CC BY
52
УДК 330.341.1:62
ПРОГНОЗ ОТРАСЛЕВОЙ СТРУКТУРЫ ПОТРЕБЛЕНИЯ РОССИЙСКОГО РЫНКА НАНОПОРОШКОВ Иваненко Е.М.
Филиал Дальневосточного Федерального государственного университета, 683031, г. Петропавловск-Камчатский, ул. Тушканова, 11/1 E-mail: [email protected]
В работе дается прогноз и развитие отраслевой структуры российского рынка нанопорошков.
Ключевые слова: нанопорошки, российский рынок, отрасль
(с) Иваненко Е.М., 2013
MSC 82D80
FORECAST INDUSTRY STRUCTURE OF CONSUMPTION OF RUSSIAN MARKET NANOPOWDERS Ivanenko E.M.
Branch of the Far Eastern Federal State University, 683031, Petropavlovsk-Kamchatsky, Tushkanova st., 11/1, Russia E-mail: [email protected]
The paper gives a forecast of the industry structure and development of the Russian market of nanopowders.
Key words: nanopowders, the Russian market, the industry
(c) Ivanenko E.M., 2013
Введение
Структура потребления нанопорошков в Российской Федерации находится в прямой зависимости от технологического развития потенциальных отраслей-потребителей
Существующие чрезвычайно малые объемы производства нанопорошков, ограниченный внутренний спрос и технологические особенности производства накладывает фактор неопределенности в прогнозах и оценках объемов потребления нанопорошков той или иной отраслью [1].
В структуре потребления можно выделить только перспективные на настоящее время отрасли-потребители, переживающие этап технологического развития, среди которых наиболее интересны: электроника, энергетика, металлургия, машиностроение, медицина и транспортная отрасль (рис. 1).
2007 год ^^2010 год 2015 год
Рис. 1. Прогнозный рейтинг российских отраслей-потребителей нанопорошков на 2007-2015 гг. [3]
Структура спроса и динамика развития российских отраслей-потребителей нанопорошков чрезвычайно сложна для анализа. Так, производство электронных изделий, в настоящее время, отстающее по многим показателям от мировых лидеров индустрии (менее 5% бытовых приборов реализуемых на внутреннем рынке оснащены электроникой российского производства, среднеевропейский показатель - 65%) особенно в технологической составляющей, в перспективе благодаря государственной поддержке способно на быстрый технологический скачок [2].
Для этой цели Правительством Российской Федерации была принята программа «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники на 2008-2015 г.г». Совокупное финансирование программы по источникам составит 187 млрд. руб. Основная цель программы к 2015 году - рост рынка российских электронных устройств до 300 млрд руб., технологический уровень производства - 45 нм.
Потенциальный объем потребления нанопорошков отраслью в случае достижения заявленной программой цели и сохранения динамики развития, существующих рыночных ниш оценивается экспертами 5,1-6,4 млрд руб. [4] (рис. 2, [3])
Энергетическая отрасль обладает существенным потенциалом в области промышленного внедрения группы нанопорошков, особенно в области ядерной и альтернативной, и, в частности, солнечной и водородной энергетики (адсорбция и хранение
Рис. 2. Текущие рыночные ниши потребителей российского рынка нанопродуктов
водорода на основе углеродных наноструктур, увеличение в несколько раз эффективности солнечных батарей на основе процессов накопления и энергопереноса в неорганических и органических материалах с нанослоевой и кластерно-фрактальной структурой, разработка электродов с развитой поверхностью для водородной энергетики на основе трековых мембран и т.д.). Существующие научные разработки позволяют использовать наноматериалы для совершенствования технологии создания топливных и конструкционных элементов и повышения эффективности существующего оборудования [5].
Кроме того, наноматериалы находят применение в тепловыделяющих и нейтронопоглощающих элементах ядерных реакторов. С помощью нанодатчиков обеспечивается охрана окружающей среды при хранении и переработке отработавшего ядерного топлива и мониторинга всех технологических процедур. Для управления качеством сборки и эксплуатации ядерных систем нанофильтры используются для разделения сред в производстве и переработке ядерного топлива [6].
