Issuu on Google+

Обращение к читателям! Развитие нанотехнологий является приоритетной, важнейшей задачей для России. Только создание новой, наукоемкой экономики позволит стране компенсировать промышленные потери, понесенные в связи с развалом СССР, обеспечить востребованность фундаментальных исследований и сократить дисбаланс в народном хозяйстве, ориентированном в настоящее время на экспорт сырья. Нанотехнологии станут базой для создания в нашей стране высоких технологий в целом. Основа нанотехнологий – это фундаментальные исследования. Но при этом чрезвычайно важна активная финансовая и идеологическая поддержка научных исследований по нанотехнологиям. Это одна из целей, которая ставилась при создании журнала «Нанотехнологии Экология Производство». Считаю, что журнал станет эффективным инструментом установления и укрепления партнерских отношений между наукой, государством и бизнесом, будет способствовать консолидации усилий профессионалов на пути рационального решения проблем внедрения нанотехнологий в реальном секторе экономики. Желаю всем участникам журнала и читателям успешной плодотворной работы!

Алферов Ж.И., вице-президент РАН, лауреат Нобелевской премии


Содержание Устинов Владимир Васильевич – академик РАН, директор Института физики металлов УрО РАН Черешнев Валерий Александрович – академик РАН, директор Института иммунологии и физиологии УрО РАН, председатель Комитета Государственной Думы по науке и наукоемким технологиям Чеченов Хусейн Джабраилович – председатель Комитета Совета Федерации по науке и образованию Научно-производственный журнал «Нанотехнологии Экология Производство» №1 август, 2009 г. Журнал издается при информационной поддержке профильных комитетов Государственной Думы и Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации и Российской академии наук. Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций. Свидетельство о регистрации ПИ №ФС77-37013 от 29.07.2009 г. Редакционная коллегия: Алферов Жорес Иванович – председатель редакционной коллегии журнала «Нанотехнологии Экология Производство», вице-президент РАН, президент Академического физико-технологического университета РАН, депутат Государственной Думы Федерального Собрания РФ Алдошин Сергей Михайлович – вице-президент РАН, председатель Совета директоров институтов РАН, директор Института проблем химической физики РАН, член Президиума Научного центра РАН в Черноголовке Асеев Александр Леонидович – вице-президент РАН, председатель Сибирского отделения РАН, директор Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН Горбацевич Александр Алексеевич – член-корреспондент РАН, член Отделения нанотехнологий и информационных технологий РАН Горынин Игорь Васильевич - академик РАН, президент научный руководитель Центрального научно-исследовательского института конструкционных материалов «Прометей» Дудырев Анатолий Сергеевич – д.т.н., ректор Санкт-Петербургского государственного технологического институт, академик Международной академии наук высшей школы, Почетный доктор Федерального научного центра ГИПХ Ковальчук Михаил Валентинович – член-корреспондент РАН, директор РНЦ «Курчатовский институт», директор Института кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН, член Совета Общественной палаты РФ. Липанов Алексей Матвеевич – академик РАН, директор Института прикладной механики УрО РАН Меламед Леонид Борисович – член Наблюдательного совета РОСНАНО, генеральный директор ХК «Композит», президент ОАО «Эффортел», к.э.н. Петров Рэм Викторович – академик РАН, советник РАН, председатель Российского национального комитета по биоэтике Солнцев Константин Александрович – заместитель президента РАН, директор Института металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН Третьяков Юрий Дмитриевич – академик РАН, президент Нанотехнологического общества России

