CC BY
34
УДК 330.3+332.1
ПРОБЛЕМА ПРОГНОЗУВАННЯ НАПРЯМК1В ДОСЛ1ДЖЕНЬ I ВИКОРИСТАННЯ НАНОТЕХНОЛОГ1Й У СВ1Т1 Й УКРА1Н1 ДО 2020 р.
© 2014 мотнко ю. м.
УДК 330.3+332.1
Мокеснко Ю. М. Проблема прогнозування напряммв дослiджень i використання нанотехнологiй у CBiTi й УкраТж до 2020 р.
Наведено основн прогнозы! напрямки впровадження нанотехнологй у галузi економки, вид'шено 56 конвергентных нанотехнологй, з яких 16 ма-ють високу ймовiрнiсть комерцйного використання. Встановлено, що при розробц iнновацiйноiполiтики до 2020 р. краш £С, США, Япони було вiдi-брано 40 проритетних iнновацiйних технологй iвстановлено 4 пр'юритетт области нанотехнологп, нов'>матер'шли (11 технологий); технологи iнформацiйного сустльства (12 технологй); технологи наук про життя, геномки i бютехнологи (8 технологй); технологи сталого розвитку, глобальноiзмiни кл'шату i екосистеми (9 технологй). Показано, що анал'в ринку нанопродукт'т, представлений росйськими фахiвцями, дозволяе визначити складовi ринку нанопродукт'ю, основний обсяг якого сформували продажi наноматер'шл'в, обробна промисловкть, енергетика, медицина i бiотехнологiя, а також спе^альне обладнання i приладна база. Представлено результати виконання цльовоiкомплексноiпрограми наукових дотджень НАН Украни «Фундаментальн проблеми наноструктурних систем, наноматер'шл'т, нанотехнологш» за 2010 - 2013 рр., а також Державноiцльовоiнауково-техн'мноiпрограми Украни «НанотехнологПта наноматер'али» за 2012- 2013 рр. iвизначено оч'шуванiрезультати виконання вказаних програм.
Ключов'! слова: нанотехнологИ, комерцшнезастосування нанотехнологш, наноструктурн системи, наноматер'шли, нанопродукти. Табл.: 6. Ббл.: 12.
Мосеенко Юрй Миколайович - здобувач, Науково-досл'дний центр 'ндустральних проблем розвитку НАН Украни (пл. Свободи, 5, Держпром, 7 шдЪд, 8 поверх, Харщ 61022, Украна)
УДК 330.3+332.1 Моисеенко Ю. Н. Проблема прогнозирования направлений исследований и применения нанотехнологий в мире и Украине до 2020 г.
Представлены основные прогнозные направления внедрения нанотехнологий в сферы экономики, а также выделено 56 конвергентных нанотехнологий, из которых 16 имеют высокую вероятность коммерческого применения. Установлено, что при разработке инновационной политики до 2020 г. стран ЕС, США, Японии были отобраны 40 приоритетных инновационных технологий и установлены 4 приоритетные области: нанотехнологии, новые материалы (11 технологий); технологии информационного общества (12 технологий); технологии наук о жизни, геномики и биотехнологии (8 технологий); технологии устойчивого развития, глобального изменения климата и экосистемы (9 технологий). Показано, что анализ рынка нано-продуктов, представленный российскими специалистами, позволяет определить составляющие рынка нанопродуктов, основной объем которого сформировали продажи наноматериалов, обрабатывающая промышленность, энергетика, медицина и биотехнология, а также специальное оборудование и приборная база. Представлены результаты выполнения целевой комплексной программы научных исследований НАН Украины «Фундаментальные проблемы наноструктурных систем, наноматериалов, нанотехнологий» за 2010 - 2013 гг., а также Государственной целевой научно-технической программы Украины «Нанотехнологии и наноматериалы» за 2012 - 2013 гг. и определены ожидаемые результаты выполнения указанных программ. Ключевые слова: нанотехнологии, коммерческое применение нанотехнологий, наноструктурные системы, наноматериалы, нанопродукты. Табл.: 6. Библ.: 12.
Моисеенко Юрий Николаевич - соискатель, Научно-исследовательский центр индустриальных проблем развития НАН Украины (пл. Свободы, 5, Госпром, 7 подъезд, 8 этаж, Харьков, 61022, Украина)
UDC 330.3+332.1 Moiseienko Yu. M. The Problem of Forecasting Research Areas and Implementation of Nanotechnology around the World and in Ukraine by 2020
The main forecasting areas of implementation of nanotechnology in the spheres of economy are introduced, as well as 56 convergent nanotechnolo-gies, of which 16 have a high probability of commercial application, have been selected. It has been determined that, when elaborating the innovation policy up to 2020 concerning the EU-countries, the United States and Japan, 40 priority innovative technologies were selected and 4 priority areas were established: nanotechnology, new materials (11 technologies); technologies of informational society (12 technologies); technologies related to the life sciences, genomics and biotechnology (8 technologies); technologies for sustainable development, global climate change and ecosystem (9 technologies). It was demonstrated, that analysis of the market for nanotechnology products, as submitted by the Russian specialists, helps to determine the components of the market for nanotechnology products, the bulk of the sales of which have formed nanomaterials, manufacturing, energy, medicine and biotechnology, as well as special equipment and instrumental base. Results of implementation of the target complex program of scientific research by the National Academy of Sciences of Ukraine «Fundamental problems of nanostructured systems, nanomaterials, nanotechnologies» for 2010-2013, the State scientific and technical target program «Nanotechnology and nanomaterials in Ukraine» for the 2012-2013, as well as the expected results from implementation of these programmes are presented. Key words: nanotechnology, commercial implementation of nanotechnology, nanostructured systems, nanomaterials, nanoproducts. Tabl.: 6. Bibl.: 12.
Moiseienko Yurii M. - Applicant, Research Centre of Industrial Problems of Development of NAS of Ukraine (pl. Svobody, 5, Derzhprom, 7 pidyizd, 8 po-verkh, 61022, Ukraine)
Сьогодш саме нанотехнологп стають з'еднуючою ланкою мiж шшими революцшними технолопч-ними напрямами, яю виникли за останш 20 - 30 роив: комп'ютерно1 революци останньо! третини ХХ столптя, бiomехнoлoгiчнoi революци останнього деся-тилптя минулого столггтя та бурхливого прогресу ког-HimuBHoi науки на початку ХХ1 столптя.
