, позволяющие автоматически чинить поврежденную поверхность танка или самолета), связь, а также устройства обнаружения химических и биологических загрязнений. Предполагается, что к середине XXI века нанотехнологии будут применяться во всех сферах деятельности человека.

Мировыми лидерами в области нанотехнологий и нанопродукции являются США, Япония, страны Евросоюза. На долю США ныне приходится примерно 30%, Европейского Союза - 15%, Японии - 20%. мировых инвестиций в нанотехнологии. Исследования в этой сфере активно ведутся также в странах СНГ, Австралии, Канаде, Китае, Южной Корее, Израиле, Сингапуре и Тайване. Россия по абсолютным показате-

лям развития науки, технологий, степени промышленного освоения и коммерциализации разработок наноиндустрии значительно отстает от мировых лидеров, хотя их стартовые позиции оцениваются как равные.

В настоящее время Россия располагает необходимым научным и кадровым потенциалом для целенаправленного развития работ в области наноиндустрии. Фундаментальные поисковые исследования и разработку нанотехнологий осуществляют около 250 научных организаций, производство и реализацию - около 60 компаний. Несмотря на это, Россия более чем в 10 раз уступает США по числу нанотехнологических центров, ее доля в числе международных нанотехнологических патентов составляет менее 0,2% [1]. Низкая восприимчивость отечественной промышленности к разработкам в области нанотехнологий заключается в следующем:

• структура промышленности, где доминируют отрасли первых переделов, не создает на настоящий момент должного спроса на нанотехнологии;

• имеющиеся на предприятиях нанотехнологии «первого поколения» (60-80-х годов XX века) высокозатратны по сравнению с зарубежными аналогами;

• значительная часть разработок научных организаций находится на стадии научных исследований и экспериментальных образцов. Для дальнейшего внедрения нанотехнологий в промышленном масштабе необходимы проведение дорогостоящих опытно-конструкторских работ и организация опытного производства;

• имеется проблема подготовки кадров, т.к. на существующих промышленных предприятиях недостаточно специалистов, знакомых с современными нанотехнологиями, что затрудняет использование этих технологий в производстве.

Таким образом, существует значительный разрыв между высоким качеством проводимых исследований, созданных научно-технологических заделов и низким уровнем инфраструктуры наноиндустрии в стране, а также недостаточная координация проводимых государством работ в этой области. В рамках современных представлений наноиндустрия - это наукоемкая отрасль или интегрированный межотраслевой и междисциплинарный комплекс бизнес-структур, промышленных, научных, образовательных, финансовых и иных предприятий различных форм собственности, обеспечивающих и осуществляющих целенаправленную деятельность по разработке и коммерциализации нанотехнологий [1].

Наноиндустрия базируется на технологическом, машиностроительном, производственном и научном обеспечении процессов, связанных с манипуляциями атомами и молекулами [6]. Поэтому она включает в себя оборудование, материалы, программные средства, систему знаний; технологическую, метрологическую, информационную, организационно-экономическую культуру и кадровый потенциал, обеспечивающие производство наукоемкой продукции, основанной на использовании новых, нетрадиционных свойств материалов и систем при переходе к наномасштабам [7]. Наномасштабы (нанометр - одна миллиардная часть метра) позволяют раскрывать новые возможности материалов, создавать вещества с невиданными ранее свойствами. Квантовый характер нанотехнологических процессов делает их в высшей степени наукоемкими и стимулирует развитие многих инновационных направлений. По мнению РОСНАНО (Российской корпорации нанотехнологий), продукция наноиндустрии представляет собой интеллектуальную и промышленную наукоемкую продукцию, с ранее недостижимыми технико-экономическими показателями, создаваемую с широким применением новых материалов, технологических процессов.

Учитывая все вышеизложенное, отметим, что наноиндустрия может быть определена как сеть предприятий и организаций, занятых разработкой нанотехнологий и нанопродукции, их коммерциализацией, внедрением в промышленное производство, организацией серийного выпуска.