Шевченко Владимир Ярославович – академик РАН, директор Института химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН Шудегов Виктор Евграфович – заместитель председателя Комитета ГД по образованию, заместитель председателя редакционной коллегии журнала «Нанотехнологии Экология Производство», д. ф.-м. наук Научная коллегия: Вахрушев Александр Васильевич д.ф.-м.н., заведующий отделом механики и физико-химии гетерогенных сред Института прикладной механики УрО РАН Жабрев Валентин Александрович член-корреспондент РАН, заместитель директора Института химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН Скрябин Константин Георгиевич – академик РАН, директор Центра «Биоинженерия» РАН Хавкин Александр Яковлевич – д.т.н., главный научный сотрудник ИПНГ РАН, академик РАЕН Издательство: Медиа-группа «Нанотех» Учредитель: ООО «Альфа-PR». Директор: Рушана Рябова Главный редактор: Владимир Корецкий, к. ф.-м. н. Шеф-редактор: Сергей Веретенников Журналисты: Владислав Гулевич, Сергей Комаров, Лилия Ситдикова, Людмила Пушкарева, Влад Цыханский Реклама: Лариса Абрамова Руководитель отдела развития: Михаил Башков Специалисты отдела развития: Елена Матвеева, Гузалия Садыкова, Михаил Чураков Дизайн, верстка, pre-press: Наталья Драгунова Фото: Александр Нелюбин Адрес издательства: г. Санкт-Петербург, набережная Макарова, 2 Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН, Инновационно-технический центр «Наночастицы Наноструктуры Нанокомпозиты» Адрес представительства издательства в г. Ижевске: г. Ижевск, ул. М. Горького, 68, ТЦ «Дельфин», 2-й этаж, тел./факс (3412) 51-43-06, 93-03-20 e-mail: nano@nano99.ru, rusnano@bk.ru Отпечатано: Типография «АСТЕР», г. Пермь Тираж: 10 000 экз. Заказ №14076 Подписано в печать 10.08.09 Любое воспроизведение материалов или их фрагментов возможно только с письменного разрешения редакции. Редакция не несет ответственности за достоверность информации, опубликованной в рекламных материалах, рекламируемые товары и услуги подлежат обязательной сертификации. «Нанотехнологии Экология Производство», 2009 г. Журнал распространяется только по подписке.

Перспективы развития нефтегазовой наноиндустрии

Экспериментальная оценка токсичности и опасности наноразмерных материалов

Как получить деньги в РОСНАНО

Жорес Алферов: «За нанотехнологиями будущее. И это не обсуждается»..................................................................................... 10 Хусейн Чеченов: «Наука – стратегический ресурс России»...................................... 16 Дальнейшее развитие наноиндустрии в Российской Федерации.............................................................................20 ФЦП по развитию инфраструктуры наноиндустрии будет продлена на 2011 год........................... 28 Государственная значимость нанотехнологий...................................................................................................... 32 Подготовка специалистов в области нанотехнологий.......................................................................... 38

Инновационная экономика и акционерные соглашения: практика и перспективы применения.............................................. 46 Как получить деньги в РОСНАНО..................................................... 52

Пермский край открыл границы для проектов РОСНАНО................................................................................. 58 Разработка и применение нанотехнологий в авиационных двигателях нового поколения........................ 60 Гидроабразивостойкие центробежные газосепараторы для УЭЦН.......................................................................62 ОАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания» – наукоемкое предприятие Пермского края......................... 65


Содержание Мартенситные наноструктурированные стали в конструкциях забойных двигателей..........................66 О развитии нанотехнологий в Томской области.......................................................................... 68 Особая экономическая зона г. Томска – стартовая площадка для развития наноиндустрии................................................ 72

Президент России: Мы даже в условиях кризиса должны заниматься развитием нанотехнологий, а не снижать инвестиции в эту сферу.

мстердам

Gloriad, GRID, AMS-X

Наногетероструктурная СВЧ-электроника пропуск к информационному обществу XXI века............................................................................ 74 Компания ЭлеСи – разработчик и производитель электроники..............75 Нано-Центр Томского политехнического университета.......................................... 76

GEANT NORDUNet

10 Гб/с.

Организация патентно� лицензионной деятельности

Стокгольм

Калининград

ВСЕГО 49 регионов

Санкт-Петербург Петрозаводск

Великий Новгород

Тверь Вологда Ярославль Владимир Нижний Новгород Белгород Воронеж Троицк Чебоксары Саранск Казань а Тамбов Пермь -на-Дону Ульяновск Ижевск Екатеринбург раснодар Саратов Волгоград Самара Майкоп Тюмень Уфа Ставрополь Челябинск Нальчик Оренбург Назрань Тула

Омск Махачкала

Яркутск

Томск Красноярск

Новосибирск

1 гб/сек Благовещенск

Кемерово Барнаул

Хабаровск Иркутск Улан-Удэ

Нанобиотехнология выращивания растений................................................ 108

Рушана Ханифовна Рябова, директор издательства журнала «Нанотехнологии Экология Производство» Главный вызов для России - старые проблемы Нового Света................................................. 114 Нанотехнологическое сердце Европы.................................................................... 120

Сверхпроводимость: Опыт создания высокотехнологичного производства в ОАО ЧМЗ................................................................................ 80

Москва

Владикавказ

«Эффект лотоса» в автомобильной промышленности................................................................. 103

Удмуртия на пути к наноиндустрии............................ 78

Хельсинки

10 Гб/с.