В УкраМ також проводяться фундаментальш та прикладш дослцження у сферi нанотехнологш у таких напрямках, як: медицина (зокрема, венерологш), бю-логш, скьське господарство, екологш, енергетика, промисловкть, освоення космосу, юбернетка, електрошка та iншi [1]. Водночас, прюритети цих дослцжень по-требують уточнення вцповцно до глобальних проблем,
яю необхцно вирiшувати будь-якiй краМ, у тому чи^ й з урахуванням нацюнально! специфiки прояву цих проблем, а також в^пов^но до наявного потенщалу i мож-ливостей проведення нанотехнолопчних дослiджень.
Вказана проблема розглядалась в роботах багатьох украшських вчених, зокрема Шпака А. С., Гейця В. М., Малицького Б. А., Поповича О. С., Онопрieнко М. В., Со-ловйова В. П., Воронова С. А., Кизима М. О., Матюшен-ка I. Ю., Одненка М. В., Андрощука Г. О., Якимчука А. В., Квашi Т. К., Березняка Н. В., Рагулi А. В., Крячека В. М., Вшшково! Н. М., Богорош А. Т. та багатьох шших. Вод-ночас, в умовах бурхливого розвитку нанотехнолопчних дослцжень i початку широко! комерщалiзащí вказаних дослцжень у провiдних крашах свiту, постае актуальне питання перегляду напрямкiв нанотехнолопчних досль джень в УкраМ.
Масовому застосуванню результатiв нанотех-нологiчних дотджень поки перешкоджають, головним чином, вцсутшсть зручних високо-продуктивних технологiй одержання й розсортовуван-ня наноструктур ^ як наслiдок, висока вартiсть. Водно-час, у рядi галузей це не е виршальним чинником. Так, можливост застосування нових продуктiв i технологiй в медицинi, обороннiй промисловост й нацiональнiй безпецi слабко залежать вiд '1хньо'1 вартостi.
У своему аналiтичному докладi 2006 р. американ-ська компанiя ИапёСогр. (США) на основi оцiнок як американських, так i зарубiжних експертiв виокремила 56 конвергентних нанотехнологй, з яких 16 мають ви-соку ймовiрнiсть комерцшного використання, що представлено в табл. 1 [2].
Таблиця 1
Областi технiчних можливостей 16 нанотехнолопй у найбiльш перспективних напрямах для комерцшного використання
до 2020 р.
№ з/п Галузь Найменування технолопчних областей конвергенцм Характеристика областей технологiчноi' конвергенцм
1 2 3 4
1 Медичне обслуго-вування 1.1. Цiльова доставка лiкарських засобiв в оргаызм людини Лiкарська терапiя, яка на преференцiйнiй основi буде доставляти лкарський засiб до конкретно''' пухлини або патогенним мiкро-органiзмам для впливу на них без шкоди для Ыших клiтин i тiла
1.2. Тканинна iнженерiя Використання технологш проектування та iмплантаци або замши людських органiв на основi живих тканин
1.3. Покращен методи дiагностики i хiрургN Методи, що пщвищують точнiсть i ефективнiсть хiрургiчних процедур, зменшуючи iнвазiйнiсть новоутворень i час на оздоров-лення
2 Стьське господарство 2.1. Генетично модифко-ванi злаковi та лiсовi куль-тури - Виробництво продовольчих товарiв з покращеними Т'спвними властивостями на основi використання можливостей генноТ' шженерп; - збiльшення виробництва продовольства на основi адаптацй' до мкцевих умов злакових культур; - зменшення використання пестицидiв шляхом посилення отрносп сiльськогосподарським шкiдникам
3 Еколопя i ресу-росозбереження, середовище для життя 3.1. Дешевi автономнi будiвлi Дешевi житловi будiвлi, що самодостатнi за енергоспоживанням для опалення, охолодження i приготування 'ж й адаптованi до мкцевих умов
3.2. Технологи «зеленого» виробництва Перебудова виробничих процесiв в обробнш промисловостi, якi усувають або значно зменшують вiдходи виробництва та необхщшсть використання для цього токсичних матерiалiв
3.3. Швидке бiотестування Технологи дозволяють здiйснювати швидке тестування на наявшсть або вщсутысть тих чи iнших специфiчних бюлопчних речовин у рiзних середовищах
3.4. Фтьтри i каталiзатори Технка, обладнання i матерiали, зокрема для очищення води
4 Енергетика i енер-гозбереження 4.1. Сонячна енергетика Використання дешевих гелюустановок (сонячних систем) для опалення примщень i гарячого водопостачання, особливо у кражах, що розвиваються
5 Електрошка та 1КТ 5.1. Комункацшне обслу-говування для доступу до шформацп, що повсюди Буде мати великий потен^ал зi збереження мета-текстiв i усiх типiв мультимедiйноí' iнформацГ''
5.2. Сiльськi бездротовi комункацшш системи Широке розповсюдження бездротово'' комунiкацiйноí' iнфраструктури для телефонного та 1нтернет-зв'язку
О
О о_
<С т о
<
1 2 3 4
5.3. МЫатюрш комп'ютери Комп'ютерш пристро'', вмонтованi в одежу, сумки, ювелiрнi при-краси тощо
5.4. Квантова криптографiя Використання квантових метс^в для кодування шформацп при V'' передаванш
5.5. Повсюдна радюча-стотна щентифкаця особи та комерцiйних товарiв Широке застосування iдентифiкацiйних радiочастотних технологш при визначенн особи, а також при маркуванш товарiв, що надходять на ринок
6 Техычы засоби шостого укладу 6.1. Пбриды автомобiлi Надходження на ринок автомоб^в з комбшованими двигунами, що працюють вiд рiзних джерел
6.2. Дешевi сенсори Наявнiсть сенсорiв у бтьшосп мiсць загального призначення та створення мереж сенсорiв дозволить здiйснювати спостере-ження в режимi реального часу, у тому чиш для боротьби з мiж-народним тероризмом
Джерело: складено за [2, с. 99 - 102].