Для ускорения решения задач по развитию в России исследований в области нанотехнологий и наноматериалов и освоения промышленностью достигнутых результатов разработана «Программа развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года», задачами которой являются:

• формирование инфраструктуры наноиндустрии на современном уровне экономически развитых стран;

• опережающее развитие исследований и разработок, которые могут быть доведены до промышленного внедрения и производства в течение двух-трех лет;

• совершенствование механизмов коммерциализации научных результатов исследований и разработок в области наноиндустрии, в том числе на основе государственно-частного партнерства;

• формирование условий устойчивого функционирования и развития системы подготовки, переподготовки и закрепления кадров.

Данная национальная нанотехнологическая инициатива призвана стать инструментом обеспечения технологического лидерства России.

Значительным потенциалом в сфере наноиндустрии обладает Средний Урал. Здесь сосредоточен комплекс научных, образовательных, научно-исследовательских и промышленных предприятий, которые по ряду направлений могут образовать комплексы с полным циклом функционирования наноиндустрии - от фундаментальных научных исследований, проектных и опытно-конструкторских работ до непосредственного внедрения новейших технологий в промышленное производство. Промышленные предприятия ядерно-го цикла, академические и отраслевые институты, расположенные в Свердловской области, еще с 1960-х годов разрабатывали и использовали технологии, связанные с ультрадис-персными порошками и особыми материалами. В результате сформировался мощный задел по нескольким направлениям развития нанотехнологий, шесть из которых определены как приоритетные для Свердловской области:

- конструкционные наноматериалы;

- топливные элементы;

- катализаторы для очистки воды и газов;

- защитные и износостойкие покрытия;

- оптические элементы и электроника;

- медицинская техника и препараты.

С целью создания условий для масштабного наращивания объема производства данных видов продукции наноиндустрии и выхода региональных компаний на российский и мировой рынки высоких технологий необходимы:

1) государственная поддержка крупнейших проектов в сфере нанотехнологий на принципах частно-государственного партнерства с привлечением средств частных инвесторов, субъекта Федерации и ГК «Роснанотех»;

2) формирование инфраструктуры наноиндустрии:

- консорциумов научных учреждений, промышленных предприятий и финансовых организаций, обеспечивающих промышленное освоение, научное сопровождение и финансирование данных проектов;

- инновационной инфраструктуры наноиндустрии, включающей такие институты развития, как региональные экономические зоны, региональные технопарки и технологические центры, промышленные парки и центры трансфера технологий, научнообразовательные центры;

- производственно-территориальных кластеров, обеспечивающих создание, производство, продвижение на рынок высоких технологий конкурентоспособной продукции наноиндустрии.

Государственная поддержка крупнейших проектов в сфере нанотехнологий в Свердловской области.

Основными элементами системы государственной поддержки являются [3]:

• содействие включению в федеральные целевые программы поддержки исследований и разработок в области наноиндустрии и развития технологической базы;

• финансирование фундаментальных исследований в рамках регионального конкурса «РФФИ-Урал»;

• финансирование прикладных разработок, предназначенных для внедрения на предприятиях Свердловской области;

• привлечение на условиях государственно-частного партнерства предприятий и организаций, работающих в Свердловской области, к реализации крупнейших промышленных проектов общероссийского уровня в сфере нанотехнологий.

Реализация ряда научно-технических проектов в области нанотехнологий осуществляется при финансовой поддержке Правительства Свердловской области. С 2001 по 2007 год из областного бюджета было выделено более 200 миллионов рублей. Правительством Свердловской области в рамках регионального конкурса «РФФИ-Урал» на 2008 г. предусмотрено финансирование фундаментальных исследований в объеме 24 млн.руб. Приоритетными для финансирования являются исследования, способные найти свое применение в прикладных разработках для предприятий областной промышленности. Такими исследованиями занимаются УралНИТИ, Уральский институт металлов, СвердНИИхиммаш, Уральский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. В.Д. Чаклина, Уральский государственный технический университет - УПИ, Уральский государственный университет, Уральский государственный лесотехнический университет, Институты УрО РАН: электрофизики, металлургии, органического синтеза, химии твердого тела, физики металлов, высокотемпературной электрохимии.