Перспективы развития нефтегазовой наноиндустрии.................................... 98

Нанотехнологии и новая эра электролитических конденсаторов................................... 84

Владивосток

Экспериментальная оценка токсичности и опасности нано-размерных материалов................ 86 Как совместить технологический прогресс с экологическим.................................................................................90

Нанотехнологии прекрасны,

Угроза наноtech, или Новая гонка вооружений..............................................

Сверхпроводимость:

94

но опасны

нанотехнологии и термояд

Нанотехнологии в сельском хозяйстве

«Для того чтобы стать сильными, надо быть современными», – говорит Президент России Дмитрий Анатольевич Медведев. Нет новых технологий - бизнес и даже целое государство обречено на застой, поглощение или ликвидацию. Это может затянуться на годы, но результат неизбежен. Чтобы выжить в современных условиях, необходимо чтобы как минимум 20-25% производимой продукции содержали инновации. Поэтому главная цель журнала «Нанотехнологии Экология Производство» – это маркетинговое продвижение научных идей, наукоемкой продукции и нанотехнологий, реализованных предприятиями и институтами. Меценаты помогают людям искусства. Это тоже хорошо, но больше напоминает хобби. Вкладывать деньги в науку должно стать модным и престижным моментом для крупного и среднего бизнеса. Это и есть социальный бизнес, когда коммерциализация новых технологий и полученная в результате прибыль поднимают на качественно новый уровень общество в целом. Отсюда еще одна цель нашего журнала - повышение имиджа предприятий и их руководителей, активно внедряющих новые технологии. Они уже сегодня определяют завтрашний уровень жизни всех нас, а реализованные ими проекты станут основой экономического процветания нашей страны в будущем. Новое издание - это место для конструктивного обсуждения важных стратегических вопросов развития России. Уверены, что журнал «Нанотехнологии Экология Производство» станет эффективным инструментом для решения поставленных задач и достижения наших общих целей.


Федерализм

Сумма нанотехнологии: обмен бизнес-удобств на интеллектуальные ценности

№1 август'2009

Инвестиции в нанотехнологии приравнены президентом к инвестициям в детство и в биотехнологии. Дмитрий Медведев взял под личный контроль стратегические направления развития интеллектуальной экономики в России.

6

Когда-то войны и геополитическое соперничество подталкивали развитие науки и, как ни странно, ее коммерциализацию. Борьба за космос, первообладание супероружием (даже не Vergeltungswaffe, а скорее Drohungswaffe) заставляли передовые страны инвестировать в интеллектуальную экономику. И только со-

На уровне разработок все идет неплохо. Сохраняется высокий потенциал научной школы, образовательной. Но как только речь заходит о коммерциализации, мы сразу же теряем огромное количество очков.

Мы даже в условиях кризиса должны заниматься развитием нанотехнологий, а не снижать инвестиции в эту сферу. Тем более что как раз кризис, может быть, даже предосталяет некоторые вполне очевидные дополнительные возможности. вершенно необъяснимо последние два десятка лет цивилизованный (и не совсем) мир благодушно впадал в космополитизм. Или, по крайней мере, делал таковой вид. А мы этому верили – усиленно внедряли систему «купи-продай под открытым небом», раздавали технологии и организовывали утечку мозгов. Рост цен на энергоносители подкреплял эту веру. Кризис все расставил по своим местам – война идет. Война за потребителя и за востребованность национальных экономик.

Нанотехнологии = национальная безопасность Сколько бы критики ни горячились на тему нанотехнологий, дескать, это пиар и спекуляция, тем не менее, акценты государство расставляет правильно. И те сигналы, которые Президент России Дмитрий Медведев направляет общественности, в том числе и деловой, должны сделать свое дело. Страна либо построит инновационную экономику, либо 140 миллионов россиян потеряют контроль над 17 млн. квадратных километров. А это уже вопрос национальной безопасности. Кстати, в опубликованной 13 мая текущего года на сайте президента «Стратегии национальной безопасности Российской Федерации до 2020 года» есть строчка, посвященная нанотехнологиям. В разделе национальной безопасности в сфере здравоохранения и здоровья нации речь идет о необходимости государственной поддержки перспективных разработок в области фармацевтики, биотехнологий и нанотехнологий в соответствующих целях. И совершенно не случайно, что особую роль нанотехнологий отметили именно как элемент повышения здоровья нации. Инвестиции в человека – наиболее эффективное вложение средств. Причем бизнес, ориентиро-

Сигналы, которые Президент России Дмитрий Медведев направляет общественности, в том числе и деловой, должны сделать свое дело. Страна либо построит инновационную экономику, либо 140 миллионов россиян потеряют контроль над 17 млн. квадратных километров.