Крш того, у крашах 6С у 2004 - 2005 рр. був ви-конаний проект технолопчного форсайту, що охоплюе перюд 2015 - 2030 рр. i наступш роки. Результати цього форсайту використовувались при розробщ шноващйно1 полiтики краш 6С, а також США i Япони. У результатi аналiзу були вщбраш 40 прiоритетних iнновацiйних технологш i встановленi 4 прiоритетнi области
+ нанотехнологи новi матерiали (11 технологiй); + технолог^ iнформацiйного суспкьства (12 тех-нологiй);
+ технолог^ наук про життя, геномжи i бютехно-
логи (8 технологiй); + технолог^ сталого розвитку, глобально: змiни клiмату i екосистеми (9 технологш).
У табл. 2 представлен форсайт-ощнки 6С етапiв i очiкуваних термшв створення прiоритетних шнова-цiйних технологш, що мають пряме або опосередковане вцношення до NBIC-технологiй [2, с. 126 - 127].
Класифжацш секторiв ринку нанопродуктiв, представлена росшськими фахiвцями [3], дозволила провес-
Таблиця 2
Форсайт-оцшкэ прiоритетних iнновацiйних технологiй ХХ1 столггтя в кра'нах €С, США i ЯпонГ'' в перiод 2015 - 2030 рр.
№ з/п Рiк
Галузь Прюритетш технологи 2015 2020 2025 2030 Пкля 2030
1 2 3 4 5 6 7 8
1.1.Застосування стовбурових клггин для Е* Е/в в М М
л1кування р1зних захворювань людини
1.2. Тканинна iнженерiя Е в в М М
1.3. Технологи виробництва персоыфко- Е в в М М
ваних л1карських препарата 1 л1кування
1.4. Бiогенетичнi матерiали Е Е в М М
1.5. Геном людей, протеомiка Е Е Е/в М М
1.6. Хiрургiя на основi комп'ютерних технологш Е/в в в М М
Медичне обслуговування 1.7. Протешовий iнжинiринг Е в в М М
1 1.8. Технологи широко масштабного аналiзу ДНК Е Е в М М
1.9. Новi iнструменти для проведення дiагностики на живому органiзмi (¡п-у^о) Е Е Е в/М М
1.10. Клггинна терапiя Е Е Е Е в/М
1.11. Використання нанотехнологш i нано- Е Е Е Е Е
частинок в терапи
1.12. Дiагностична технiка i «ремонт» людсь- Е в в М М
ких орган1в
1.13. Штучш «iнтелектуальнi кiнцiвки» Е Е Е Е Е
людини
1 2 3 4 5 6 7 8
2 Еколопя\ середо-вище для життя 2.1. ТехнологГ! поглинання \ збереження С02 Е в в М М
2.2. Нов! технологГ! очищення повггря \ води Е в в М М
2.3. Активы пакувальн матерели Е в в/М М М
2.4. Бюактивш матерели \ покриття Е Е в М М
3 Енергетика та енер-гозбереження 3.1. Технолог!! бтьш ефективного енерго-споживання Е в М М М
3.2. Недорог! високоефективн! фотоелемен-ти для сонячних батарей Е в в М М
3.3. Нов! технолог!! для паливних елеметтв Е в в М М
3.4. Бюпалива Е в в М М
3.5. Нов! технолог!! збереження енерг!! Е в в М М
3.6. Термоядерна енерпя Е Е Е Е Е
4 Електронка \ 1КТ 4.1. Реал1зац1я глобального лопстичного ланцюжка в в/М М М М
4.2. Лопстичы ланцюжки, основан! на використанш усюди радючастотних ¡дентиф!катор!в (ВРЮ*) Е Е Е М М
4.3. Програмн! технолог!! для трансферу цифровихданих Е/в Е/в М М М
4.4. Сучасн технолог!! для збирання даних ! системи збереження ¡нформац!! високо! продуктивност! Е в в М М
4.5. Широкосмугов! мереж! Е Е/в в/М М М
4.6. Мобтьы комункацп (4-е поколшня мобтьних телефон^) Е в М М М
4.7. Сучасн технолог!! для в!ртуальноТ реальносп Е в в М М
4.8. Проектування структур з ¡нтелектуаль-ною поведшкою ! зворотними реакцтми Е Е/в в М М
4.9. Повне моделювання при здшснены трансформац!! матерев та ¡нтеграц!! в базах даних - «В1ртуальна хшя» Е Е в в/М М
4.10. Технолог!! застосування вмонтованих одиничних читв Е Е Е/в М М
4.11. Вщеосенсори Е в М М М
4.12. Мкросенсори ! наносенсори Е Е Е Е Е
4.13. Бючипи Е Е Е Е Е
5 Матерели та технолог!! 5.1. Нанокомпозитш матервли та нано-метричш пщсилення матерев в електро-н1Ц1, хм!, медицин! тощо Е Е Е в М
5.2. Надтонк! функцюнальы покриття Е в в М М
5.3. Структурно «розумнЬ матерели Е Е в М М
5.4. Матерели, що вщтворюються ! придатн! для повторного використання Е в в в М
5.6. Багатоцтьов! ¡нтелектуальн! ! мобшьш роботи Е в в в М
О
о о_
<с
т о
<
Примiтки: Е - оч^уваш (що розробляються) технолог!!; в - технологи, що знаходяться у стад!! зростання; М - остаточно розроблеш технолог!!, що використовуються для виробництва товарно! продукцií та !! комерцiалiзацií. Термiн остаточно! розробки технологií охоплюе 10 - 15 рош; очiкуванi термiни комерцiйного використання - до 15 рош.
Джерело: складено за [2, с.126 - 127].
ти ан^з обсяпв продажiв первинних нанопродуклв на свiтовому ринку у 2009 р., який склав 22,7 млрд дол. При цьому криза скоротила продажi на 16% вцносно до передкризових обсягiв у 27,9 млрд дол. Основний обсяг ринку сформували продажi наноматерiалiв (10,1 млрд дол.), серед секторiв - «Обробна промисловксть» (4,0 млрд дол.), «Енергетика» (3,9 млрд дол.), «Медицина i бютехнологш» (2,6 млрд дол.), а також «Спещальне об-ладнання i приладна база» (2,6 млрд. дол.).
З урахуванням наявно1 динамiки рейтинг секто-рiв за обсягами продажiв i в найближчий перспективi у 2009 - 2014 рр. збережеться (табл. 3) [3, с. 61].
При цьому найбкьше зростання очжуеться в елек-троннiй промисловостi, що, можливо, перемктить цей сектор з останньо1 рейтингово1 позици.