Практическое применение диоксида титана, палладия ряда, других типов нанопорошков в энергетике снижает себестоимость производимой продукции по сравнению с аналогами на основе кремниевых полупроводников и увеличивает срок эксплуатации.
Однако научные исследования в области альтернативной и ядерной энергетики опережают развитие отрасли, потенциал использования в данной сфере нанопорошков существенно ограничен.
По оценкам экспертов потенциальный объем потребления нанопорошков отраслью находится в прямой зависимость от ее технологического развития. По оптимистичному прогнозу развития возможный рост потребления составит к 2015 году 6,4-6,7 млрд руб., в случае оправдания пессимистичных прогнозов составит примерно 1,4-1,6 млрд руб. [7].
Потенциал спроса на нанопорошки со стороны металлургической отрасли практически неисчерпаемый. Повышение механических характеристик сталей различных структурных классов на основе использования легирующих элементов - наиболее перспективная сфера применения нанопорошков в отрасли.
При условиях 5-го замещения наномодифицированием традиционного легирования и сохранения производственного потенциала отрасли на уровне 70-80 млн тонн, объем рынка нанопорошков в данном сегменте может составить до 150 млрд руб.
В настоящее время инвестированием проектов в области нанотехнологий занимаются только крупнейшие представители отрасли «Северсталь» и «Русал».
Наиболее перспективные отраслевые инвестиционные проекты нанотехнологической направленности:
• проект по изучению влияния нанопорошков тугоплавких соединений (нитридов, карбидов) на повышение механических и эксплуатационных свойств штрипсовых и конструкционных марок сталей (перспективе планируется организация производства созданной продукции на базе «Череповецкого металлургического комбината»;
• исследования в области улучшения механических свойств металла;
• исследование в области снижения себестоимости продукции посредством применения технологии инертного анода. Спецификой исследования является использование наноматериалов и, в частности, нанопорошка никеля в инертных анодах системы Ы1Ре204-Ре203-Ы1. Проводимые в данном направлении лабораторные исследования демонстрируют впечатляющие результаты. Благодаря применению нанопорошков удалось повысить прочность алюминия, а путем добавления нанопорошков в электролит для гальванического осаждения анодного покрытия добиться многократного повышения коррозионной устойчивости анода [4].
Машиностроительная и автомобилестроительная отрасли наиболее перспективные потребители нанопорошков. Экономический эффект от использования нанопорошков в производственном процессе носит синергетический характер. Соотношение затраты / прибыль приравнивается 1 : 5, что в несколько раз выше сходных показателей энергетической и электронной отраслей в совокупности [8].
По прогнозам РАН, оценивающей перспективы технологического развития отраслей, суммарная потребность в нанопорошках различных типов составит не менее 110 тыс. тонн в десятилетней перспективе. Емкость рынка фактически не ограничена. Так замена обычных порошков нанопорошками позволит увеличить ресурс режущих и обрабатывающих инструментов с помощью специальных покрытий и эмульсий. Использование нанотехнологий в разработке методов измерений и позиционирования обеспечит адаптивное управление режущим инструментом на основе оптических измерений обрабатываемой поверхности детали и обрабатывающей поверхности инструмента непосредственно в ходе технологического процесса и позволит снизить погрешность обработки с 40 мкм до сотен нанометров [5].
При стоимости отечественного станка около 12 тыс. долл. и затратах на модернизацию не более 3 тыс. долл. Равные по точности серийные зарубежные станки стоят не менее 300-500 тыс. долл. При этом в модернизации нуждаются не менее одного млн активно используемых металлорежущих станков из примерно 2,5 млн станков, находящихся на балансе российских предприятий.
За счет применения наноматериалов, более точной обработки и восстановления поверхностей можно добиться значительного (до 1,5-4 раз) увеличения ресурса работы автотранспорта, а также снижения втрое эксплуатационных затрат (в том числе расхода топлива), улучшения совокупности технических показателей (снижение шума, вредных выбросов), что позволяет успешнее конкурировать как на внутреннем, так и на внешнем рынках [9].
Одним из перспективных направлений применения нанопорошков в данной области является стройиндустрия, а именно создание наноалмазного режущего инструмента. К концу 2013 года в России планируется освоение промышленного производства алмазного режущего инструмента, которое способно обеспечить ежегодную потребность строительного комплекса страны не менее чем на 20%, а также экспорт в страны СНГ и дальнее зарубежье [10].