ванный на «извлечение прибыли», оказывается бессилен. Уместно будет процитировать выступление Президента России Дмитрия Медведева на церемонии вручения Государственных премий Российской Федерации 2008 года: «Мы уверены, что сегодня необходимо новое, я бы даже сказал, радикально иное отношение общества к детству. Детство сегодня – это колоссальный инновационный ресурс развитых стран. Эксперты считают, что инвестиции в детство на долгосрочной основе с лихвой окупаются для общества. И действительно, мы считаем, что детство должно стать одним из приоритетных направлений инвестирования вместе с биотехнологиями, вместе с нанотехнологиями. Ведь именно человеческий потенциал, именно качественные характеристики нации, именно готовность нового поколения отвечать на вызовы будущего – это то фундаментальное, что сохранит и сделает Россию одним из лидеров мира». То, что нанотехнологии по эффективности приравнены к проекту «Детство» - знаковое заявление. В эпоху дикого накопления капитала инвестициям в человека, равно как и науке, значение не придавалось. Получили банановую республику, поставляющую на мировой рынок по сходной цене человеческий материал и технологическое наследие былых эпох.

Великолепная пятерка Президент России Дмитрий Медведев взял под личный контроль развитие нанотехнологий. В ходе своего выступления на пленарном заседании Петербургского международного экономического форума он определил пять направлений инновационного развития России. «Какие направления я предлагаю взять для работы? Их пять – по разным соображениям: и потому что приоритетов не должно быть много, и в силу некой символичности любой цифры. Первое направление – это энергоэффективность и энергосбережение, в том числе вопросы разработки новых видов топлива. Второе – ядерные технологии. Третье – космические технологии, прежде всего связанные с телекоммуникациями, включая, конечно, и ГЛОНАСС, и программу развития наземной инфраструктуры. Четвертое – медицинские технологии, прежде всего диагностическое оборудование, а также лекарственные средства. И пятое – это стратегические информационные технологии, включая вопросы создания суперкомпьютеров и разработки программного обеспечения». Все они так или иначе связаны с нанотехнологиями и в принципе охватывают все стратегические направления развития современной науки и экономики. Конечно, можно парировать, что одно дело сказать, другое - сделать. Но зависит-то все от самих людей – представителей бизнеса и науки. Первым можно заниматься, как ранее, налаживанием «экспортно-импортносырьевой экономики» и дожидаться очередного кризиса или введения внешнего управления над добывающими территориями и транспортными системами со стороны преуспевающих геополитических систем. Еще паратройка скандалов с транспортировкой газа - и такой вопрос может возникнуть автоматически. Вторым можно по-прежнему становиться «жертвами» headhanter-ов - благо, Россия богата светлыми головами. А можно, и даже следовало бы, прислушаться к президенту и включиться в процесс коммерциализации высоких технологий, перехватив инициативу перехода от «кремниевой», постиндустриальной экономики к нанороботизации жизни. «Мне бы хотелось, чтобы наше сотрудничество с каждым годом становилось все более и более высокотехнологичным, чтобы мы развивали свои технологии за счет ко-

№1 август'2009

Федерализм

7


операции с европейскими технологиями, и наоборот. Поэтому и биотехнологии, и информационнотелекоммуникационная сфера, и нанотехнологии, и различного рода венчурные проекты в области IT, в области современных научных подходов для нас исключительно важны. Но при этом мы, конечно, продолжим наши контакты и в традиционных сферах, чем сильна Российская Федерация», - сказал президент, выступая перед представителям деловых кругов Нидерландов. Только не надо Западу и Востоку обольщаться насчет слов российского президента о необходимости технического сотрудничества. Сотрудничество должно быть именно высокотехнологичным и взаимовыгодным. Симметричным, а не по принципу интеллектуального безвозмездного донорства.