Вартiсть реалiзованих споживчих товарiв з вико-ристанням нанопродуклв i (або) нанотехнологiй бкьше продажiв первинних нанопродуктiв практично у 35 разiв i склала 773,5 млрд дол. Такий розрив пояснюеться ш-нуючою практикою повного врахування (iнодi абсурдного) вартостi всього споживчого продукту при визначенш вартостi нанопродукту. У результата фактична емшсть свиового ринку нанопродуктiв у 2009 р. досягла вели-
чини у 797,2 млрд дол. Основш реалiзованi споживчi на-нопродукти представленi в автомобкях, електричних та електронних товарах, продуктах харчування, у побутовш хши, фотографа та оптищ.
У табл. 4 представлено рейтинг свиового ринку споживчих товарiв, вироблених з використанням нано-технологiй, за обсягами продажiв у 2014 р. (млрд дол.) та в найближчий перспективi у 2009 - 2014 рр. (%) [3, с. 63].
3метою подальшого виконання актуальних фундаментальных i прикладних робiт з розвитку наукових досл1джень у сферi нанотехнологш НАН Украши роз-робила Концепцю цльовоИ комплексноI програми фундаментальных дослгджень «Фундаментальш проблеми нано-структурних систем, наноматерiалiв, нанотехнологш» на 2010 - 2014рр., затверджену Постановою Президц НАН Украши в1д 05.05.2010 р. № 129 [4 - 6]. Вказана програма складаеться з 4-х роздшв: <^зика та дiагностика нанороз-мiрних систем», «Хiмiя наноматерiалiв та наноструктур», «Технологи наноматерiалiв», «Бiонаносистеми» [6].
Найбкьш значущi результати виконання вказано1 програми за 2010 - 2013 рр. наведено в табл. 5 [7 - 10].
Таблиця 3
Рейтинг секторiв свггового ринку нанопродуклв за обсягами продажiв у 2014 р. (млн дол.
у 2009 - 2014 рр. (%).
I за темпами зростання
№ з/п Сектор ринку нанопродуклв Обсяг продажiв у 2014 р., млн дол. СшА Середньорiчне зростання у 2009 - 2014 рр., %
1 Наноматер'шли 16702,9 10,6 (3)
2 Обробна промисловiсть та iншi застосування 6 396,4 10,1 (4)
3 Енергетика 6028,6 9,2 (5)
4 Медицина i бютехнологп 4642,3 12,1 (2)
5 Електрошка та 1КТ 1 750,8 26,2 (1)
Усього 35521,0
Джерело: складено за [3, с. 61].
Таблиця 4
Рейтинг секторiв свггового ринку споживчих товарiв,вироблених з використанням нанотехнолопй,за обсягами продажiв у 2014 р. (млрд дол.) i за темпами зростання у 2009 - 2014 рр. (%).
№ з/п Сегмент ринку споживчих товарiв 2009 р., млрд дол. 2009 р., % 2014 р., млрд дол. 2014 р., % Середньорiчне зростання у 2008 - 2014 рр., %
1 2 3 4 5 6 7
1 Легковi автомоб^ 667,8 86,3 755,6 81,8 3,2 (7)
2 Електричш i електронш товари 57,75 7,5 102,45 11,1 12,4 (3)
3 Продукти харчування i напо'' 21, 65 2,8 28,4 3,1 6,0 (6)
4 Побутова хiмiя 10,17 1,32 14,7 1,6 8,0 (4)
5 Фотографiя та оптика 9,85 1,3 13,7 1,5 7,2 (5)
6 Тканини i одежа 5,2 0,7 6,85 0,7 6,0 (6)
7 Засоби особисто''' гiгieни 1,0 0,1 2,3 0,2 17,0 (2)
8 Спортивнi товари 0,01 0,001 0,14 0,01 69,3 (1)
Усього 773,5 100,001 924,1 100,01 4,2
Усього без урахування легкових автомоб^в 105,7 168,5 10,1
О
О
<С т о
<
Джерело: складено за [3, с. 63].
Таблиця 5
Найбшьш значущ1 результати виконання цшьовоТ комплексно'!' програми «Фундаментальш проблеми наноструктурних
систем, наноматер1ал1в, нанотехнолог1й» за 2010 - 2013 рр.
О
О о_
<С т о
Р1к Напрямок програми Найбшьш значущий результат Практична цшнкть Галузь Глобальна проблема
1 2 3 4 5 6
Фвика Встановлено можливюъ зд|й-снення за допомогою позитрошв неруйывного контролю якосп великих партш вуглецевих на-нотрубок \ дтгностики !х дефект^ як у розташуванн шарв, так \ в графенових шарах Неруйывний контроль та дтгностика дефект^ нанотрубок Електронка, 1КТ Технолопчне вщставання (6 уклад)
та д1агностика нанорозм1рних систем За результатами експерименталь-них дослщжень та комп'ютерного моделювання методом молекуляр-но! динамки визначено закономр носп впливу розмрв на м1цн1сть нанокристалу вуглецю, нанозразюв ¡з цирконквого об'емного скла та металевих нанокристал1в Вивчення властиво-стей нанокристал1в Електронка, 1КТ -«-
2010 Хшя нано-матер1ал1в \ наноструктур Вщпрацьовано методики одержан-ня коло'рв графеноксиду у водних розчинах та !х стабтвацп аноымними поверхнево-актив-ними речовинами Нов1 матерели -графен-оксиди Електронка, 1КТ -«-
Технологи наноматер1ал1в Показано можливкть отримання наноструктури в промислових сплавах титану шляхом деформацп Нов1 властивосп сплав1в титану для технологш тдвищення стшко-сп до циклтних навантажень Наномеханка -«-
Бюнаносистеми Проведено дошдження впли-ву частинок феромагнетика на структурно-функцюнальш та токсиколопчш характеристики пухлинних клтин. Показано, що прояв генотоксично! дм на-ночастинок металл залежить в1д !х природи та розм1ру. Експе-риментально тдтверджено, що наночастинки золота розм1ром 30 нм е найбшьш бюсумкними та бюбезпечними як засоби цтьово! доставки препарат^ Наночастинки металл, перспективы як засоби цтьово! доставки препарат^ Медицина Депопуляцт та старшня населення