Механизмы государственной поддержки прикладных разработок и крупнейших проектов в сфере нанотехнологий нашли отражение в программе развития нанотехнологий Свердловской области. По данным Министерства промышленности и науки [3], программа содержит 42 проекта, реализуемые на 30 промышленных предприятиях при участии семи институтов УрО РАН, четырех государственных университетов и четырех отраслевых НИИ.

Для поддержки прикладных разработок, предназначенных для внедрения на предприятиях Свердловской области, в областном бюджете на 2008 г. предусмотрено 80 млн.руб., которые будут предоставлены предприятиям и организациям в виде субсидий на условиях софинансирования для компенсации части затрат на разработку и внедрение нанотехнологий.

Промышленное внедрение крупнейших промышленных проектов общероссийского значения в сфере нанотехнологий на условиях государственно-частного партнерства предусматривает их финансирование за счет собственных средств предприятий, федерального и регионального бюджетов. На федеральном уровне для финанси-

рования комплексных проектов высокого уровня готовности с последующим формированием крупномасштабного производства нанопродукции, которое внесет эффективный вклад в развитие экономики, организована Корпорация «Роснанотех». Правительством Свердловской области подписано соглашение с Корпорацией о сотрудничестве, в рамках которого правительство области будет представлять на рассмотрение специалистов госкорпорации различные проекты по развитию нанотехнологий и в случае одобрения проекта регион получит федеральные средства на его реализацию. В данную Корпорацию в 2008 г. Правительством Свердловской области направлены предложения по 7 крупнейшим проектам создания производств на базе нанотехнологий. Общий объем вложений, требуемых для их реализации, определен в сумме 5,2 млрд. руб., из них запрашиваемые в ГК «Роснанотех» финансовые ресурсы - 3,8 млрд. руб. Предполагается освоение средств в течение трех лет, в т.ч. в 2009 г. - 1,2 млрд. руб., в 2010 г. - 1,8 млрд. руб., в 2011 г. - 2,2 млрд. руб. [4].

Формирование инфраструктуры наноиндустрии. На Среднем Урале важным шагом к созданию индустрии нанотехнологий, позволяющей собрать воедино три направления - образование, науку и инновационный процесс, является формирование:

• «Уральского центра наноиндустрии». Предприятие создано для координации и экспертизы работ по нанотехнологиям в Свердловской области. В состав центра вошли институты УрО РАН, вузы, крупнейшие промышленные предприятия, внедряющие нанотехнологии. Новая структура призвана превратить научные достижения образовательных организаций, промышленных и научных предприятий Урала в конкурентоспособные современные технологии и нанопродукты;

• Уральского центра «Современные нанотехнологии» на основе существующего в Уральском государственном университете им.А.М.Горького Уральского ЦКП «Сканирующая зондовая микроскопия». В нем сосредоточены новейшие образцы оборудования, предназначенного для исследований и производства наноматериалов, некоторые из них не имеют аналогов в России. Особое место занимает уникальный набор исследовательских зондовых нанолабораторий 1\1ТЕОКА российского производства. Важным направлением работы Центра является сотрудничество с уральскими предприятиями. Например, в рамках соглашения, подписанного между Правительством Свердловской области и государственной корпорацией «Роснанотех», рассматривается выделение средств для реализации совместного проекта Центра с УГМК-Холдингом по внедрению специальных фильтров для улавливания выбросов.