№1 август'2009

Экономическая «ткань нанотехнологий». Верхи уже могут, а бизнес пока не хочет

8

Основная проблема на сегодняшний день – это коммерциализация научных результатов и отсутствие интереса со стороны бизнеса. «Мы постоянно встречаемся и обсуждаем инновационную экономику. На уровне разработок, на уровне индивидуальных решений все идет неплохо. И сохраняется высокий потенциал, который когда-то был создан нашей научной школой. Образовательная школа не потерялась. Но как только речь заходит о коммерциализации, мы сразу же теряем огромное количество очков. Причем в этом смысле мы уступаем в конкурентной борьбе почти всем государствам. Как этот разрыв преодолеть? Это самое сложное», - говорит Президент Дмитрий Медведев. Один из механизмов – налоговое стимулирование. «Но не все, - подчеркивает президент. - Да, налоговые стимулы – вещь сложная, всегда упираются, допустим, Министерство финансов, но в целом мы какие-то шаги сделали в этом направлении; может быть, сделаем еще какие-то дополнительные вещи». Снижение налогового бремени – это, конечно, неплохо, но для бизнеса главное, чтобы была очевидна возможность достижения главной цели любого коммерческого предприятия – прибыли. «Основное, на мой взгляд, сейчас самое слабое звено – каким образом мотивировать бизнес к этой работе? Бизнес пока плохо на это реагирует, реально плохо. Бизнес не хочет заниматься венчурными проектами, не

Медведев Д.А.: Человеческий потенциал, именно качественные характеристики нации, именно готовность нового поколения отвечать на вызовы будущего – это то фундаментальное, что сохранит и сделает Россию одним из лидеров мира.

хочет рисковать. Почему я говорю не про кризис? Конечно, всем плохо во время кризиса, там свои закономерности. Я говорю про обычную ситуацию, когда все нормально, стерильно. Все равно вытолкнуть бизнес именно в такие вопросы чрезвычайно тяжело. Может быть, он у нас избалован тем, что все-таки у нас действительно есть другие возможности в стране. Гораздо проще заниматься торговлей или, скажем, развитием какого-то сырьевого кластера, заниматься тем же самым промышленным сегментом. Это все важно, и это все нужно. Но вот именно в этом направлении пока мотивировать бизнес, надо признаться откровенно, государству не удалось», - говорит Дмитрий Медведев.

Цитируем президента далее: «Попытка решить проблему развития инновационной экономики или создания инновационной экономики и развития, скажем, ИТ-индустрии за счет создания крупных компаний вряд ли достигнет своего успеха. Мы создали, скажем, госкорпорацию по нанотехнологиям. Это такой инструмент, который где-то работает, где-то пока вообще не работает. Но самое главное, что он не создает ткань. Это просто одна большая структура, у которой довольно много денег, которые еще нужно понять, как правильно истратить, чтобы потом не упрекнули в том, что они ушли куда-то в песок. А речь идет, конечно, прежде всего, о малых и о средних компаниях. Если они не заработают, ничего не произойдет – это понятно». И здесь, конечно, стратегическим инвестором должно быть государство. В отличие от бизнеса оно может реализовывать растянутые во времени проекты. Практика как советского, так и недавнего прошлого это подтверждает. «В этом смысле эти бизнес-инкубаторы очень важны. Но проблема в том, что они тоже работают у нас довольно посредственно. В Москве, например, работают, я смотрел. В некоторых городах тоже работают. Но это там, где, может быть, денег побольше, где можно инфраструктуру этого бизнес-инкубатора повесить, скажем, на бюджет субъекта федерации. Если им самим приходится скидываться, этим малым и средним бизнесменам, все уже гораздо сложнее», - говорит президент. Вполне возможно, что созданием «бизнес-ткани» для развития нанотехнологической экономики займется РОСНАНО. По крайней мере, в ходе встречи Дмитрия Медведева с Анатолием Чубайсом это прозвучало. «Вопервых, конечно, мы даже в условиях кризиса должны заниматься развитием нанотехнологий, а не снижать инвестиции в эту сферу. Тем более что как раз кризис, может быть, даже предоставляет некоторые вполне очевидные дополнительные возможности. И, во-вторых, наша задача не должна ограничиваться созданием РОСНАНО действительно крупной государственной структуры, размещающей крупные заказы. Самое главное сейчас - создать уже соответствующую «ткань» – малый и средний бизнес для первых проектов, которые в конечном счете будут базой для более крупных проектов. И в этом смысле роль государственной корпорации существенна».