Фвика та д1агно-стика нанорозм1р-них систем Технолопчне
Хшя наномате-р1ал1в \ наноструктур (6 уклад)
2011 Технологп наноматер1ал1в Розроблено споаб одержання нанокомпозиту алмаз-карбщ-вольфраму з добавками наноча-стинок шляхом шкання в умовах високих тиску та температури Нанокомпозитзви-сокими твердктю та трщиностшюстю Нов1 матерели -«-
Бюнаносистеми При дослщженш пухлинних штин з асцитною карциномою Ерл1ха встановлено, що присутнкть нано-частинок - вуглецевих нанотрубок викликала сповтьнення процеав пухлинного росту Основа для створен-ня протипухлинних лЫв, що сприяють посиленню апоптозу Медицина, фармацевтика Депопуляцт та старшня населення
<
3
4
5
6
Одержано функцюнальш флуоресцентн композити, як в ядрi наночастинок Miamb флуоресцен, а на поверхнi -реакцшну функцiональну обо-лонку. Показано, що використання флуоресцё'н^чених носив для доставки лшв здатне вирiшити шька принципово важливих проблем для фармакологи i терапи
Бiльш ефективна доставка лшв до клiтин-мiшеней за рахунок знижен-ня Тх д^чоТ дози. Вiзуалiзацiя проник-нення нанокомпози-тiв у клггину за допо-могою флуоресцентно!' м^ки
Фiзика та дiагностика нано-розмiрних систем
Вироблено науковi рекомендаци для покращення технологiй от-римання:
- наногранульованих магнiтних плiвок;
- високоефективних швидкод^-чих нелишних матерiалiв на основi металевих наноструктур;
- вуглецевих нанотрубок;
- оксидних наноплiвок
Використання у:
- спштронр;
- пристроях керу-вання свггловими потоками;
- газових сенсорах;
- промисловому каталiзi та захистi металiв вщ корози
Електронiка, 1КТ, машинобу-дування
Технолопчне вiдставання (6 уклад)
Створено оригшальний кремнi£вий польовий транзистор для виявлення тера-герцового/субмiлiметрового випромшювання. На його основi спроектованi посилювач i приймач
Застосовування в пристроях очного бачення, дефекто-скопГГ, в акустично-оптичних терагерцо-вих перетворювачах
Електронiка, 1КТ, машинобу-дування
2012
Хiмiя нано-матерiалiв i наноструктур
Дослiджено структуру i мехаычы властивостi нанорозмiрних та ультрадисперсних шарiв тертя на поверхнi вуглецевих сталей, що дало змогу з'ясувати вплив мастильно-охолоджуючих рщин на формування таких шарiв. Винай-дено ефективний механо-хiмiчний метод одержання оксиду графену з рiзним ступенем окиснення без за-стосування агресивних середовищ
Нанопокриття для поверхонь тертя
Наномехашка, новi матерiали
Розроблено термохiмiчну тех-нологiю гiдрофобiзацiï волок-нистих матерiалiв що зменшу£ |'х водопоглинання, пiдвищу£ мiкробiологiчну стшюсть i вогне-тривкiсть, забезпечу£ стабтьне пiдвищення теплоiзоляцiйних характеристик на 50% за умов високоТ вологостi та перепадiв температури
Використання в будiвництвi, житлово-комуналь-ному господарствi, на теплотрасах i трубопроводах, у холодильному обладнаны
Новi матерiали
О
О Q_
<
CQ О
Технологи наноматерiалiв
Розроблено технологiю зварю-вання жаромiцних сплавiв та штерметалщних матерiалiв на нiкелевiй i титановш основах i використанням наношаруватих покритпв i фольги
Да£ можливiсть iстотно пiдвищувати якiсть та надiйнiсть деталей газотур-бшних агрегатiв нового поколiння
Авiакосмiчний комплекс
Розроблено спосiб одержання спе-чених об'£мних композитiв Cu-Wз невеликим вмiстом W, якi мають пiдвищену електропровщысть, твердiсть, мiцнiсть та пластичнiсть
Можливiсть широкого використання як багатофункцю-нальних матерiалiв
Новi матерiали
<
1
2
1 2 3 4 5 6
Розроблено технолопю синтезу сферичних наночастинок залва розм1ром до 40 нм, модифкованих аскорбшовою кислотою, перспек-тивних у створены високоефек-тивного протианемшного препарату нового поколшня Профтактика та лкування залво-дефщитно! анем!! та анем!! хронтних захворювань Медицина, фармацевтика Депопуляцт та старшня населення
Бюнаносистеми Синтезовано калксарени, як слу-жать перспективними молекуляр-ними платформами для створення лшв нового поколшня Антитромботичн! препарати!засоби лкування порушень скорочувально! функц!! гладеньких м'яз1в Медицина, фармацевтика -«-
Синтезовано та дошджено низку нанобюматер!ал!в, як застосо-вуються у медицин!, стьському господарств! та харчовш промисловосп Новий клас анти-тромботичних ! протимкробних препарат^; бюкерамтних ¡мплантант1в; носив фармпрепарат^ цтьового призна-чення; нових дтгно-стичних!сенсорних тест-систем Медицина, фармацевтика, бютехнолгп -«-
Вперше виготовлено ефектив-ний оргашчний фототранзистор на основ! наывпровщникових фулереыв (С60), що характеризуемся високою чутливктю Створено базис для реалвацп високоефек-тивних органтних фото-детектор^ ! елемент1в оптично! пам'ят! Електроыка, 1КТ Технолопчне вщставання (6 уклад)