Промышленное освоение, научное сопровождение и финансирование проектов в сфере нанотехнологий и наноматериалов осуществляется консорциумами научных учреждений, промышленных предприятий и финансовых организаций. На Среднем Урале консорциумы объединяют институты УрО РАН, УГТУ-УПИ и УрГУ, технологические институты - УралНИТИ, СвердНИИХиммаш, крупные предприятия и малый бизнес. Деятельность консорциумов распространяется на приоритетные для Свердловской области направления развития наноиндустрии [5].

Топливные элементы. По данному направлению в области работают Институт высокотемпературной электрохимии, Институт электрофизики Уральского отделения РАН и одно из крупнейших предприятий ядерно-энергетического комплекса - Уральский электрохимический комбинат, выпускавший электрохимические генераторы на щелочных и водородно-кислородных топливных элементах «Волна» и «Фотон» космического назначения. Сейчас здесь реализуется проект по производству топливных элементов для электрохимического генератора тока с использованием наноэлектрокатализаторов и наноструктурных пористых подложек электродов повышенной мощности -

до 100 кВт. Освоение массового выпуска этой продукции позволит снизить стоимость электрохимических генераторов до 3000 евро за 1 кВт к 2011 году, а к 2020 году - до 100 долл. за 1 кВт, что сделает их доступными для широкого круга потребителей. Необходимый объем инвестиций для создания производства до 1 мВт в год - 487 млн рублей, а до 5 мВт в год - дополнительно 606 млн. руб.

Конструкционные наноматериалы. В числе 14 проектов, важность которых обусловлена ускоряющимися темпами модернизации металлургических и машиностроительных предприятий, - разработка новых видов сплавов на основе нанопорошков, магнитомягких и магнитотвердых нанокристаллических сплавов, оксидо-нитридные наноматериалы для повышения эффективности электромеханических и электромагнитных преобразователей, технологии адаптивного прецизионного позиционирования инструмента в нанометровом диапазоне. Проекты по созданию наноматериалов реализуются как средними инновационными предприятиями, так и индустриальными гигантами: производственным объединением Уральский оптико-механический завод имени

Э.С. Яламова, Научно-производственным объединением Автоматики, Кировградским заводом твердых сплавов. Некоторые технологии уже освоены в производстве. Например, на Верхне-Салдинском металлургическом производственном объединении «АВИСМА» внедрена технология сверхпластичной деформации листов высокопрочных наноструктурных сплавов титана, позволяющая вдвое сократить цикл производства деталей, повысить стойкость штампа и снизить энергозатраты. Над реализацией проекта создания промышленных технологий производства наноструктурных керамик, работающих в экстремальных условиях эксплуатации, работает консорциум научных и промышленных организаций, в который вошли Институт электрофизики Уральского отделения РАН, инновационное предприятие «Спецкерамика», Уральский научно-исследовательский технологический институт, завод «Вектор». Применение деталей из наноструктурных керамик повысит ресурс оборудования, межремонтный срок эксплуатации в 3-5 раз, а годовой объем продаж наноструктурных керамических изделий с 2011 года составит не менее 200 млн. рублей. Необходимый объем инвестиций по данному проекту - 600 млн. рублей.

Оптические элементы и электроника. Уральским государственным техническим университетом (УГТУ-УПИ) на базе производственного объединения «Уральский оптико-механический завод имени Яламова» планируется разработка технологий производства композитных и керамических наноматериалов с управляемыми электрооптиче-скими характеристиками для высокоэффективных светоизлучающих устройств. Подобные светотехнические устройства нового поколения позволят снизить электропотребление в 5-7 раз, затраты на обслуживание - в 4-5 раз. Повышается электробезопасность эксплуатации, исключается загрязнение окружающей среды ртутью и тяжелыми металлами. Объем инвестиций на создание опытного производства в Свердловской области составляет 300 млн. рублей. Уже с 2011 года объем продаж светотехнических изделий с использованием наноструктурных люминофоров достигнет 50 млн. руб. Институт физики металлов Уральского отделения РАН реализует на базе одного из крупнейших предприятий электронной промышленности - «Научно-производственного объединения Автоматики» - проект разработки наноструктурированной магниточувствительной среды и организации на этой основе производства сенсоров магнитного поля и датчиков широкого применения. Потребность в магниточувствительных сенсорах достигает 10 млн штук в год, при этом только устройств учета электроэнергии - свыше 800 тысяч. Начальный объем сбыта в 2010 г. составит около 15 млн. рублей. Объем инвестиций на создание опытного производства - 150 млн. рублей.