№1 август'2009

Федерализм

9


Власть

Жорес Алферов:

№1 август'2009

«За нанотехнологиями будущее. И это не обсуждается»

10

За разработку полупроводниковых гетероструктур и создание быстрых опто- и микроэлектронных компонентов ему была присуждена Нобелевская премия по физике. Изобретения, сделанные им и его коллективом, стали основой для создания современного информационного общества. И сейчас, по мнению мирового ученого, качественная структурная перестройка промышленности необходима для того, чтобы уровень производстенных отношений был приведен в соответствие с уровнем научных знаний и представлений. В настоящее время вице-президент РАН, руководитель секции нанотехнологий Отделения нанотехнологий и информационных технологий РАН, председатель Санкт-Петербургского Научного центра РАН (СПб НЦ РАН), председатель СанктПетербургского физико-технологического научно-образовательного центра РАН, депутат Государственной Думы Российской Федерации продолжает заниматься развитием созданных им технологий, ведет активную работу по возрождению науки в стране, что невозможно без воспитания нового поколения ученых. Им был основан Санкт-Петербургский физикотехнологический научно-образовательный центр РАН, который, по его словам, реализовал первоначальный план Петра Первого при создании академии - объединить под одной крышей учеников, студентов и ученых. Тот факт, что Нобелевская премия была получена российским советским ученым именно за разработку в области нанотехнологий, означает, что Россия имеет все шансы занять достойное место среди развитых стран за счет развития современной и интеллектуальной экономики.

В своих выступлениях Нобелевский лауреат Жорес Алферов, объясняя суть своего открытия, приводит неординарное сопоставление. Раньше, изучая природу вещества, человек стремился понять природу, то есть то, что создано Богом, а создание гетероструктур - это ситуация, когда человек впервые создал то, чего в природе нет. По сути, Жорес Алферов стал одним из первых, кто фактически занялся нанотехнологиями.

Алферов Ж.И., вице-президент РАН, лауреат Нобелевской премии

Необходимо максимально поощрять междисциплинарность, интегральность исследований в области нанотехнологий, ибо именно здесь рождаются наиболее важные результаты в современных условиях. Именно на это сейчас необходимо ориентировать наше высшее образование, особенно аспирантуру и магистратуру.

- Жорес Иванович, что могут дать России нанотехнологии с точки зрения экономического эффекта? - Мы говорили всегда, и в советское время, и сейчас, что основная экономическая задача общества – это повышение качества жизни человека и выход на уровень ВВП на душу населения, соответствующий уровню передовых стран. В настоящее время мы отстаем по этому параметру от лидеров экономики в пять, семь, в восемь раз. Совершенно очевидна простая вещь: развивая сырьевую экономику, то есть увеличивая объем добычи нефти, газа, металлов, развивая традиционные отрасли, можно увеличить ВВП на 20, 30 процентов. Максимум в полтора-два раза, но невозможно увеличить в четыре, пять, в восемь раз. Выйти на современный уровень жизни, адекватный социальным и гуманитарным требованиям, мы можем, только развивая другую экономику - экономику знаний, экономику, основанную на науке, наукоемких технологиях, в том числе и инвестируя в нанотехнологии. Я - один из людей, которые считают, что нанотехнологии нужно развивать в России и они станут базой для создания у нас высоких технологий, а также построения «экономики знаний» в целом. Неслучайно я согласился в Академии наук перейти из Отделения физических наук в Отделение нанотехнологий и информационных технологий РАН, где создали новую секцию - нанотехнологий. - Очевидно, что классический бизнес не заинтересован вкладывать в науку. Его основная цель - извлечь прибыль. Причем с минимальным риском и в кратчайшие сроки. С другой стороны, практически вся экономика сосредоточена в руках бизнеса. Аналогичная ситуация и на Западе. Об этом недавно говорил Барак Обама, выступая перед национальной академией наук США. Как найти баланс между насущными интересами и стратегическими и создать условия для построения «экономики знаний»? - Здесь в первую очередь необходима поддержка государства. Даже очень зрелый бизнес США и Западной Европы не стремится подд��рживать науку, особенно фундаментальную. В свое время у меня была общественная должность в Европе – президент европейского материаловедческого форума. Мы занимались изучением взаимодействия бизнеса и науки в США. Европа очень болезненно переживает тот факт, что, будучи родиной науки, альма-матер, исторически

давшей очень многое нашей культуре, в тридцатке лучших университетов мира ее представляют всего 3-4, и то по старому бренду – Оксфорд, Кембридж, Сорбонна, Цюрих, потому что там учился Эйнштейн. Как же так получилось? Мы изучали вопрос планирования бюджета на науку в США на опыте 20-ти самых передовых университетов. Так, 50-60% - финансируется из федерального бюджета, 20-30% — бюджеты штатов и 10-15% - частные инвестиции. В итоге получается, что государство дает 70-90% научного бюджета и только 10-15 - бизнес.