Фвика та дтгно-стика нанорозм1р-них систем Виявлено ефект оптичного обме-ження ¡нтенсивносп при взаемодп наносекундних лазерних¡мпульав з тонкими наноструктурованими пл1вками карб|ду кремыю рвних полггиыв Створення оптичних перемикачв та обме-жувачв, що працю-ють в умовах висо-ких ! низьких температур, хЫчно агре-сивно! атмосфери та значних радтцшних навантажень Електроыка, 1КТ -«-
2013 Вивчено лазерно-шдуковаш процеси перемагнтення \ змши провщносп феромагнггних тунель-них наноструктур п1д впливом надкоротких ¡мпульав поляризо-ваного лазерного випромшювання Вказан! структури можуть бути еле-ментами лазерно-керованого стн-поляризованого струму Електроыка, 1КТ -«-
Хшя нано-матер1ал1в \ наноструктур Розроблено технолог!! отримання нанорозм1рних наывпровщнико-вих структур на основ! твердих розчиыв PbTe - БпТэ ¡з заданими термоелектричними властивостя-ми (оптимальною термоелектрич-ною добротыстю) Наноструктури ¡з заданими товщиною, розм1ром ! густиною Електроыка, 1КТ -«-
Технологп наноматер1ал1в Методом скручування крупнозернистого титану пщ тиском при температурах 300 та 77 К от-римано його нов! наноструктуры стани, як мають високу мщысть та пластичшсть Застосування такого титану для створення нових конструкцшних матер1ал1в Нов! матерели -«-
О
о о_
<с
т о
<
4
Бюнаносистеми
Дошджено вплив нанорозмфних оксидних частинок на мехашчы властивостi мiдi у середовищi вод-ню пiд високим тиском
Дкперснозмщнена мiдь, що нечутли-ва до водневого окрихчення i мае високу спйюсть до радiацiйного розпу-хання
Енергетика
Синтезовано нанокомпозит алмаз-карбiд вольфраму i проведено оцшку його експлуатацiйних характеристик при лезовш обробцi матерiалiв
Робочий елемент з такого наноком-позиту дозволяв точити з високою продуктившстю та високою якiстю поверхнi
Новi матерiали
Синтезовано та дослiджено новi Gd-B-вмiснi нанокомпозити на основi нанорозмiрного магнетиту, розроблено методику Тх модифiкування iмуноглобулiном. Запропоновано методи форму-вання функцiонального шару амiнобiсфосфонату на поверхш модифiкованого магнетиту для подальшоТ функцiоналiзацiï комплексами з хелатованим Gd3+
Використання вказа-них нанокомпози-пв у нейтронозахват-нiй терапп онко-захворювань та комплексноТ МРТ дiагностики в меди-цинi
Медицина
Депопуляцiя та старiння населення
У дошдженнях invivo на моделi залiзодефiцитноï дiети вивче-но ефективнiсть синтезованих бюбезпечних наночастинок залiза 40 нм як потенцшноТ фармацевтичноТ субстанцп з бтьш вираженими протианемiйними властивостями. Розроблено метод синтезу таргетних, функцю-налiзованих фолатами та модифи кованих полкахаридами наночастинок платини та дошджено Тх вплив на пухлинн клiтини рiзного онкогенезу
Фармацевтична субстан^я з бiльш вираженими про-тианемiйними вла-стивостями. Наночастинки iз селективною токсичною дiею на раковi клiтини
Медицина
Дослiджено вплив наноматерiалiв рiзноï природи (фулерени, нано-трубки, наночастинки золота, магнiтна рщина) на фенотиповi та цитогенетичнi особливосп нор-мальних i пухлинних штин
Наноматерiали у низьких концен-тра^ях стимулюють пролiферативнi ефекти у штинах мезенхiмального по-ходження
О
О Q_
<
CQ О
Запропоновано новi конструкци магнiтних систем для створення магштних сил, що д^ть на наночастинки в заданому об^ бiологiчного об'екта. Показано можливiсть переважного концен-трування наночастинок у рiзних частинах об'екта за допомогою змшних полюсних наконечникiв
Створено дослiдний зразок магнггноТ системи зi змiнними полюсними наконечниками для можпивоТ адресно!' доставки лшв
<
Джерело: складено за [7-10].
1
2
3
5
6
^м того, у 2009 р. була затверджена Державна щльова науково-техтчна програма «Нанотехноло-ги та наноматерiали» на 2010 - 2014 рр. вцповцно до Постанови КМУ в^ 28.10.09 р. № 1231 [11]. Очжу-ваними результатами виконання програми стануть: розробка нанотехнологш, нанобютехнологш, дослцно-промислових технологш; виготовлення наноматерiалiв, вимiрювальних приладiв, типономiналiв; створення бiоелементiв, бiосенсорiв, нанофотокаталiзаторiв; утво-рення пiдроздiлiв, центрiв сертифжаци; впровадження нанотехнологiй. Програмою також припускаеться створення базових наукових кафедр за спещальностями:
«Нанофiзика», «Наноелектрошка», «Нанобюмедицина», «HaH0MaTepiaA03HaBCTB0» в ycix вузах держави [12].
За вказаною програмою у 2010 р. було проведено конкурс науково-техтчних проекпв, на який надшшло 315 пpoeктiв. У зв'язку з тим, що кoштiв для виконання завдань та зaхoдiв цiei програми було видкено значно менше в1д запланованих, лише 120 пpoeктiв було прий-нято до фiнaнсyвaння (якого к 2011 р. взагалi не було ви-Ылено). У peaлiзaщl ще! програми беруть участь нayкoвi колективи 40 установ НАН Украши.
Найбкьш знaчyщi результати виконання вказано'1 програми за 2012 - 2013 рр. наведено в табл. 6 [9; 10].
Таблиця 6
Найбшьш значущ1 результати виконання цмьовоТ комплексно''' програми Державна цшьова науково-техн1чна програма
«Нанотехнологм та наноматер1али» за 2012 - 2013 рр.