Прогноз роста потребления нанопорошков до 2020 года предприятиями отрасли колеблется от 240-410 млрд. руб. в натуральном выражении при постепенном наращивании спроса с 2012 года (индекс САй^.
Медицина и косметология являются одними из наиболее емких перспективных потребителей нанопорошков в мире. Российские фармацевтические и косметические компании не применяют нанопорошки в производстве. Исключение составляют единичные крупные компании, в основном холдинги. Позиционирование данных отраслей как потребителей нанопорошков основывается исключительно на прогнозе внедрения нанотехнологий, связанных с перспективными научно-исследовательскими разработками, среди которых выделяются:
• лечение рака посредством нанопорошка никеля и железа;
• применение нанопорошков серебра в качестве дезинфицирующих средств;
• производство биоцидных материалов;
• биопротезирование;
• создание тест-систем генодиагностики заболеваний человека [11], [12].
Среди транспортных отраслей широко применяющих нанопорошки в мире выделяются аэрокосмическая промышленность и авиастроение. Российские отрасли в данном конкретном случае не исключение. В дополнение к вышеозначенным отраслям можно обоснованно отнести также железнодорожный транспорт. По оценкам экспертов перспективный спрос на нанопорошки со стороны предприятий транспортных отраслей превысит 1,8 млрд руб. к 2015 году при условии реализации государством и крупными компаниями инвестиционных проектов нанотехнологической направленности [3].
Наиболее перспективными инвестиционными проектами, направленными на увеличение прочности конструкционных материалов, являются следующие:
• использование нанопорошков для покрытий, используемых в ракетных комплексах «Протон М»;
• разработки в области нанесения наноструктурированных покрытий, обеспечивающих упрочнение и антикоррозийную стойкость конструкционным материалам;
• производство керамического наноцемента или фосфатной керамики [13].
Среди представленных инвестиционных проектов наиболее перспективный - производство керамического наноцемента или фосфатной керамики [14].
Реализация проекта позволит заинтересованной в разработках компании РЖД решить комплекс технических проблем и создать собственную научно-техническую базу для модернизации отрасли. В перспективе керамический наноцемент может использоваться предприятиями отрасли в производстве высокопрочных шпал для скоростных железных дорог, железобетонных конструкций мостов и линий электропередач, тоннелей и подпорных стенок [15].
Библиографический список
1. Аналитическое агентство Abercade Consulting. URL: www.abercade.ru
2. Программа развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года // Министерство образования и науки Российской Федерации. URL: www.fasi.gov.ru
3. Федеральное Агентство по науке и инновациям. URL: www.fasi.gov.ru
4. Маркетинговая группа Techart-Research.Techart. URL: www.research.techart.ru
5. Отчетный доклад Президиума Российской Академии наук. Научные достижения Российской академии наук в 2008 году. М.: РАН, 2009.
6. Завьялов А.П., Зобов К.В., Обанин В.В., Соболева К.Н., Науменков В.А., Шибаев А.А. Функциональные материалы с использованием нанопорошков // Ин-т теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, г. Новосибирск. E-mail: [email protected]
7. Федеральный портал по научной и инновационной деятельности. URL: http://www.sci-innov.ru/
8. Нано-2011: сб. материалов IV Всерос. конф., Москва, 01-04 марта 2011 г. М.: ИМЕТ РАН, 2011. 574 с.
9. Модернизация экономики России и инновации. URL: http:// www.km.ru
10. Инновационные технологии в строительстве. URL: http://www.stroylist.ru
11. Инновационные технологии в медицине. URL: http://www.laserdoc.ru
12. Путешествие по мозгу. Нанотехнологии будут применять для борьбы с раком.
URL: http://www.innovationblog.ru
13. Инновационные технологии. Военная техника. Новости рынка высоких технологий.
URL: http://www.tb7.ru
14. Патрикеев Л. Нанобетоны // Наноиндустрия. 2008. №2. С.14-15.
15. Инновационные материалы и технологии в строительстве. URL: http://www.goodgoods.ru
Поступила в редакцию / Original article submitted: 13.04.2013