Российский бизнес, даже когда он станет более цивилизованным, будет давать деньги, прежде всего, на насущные потребности, а стратегические направления придется финансировать государству.

- Исходя из принципов рыночников — если наука востребована экономикой, то и деньги будут. Может быть, для того, чтобы бизнес начал инвестировать в науку, необходимо разделить прикладную и фундаментальную? Есть же корпоративные исследовательские центры. - Если наука востребована экономикой, то должны быть задействованы не только прикладные исследования, но и фундаментальные науки. Есть подобные предложения, рожденные в чиновничьих кабинетах, - реструктурировать научные организации, в том числе академические институты, чтобы разделить прикладные и фундаментальные исследования. Первые якобы будут финансироваться бизнесом, вторые - получать деньги из бюджета. Так не получится. Простите, еще вчера, скажем, моя лаборатория вела чисто фундаментальные исследования квантовых точек, а сегодня на основе этих разработок появился принципиально новый

и чрезвычайно перспективный тип полупроводникового лазера, востребованный экономикой. А завтра мы снова будем заниматься чисто базовыми фундаментальными исследованиями по ансамблю квантовых точек. Другое дело, что прикладные исследования нужно финансировать не только за счет государства. Несколько лет назад меня пригласили прочитать доклад на открытии всемирного конгресса в Сингапуре, где я посещал различные институты. Бюджет двух «прикладных», по нашим представлениям, институтов, в которых я побывал, - института микроэлектроники и института информационных сред - составляет по 25-30 млн. долларов в год. Совершенно небольшие организации - по 200 человек каждый. В беседе с руководителями выяснилось, что их бюджеты формируются на 90% за счет государственных средств и на 10% за счет ассигнований представителей промышленности, то есть бизнеса. Я го-

№1 август'2009

Власть

11


12

Власть

ворю, ну позвольте, такая мощная электронная промышленность в Сингапуре, почему же только 10%? Ответ обоих директоров был одинаковым: промышленность дает деньги на то, что ей нужно сегодня, а государство финансирует то, что понадобится бизнесу завтра. Вот и наш бизнес, даже когда он станет более цивилизованным, будет давать деньги, прежде всего, на насущные потребности, а стратегические направления придется финансировать государству.

Если наука востребована экономикой, то должны быть задействованы не только прикладные исследования, но и фундаментальные науки.

- Какова ситуация в России и какие у нас шансы в области нанотехнологий? - Любое государство, будь то США или Россия - основной инвестор в науку. Другое дело, что для наноиндустриализации, кроме денег, необходимо наличие инструментария, то есть мощной научной школы. Я считаю, что основа нанотехнологий в целом - фундаментальные исследования. Научные школы в России пока еще существуют и работают. Наша заслуга в том, что, несмотря на очень трудные годы, мы сохранили такую организацию, как Академия наук – высшую и уникальную! - научную и образовательную структуру России. Ее хотели уничтожить в 90-е годы как «наследие царского режима». От нее пытались избавиться как от «наследия тоталитарного режима». Для ее сохранения я согласился пойти депутатом в Государственную Думу. Ради сохранения Академии наук мы иногда шли на компромиссы с властью, но никогда со своей совестью. И если сейчас выберем правильно направление (а нанотехнология – правильно выбранное направление), если мы поддержим именно те учреждения, те школы и те направления, которые имеют достаточный потенциал, если вопрос об этой поддержке будет решаться при активных консультациях с учеными, я думаю, мы имеем хорошие шансы. Все, что создало человечество, оно создало благодаря Науке. И если нашей стране суждено быть великой державой, то она ею будет не благодаря вере в Бога, в президента или в западные инвестиции, а благодаря труду ее народа, благодаря вере в знания, в науку, сохранению и развитию научного потенциала и образования. Что касается нанотехнологий, то мы развивали и осваивали эти принципы многие десятилетия. Целый ряд пионерских работ в этой области был сделан в нашей стране. Между прочим, в значительной степени и моя Нобелевская премия 2000-го года по электронике (полупроводниковые двойные гетероструктуры) и по ее основам была связана с нанотехнологиями.