PiK Напрямок програми Найбiльш значущий результат Практична цiннiсть Галузь Глобальна проблема
1 2 3 4 5 6
Розроблено технологи виготовлення нанопорошгав на базi 2г02 та шдготовлено бiзнес-план будiв-ництва пiдприемства з виробниц-тва таких нанопорошкiв i керамiч-них виробiв з них. Матерiали на основi нанопорошкiв на базi оксиду цирконiю мають термш експлуатацГ! в 30 - 50 разiв бiльший, порiвняно з металевими аналогами Матерiали будуть вико-ристовуватися в пкко-струмшних апаратах, протезах суглобiв, паливних елементах Будiвництво, медицина, енергетика Технологiчне вiдставання (6 уклад), медицина
Наномт^али Отримано новi нанорозмiрнi матерiали на основi кремнiю та лтй-залiзо-фосфату Використання в лтй-iонних акумуляторах з максимально високими електрохiмiчними параметрами Енергетика Нова енергетика
2012 Виготовлено нанокерамiчнi матерiали на основi нiтриду кремнiю з низьким коефщентом тертя, що збiльшуе ресурс роботи механiзмiв у 2-3 рази. Таю матерiали можна ек-сплуатувати за високих температур i в агресивних середовищах Використання в авiадвигунах i турбiнах Авiакосмiчний комплекс Технологiчне вщставання (6 уклад)
Нанотехнологil Розроблено дошдну технолопю отримання наноструктурованих тита-нових сплавiв Виробництво лопаток турбш авiадвигунiв Авiакосмiчний комплекс -«-
Розроблено технолог!! одержання промислових наноструктурованих покритпв цинк-силiкатних покриттiв Протикорозiйний захист металопрокату Машинобуду-вання -«-
Виготовлено iмунонанокон'югати для високочутливого виявлення в плазмi кровi бiомаркерiв Виявлення раннiх стадiй нейродегене-ративних i онкологiч-них захворювань Медицина Депопуляцiя та старшня населення
Нанобю-технологи Удосконалено технологií одержання рiзних видiв наноструктуровано! бiоактивноí керам^и Дослiдно-промислове виготовлення iмплантатiв для вiдновлення кiстково! тканини i адресно! доставки лiкiв Медицина
2013 Наноматерiали На основi квантово-механiчних розрахункiв дошджено теорiю яви-ща магнiтного впорядкування в роз-бавлених магнiтних натвпровщниках Застосування при розробц базових матерiалiв спiнтронiки Електронiка, 1КТ Технологiчне вiдставання (6 уклад)
О
О Q_
<С
CQ О
<
3
4
Нанотехнологи
Наноб!о-технологи
Отримано тестов! структури з використанням керованих локальних ел-ектрох!м!чних реакц!й окислення та масопереносу на поверхш нап!впро-в!дникових матер!ал!в
Використання як елемент!в енерго-незалежно! пам'ят! нового покол!ння
Розроблено нанокомпозити !з структурою ядро-оболонка на основ! гра-фену, LiFePO4 та електропров!дного пол!меру. Ц! нанокомпозити демон-струють 6!льш висок! експлуатац!йн! характеристики в акумуляторах, н!ж !снуюч!
Використання як катоду в л!т!евих акумуляторах
Енергетика
Нова енерге-тика
Одержано нанокомпозити й нано-гетероструктури на основ! графену, оксид!в Ti, Mn, W ! селен!ду кадм!ю
Електроди фотоелектро-х!мчних систем пере-творення сонячно! енерги
Енергетика
Нова енерге-тика
Встановлено можлив!сть засто-сування нанокомпозиц!йних пол!мерних матер!ал!в як оптичних кле'|'в для з'еднання конструкц!йних елемент!в при виготовленн! оптико-електронних пристроТв
Використання при виготовленн! оптико-електронних пристроТв
Електрон!ка, 1КТ
Технолог!чне в!дставання (6 уклад)
Розроблено водну ! безводну технолог!!' вирощування нано-кристал!в благородних метал!в, що е важливим для розробки ф!зичних принцип!в керованого формування двовим!рних наноструктур на основ! орган!чних молекул ! металевих нано-частинок
Технолог!я одержання нових наноматер!ал!в
Нов! матер!али
Технолог!чне в!дставання (6 уклад)
Розроблено технолог!чну схему ви-готовлення малогабаритного чипа сенсора температури на основ! нано-структурованих шар!в високоомного карб!ду кремн!ю на сапф!р!
Створення високо-над!йних прилад!в контролю температури техпроцес!в
Сенсори
П!дготовлено еск!зну конструк-торську документац!ю для побудови субгармон!йних зм!шувач!в на д!од них бар'ерах Шотк! та виготовлено експериментальн! зразки таких зм!шувач!в для робочого д!апазону частот 325 - 400 ГГц
Нов!тн! системи рад!о-локацй', рад!онав!гаци, рад!обачення, експе-риментального ! нау-кового приладобуду-вання
Електрон!ка, 1КТ
Розроблено ! атестовано Держав-ним п!дприемством «Укрметртест-стандарт» методику вим!рювання товщинного розпод!лу елемент-ного складу та товщини багато-шарових твердот!льних покритт!в нанометрових розм!р!в методом мас-спектрометрй' вторинних ней-тральних часток
Д!агностика наномате-р!ал!в, наноструктур ! аморфних сплав!в
Нов! матер!али
О
О Q_
<
CQ О
Розроблено досл!дно-промислов! технолог!!' отримання нанопорошк!в титанату бар!ю, н!трид!в бору ! титану, карбон!триду титану та запроектова-но д!лянку досл!дно-промислового виробництва порошк!в
Створення деталей до прилад!в пасивно!' електрон!ки
Електрон!ка, 1КТ
П!дготовлено проект типового регламенту виробництва бюактивних по-рошк!в г!дрокиапатиту ! трикальц!й-фосфату з адсорбованими л!ками
Адсорбован! л!ки для кл!н!чного застосування
Медицина
Депопуляц!я та стар!ння населення
<
Джерело: складено за [9; 10].
1
2
5
6
ВИСНОВКИ
Отже, можна зробити таю висновки:
1. Вкрай важливо створити в УкраМ систему дов-гострокового прогнозування i стpaтeгiчнoгo планування нayкoвo-тeхнiчнoгo та шновацшного розвитку. При цьо-му, перш за все, необхцно ощнити нaявнiсть в Укpaiнi проривних досл1джень i розробок у сфepi нанотехнологш, визначити мoжAивiсть ix кoмepцiaAiзaцil i вплив на еко-нoмiчний розвиток кра!ни, а також виршення енергетич-них проблем.
2. Основою стратепчного планування науково-тexнiчнoгo та iннoвaцiйнoгo розвитку повинш бути щ-Aьoвi програми, яю забезпечать ефективне використан-ня коштш, що видкяються на вкaзaнi цш. У свою чергу, в oснoвi вказаних цкьових програм мають бути проекти piзнoi знaчyщoстi: нaцioнaAьнi, регюнальш або AoкaAьнi.
3. Сполучення програмно-цкьового i проектно opiентoвaнoгo пiдxoдiв забезпечить практичне вткення цкьових програм по кожному з прюритетних нaпpямiв науково-техтчного i iннoвaцiйнoгo розвитку. ■
Л1ТЕРАТУРА
1. Кизим М. О. Перспективи розвитку i комерц1ал1зацГГ нанотехнологш в економках краТн свггу та УкраТни : монограф|я / М. О. Кизим, I. Ю. Матюшенко. - Х. : ВД «1НЖЕК», 2011. - 392 с.