Медицинская техника и препараты. Среди 12 проектов этого направления - разработка и внедрение высокопрочных материалов с эффектами памяти формы на основе никелида титана для новых конструкционных и функциональных применений в медицине и технике, нанокомпозитных покрытий на основе алмазоподобного углерода для повышения эффективности титановых биоимплантатов, разработка электрохимического генератора медицинского кислорода на основе трубчатых наноструктурных твердооксидных элементов. В рамках проекта, реализуемого Институтом иммунологии и физиологии Уральского отделения РАН, на базе ООО «Холдинг-Юнона» (ООО Завод «Медсинтез») разрабатываются методы и аппаратура для получения, адресной доставки и воздействия на биологические мишени биосовместимых гибридных наночастиц с уникальными магнитными и оптическими свойствами с целью диагностики и терапии опухолей. Объем расходов на проведение клинических испытаний - 100 млн. рублей.

Консорциумы являются первым этапом создания других инновационных институтов развития наноиндустрии: Государственной корпорации «Российская корпорация нанотехнологий», особых экономических зон (технико-внедренческих и промышленных), технопарков, промышленных парков, центров трансфера технологий. В 2005 г. Правительством РФ была утверждена государственная программа «Создание в РФ технопарков в сфере высоких технологий». В настоящее время в соответствии с госпро-граммой строительство технопарков осуществляется в 7 пилотных регионах РФ: Московской, Новосибирской, Нижегородской, Калужской, Тюменской областях, Республике Татарстан и Санкт-Петербурге. В рамках программы предполагается создать сеть инновационных технопарков с сфере нанотехнологий, ядерной физики, инновационной энергетики, биотехнологий и медицины. Кроме того, в России реализуются инициативные проекты организации технопарков в сфере высоких технологий. Так, в Свердловской области предполагается создание:

• технопарка высоких (информационных) технологий при Институте математики и механики УрО РАН, ориентированного на создание и внедрение современных информационных технологий в наукоемких производствах Урала, в т.ч. на предприятиях ВПК, нанотехнологий и т.д.;

• финско-российского Инновационно-технологического Центра, ориентированного на реализацию совместных проектов в сфере нанотехнологий;

• регионального инжинирингового Центра по проблемам металлургии, специализирующегося на разработке технологий экономии сырья, снижения энергозатрат, внедрения наноматериалов.

В ближайшие годы инновационные институты развития наноиндустрии планируется превратить в крупнейшую базу разработок в области нанотехнологий и промышленного освоения их результатов. В перспективе на основе технопарков будет создан кластер научно-исследовательских организаций, производственных предприятий и консалтинговых структур, способных стать современной инновационной платформой в сфере нанотехнологий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Программа развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года. М.: Министерство образования и науки Российской Федерации, 2008.

2. Нанотехнологии толкают мир к революции. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: news.gala.net.

3. Кремко Е.Г. Нанотехнологии: прорыв в будущее// Уральский рынок металлов. 2008. №6. С.20-23.

4. Материалы XIII Всероссийского экономического форума. Екатеринбург, 15-16 мая 2008 г.

5. Технополис - 21. 2008. 24 сент. (\у\у\у.1ес1тороН8).

6. Университет «Дубна» будет готовить кадры в сфере нанотехнологий. 7 июня

2006. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.uni-dubna.ru.

7. Лучинин В. Наноиндустрия и «человеческий капитал» // Наноиндустрия.

2007. №6.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.