2. Казанцев А. К. NBIC-технологии: Инновационная цивилизация XXI века / А. К. Казанцев, В. Н. Кисилев, Д. А. Рубваль-тер, О. В. Руденский. - М. : ИНФРА-М, 2012. - 384 с.
3. Рынок нано: от нанотехнологий - к нанопродуктам / Г. Л. Азоев и др. ; под. ред. Г. Л. Азоева. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. - 319 с.
4. Мокеенко Ю. М. Перспективи розвитку нанотехноло-пчних дошджень в УкраТы / Ю. М. Мокеенко // Електронний додаток до матерев М1жнародноТ науково-практичноТ конфе-ренцп «Конкурентоспроможысть та шновацп: проблеми науки та практики», 14 - 15 листопада 2014 р. Тези доповщей учасни-ш конференций - X., 2014. - - 424 с. - С. 402 - 417.
5. Про виконання цтьовоТ комплексно! програми фунда-ментальних дошджень НАН УкраТни «Наноструктуры системи, наноматер1али, нанотехнологп» за 2007 - 2009 рр. / Постанова НАНУ № 129 в1д 05.05.2010 р. [Електронний ресурс]. - Режим доступу : http://www1.nas.gov.ua/infrastructures/Legaltexts/ nas/2010/regulations/Pages/129.aspx
6. Концепц1я цтьовоТ комплексно!' програми фундамен-тальних дослщжень НАН УкраТни «Наноструктуры системи, наноматер1али, нанотехнологп» за 2010 - 2014 рр. / Додаток до Постанови НАНУ № 129 в1д 05.05.2010 р. [Електронний ресурс]. - Режим доступу : http://www1.nas.gov.ua/infrastructures/ Legaltexts/nas/2010/regulations/OpenDocs/100505_129_ concept.pdf
7. Звгг про д1яльысть НацюнальноТ АкадемП наук УкраТни у 2010 роц|. Ч. 2. - К. : ВД «Академпер1од1ка», 2011. - 194 с.
8. Зв1т про д1яльысть Нац1ональноТ АкадемГТ наук УкраТни у 2011 роц|. Ч. 2. - К. : ВД «Академперюдка», 2012. - 198 с.
9. Зв1т про д1яльн1сть Нац1ональноТ АкадемГТ наук УкраТни у 2012 роц|. - К. : ВД «Академперюдка», 2013. - 564 с.
10. Зв1т про д1яльысть Нац1ональноТ АкадемГТ наук УкраТни у 2013 роц|. - К. : ВД «Академперюдка», 2014. - 560 с.
11. Постанова КМУ в1д 28.10.09 р. № 1231 «Про затвер-дження ДержавноТ цтьовоТ науково-техычноТ програми «Нанотехнологп та наноматер1али» на 2010 - 2014 рр. [Електронний ресурс]. - Режим доступу : http://zakon.nau.ua/doc/?code=1231-2009-%EF
12. Концепцifl flepwaBHOÏ цiпbовоï HayKOBO-TexHÎMHOÏ' nporpaMM «HaHOTexHo^oriÏ Ta HaHOMaTepia™» Ha 2010 - 2014 pp. [EneKTpoHHMM pecypc]. - Pewuivi gocTyny : http://www.nano.nas. gov.ua/UA/nasu/nanoprogramms/Pages/WorkingGroup.aspx
REFERENCES
Azoev, G. L. et al. Rynok nano: ot nanotekhnologiy - k nano-produktam [Market nano from nanotechnology - to nanoproducts]. Moscow: BINOM; Laboratoriia znaniy, 2011.
Kazantsev, A. K. et al. NBIC-tekhnologii: Innovatsionnaia tsivi-lizatsiia XXI veka [NBIC-technologies: Innovative civilization of the XXI century]. Moscow: INFRA-M, 2012.
Kyzym, M. O., and Matiushenko, I. Yu. Perspektyvy rozvytku i komertsializatsii nanotekhnolohii v ekonomikakh krain svitu ta Ukrainy [Prospects for the development and commercialization of nanotechnology by country and Ukraine]. Kharkiv: INZhEK, 2011.
"Kontseptsiia Derzhavnoi tsilyovoi naukovo-tekhnichnoi prohramy «Nanotekhnolohii ta nanomaterialy» na 2010 - 2014 rr. " [Concept of the National Scientific and Technical Program "Nano-technologies and Nanomaterials" in 2010 -- 2014]. http://www.nano. nas.gov.ua/UA/nasu/nanoprogramms/Pages/WorkingGroup.aspx
[Legal Act of Ukraine] (2010). http://www1.nas.gov.ua/infra-structures/Legaltexts/nas/2010/regulations/Pages/129.aspx
[Legal Act of Ukraine] (2010). http://www1.nas.gov.ua/ infrastructures/Legaltexts/nas/2010/regulations/OpenDocs /100505_129_concept.pdf
[Legal Act of Ukraine] (2009). http://zakon.nau.ua/ doc/?code=1231-2009-%EF
Moiseienko, Yu. M. "Perspektyvy rozvytku nanotekhnolo-hichnykh doslidzhen v Ukraini" [The prospects of nanotechnology research in Ukraine]. Konkurentospromozhnist ta innovatsii: prob-lemy nauky tapraktyky. Kharkiv:, 2014.402-417.
Zvit pro diialnist Natsionalnoi Akademii nauk Ukrainy u
2010 rotsi [Annual Report of the National Academy of Sciences of Ukraine in 2010]. Kyiv: Akademperiodika, 2011.
Zvit pro diialnist Natsionalnoi Akademii nauk Ukrainy u
2011 rotsi [Annual Report of the National Academy of Sciences of Ukraine in 2011]. Kyiv: Akademperiodika, 2012.
Zvit pro diialnist Natsionalnoi Akademii nauk Ukrainy u
2012 rotsi [Annual Report of the National Academy of Sciences of Ukraine in 2012]. Kyiv: Akademperiodika, 2013.
Zvit pro diialnist Natsionalnoi Akademii nauk Ukrainy u
2013 rotsi [Annual Report of the National Academy of Sciences of Ukraine in 2013]. Kyiv: Akademperiodika, 2014.