- То есть у России есть свой исторический шанс? - В России есть научный задел в оптоэлектронике, СВЧ-транзисторах. Эти области основаны на исследованиях полупроводниковых гетероструктур, за которые наш коллектив получил Нобелевскую премию. Благодаря нашим исследованиям стало возможным создание современного информационного общества. На их основе построены оптические системы хранения и передачи информации, без которых невозможно представить современную компьютерную технику, сотовые телефоны и многие другие технические достижения. Отмечу, что систематические работы по изучению свойств полупроводников в нашей стране начались еще в 30-е годы прошлого столетия в Физико-техническом институте под руководством его основателя Абрама Федоровича Иоффе. Советскими учеными была создана теория выпрямления тока на контакте металлполупроводник, основанная на явлении

Очевидна простая вещь: развивая сырьевую экономику, то есть увеличивая объем добычи нефти, газа, металлов, развивая традиционные отрасли, можно увеличить ВВП на 20, 30 процентов. Но невозможно увеличить в четыре, пять, в восемь раз.

Выйти на современный уровень жизни мы можем, только развивая другую экономику экономику знаний, экономику, основанную на науке, наукоемких технологиях

туннелирования. В 1931 и 1936 годах советский физик Я.М. Френкель опубликовал свои замечательные работы, в которых он предсказал экситоны в полупроводниках, ввел сам это название и разработал теорию экситонов, а Е.Ф.Гросс экспериментально открыл экситоны в 1951 году. В настоящее время имеется огромный задел в Физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе РАН (ФТИ), в СанктПетербургском физико-технологическом научно-образовательном центре РАН (НОЦ), в ряде институтов Москвы и в Нижнем Новгороде. В стране возникла научная школа – мощная, разветвленная, развитая. Конечно, огромной трагедией для нашей страны является потеря электронной промышленности Советского Союза. Было отставание по некоторым позициям, прежде всего, по кремниевым интегральным схемам, но оно составляло 3-5 лет. Во многих других областях - в гетероструктурах, оптоэлектронике - мы часто начинали производство раньше, чем за рубежом. Предприятия электроники были во всех республиках страны, но в значительной степени базировались на мощной технологической базе, которую создали в Белоруссии. Я имею в виду компанию «Планар». Инициатором ее создания был талантливый инженер в области микромеханики Е. Онегин, которого я хорошо знал. Наши специалисты создали институт, конструкторские бюро, производство в Минске, большое количество предприятий в Белоруссии, России, Прибалтике. Однажды в 80-х министр электронной промышленности СССР В.Г. Колесников сказал мне: «Жорес Иванович, вы знаете, я сегодня проснулся в холодном поту». Я переспросил: «А что случилось?» «Мне приснилось, что нет «Планара». А если нет «Планара», то нет и электронной промышленности страны», – ответил он, потому что «Планар» обеспечивал производство литографического оборудования на мировом уровне. Белоруссия сохранила «Планар», но его мощность совсем не та без соответствующих филиалов и предприятий, а

уровень продукции не соответствует мировому. Но он выжил и работает. Другое дело, что в настоящее время чрезвычайно важна активная финансовая и идеологическая поддержка научных исследований по нанотехнологиям в институтах и лабораториях Академии наук, научных центрах и даже в частных компаниях, появившихся в последнее время. - И все-таки какие направления наиболее эффективны для российской науки и народного хозяйства? Сейчас много говорят о нанопорошках. - Нанопорошковые технологии существуют уже несколько десятилетий. Я думаю, что в наши дни увлеченность ими – это дань имеющемуся, американцы классифицируют это направление как простое. Развитие нанотехнологий - это не только создание новы�� материалов, структурированных с атомной точностью, когда вы укладываете атом к атому и получаете совершенно новые свойства! Но и понимание биологически возможным создание различного рода нанобиологических объектов, которые помогут понять природу человека и впервые появится возможность наблюдать в реальном времени за всеми процессами жизнедеятельности человеческого организма. Применительно к IT-технологиям, наиболее быстро развивающиеся нанотехнологии - это технологии молекулярной и газотранспортной эпитаксии с использованием процессов самоорганизации для получения квантовых точек, фуллеренные и наноуглеродные технологии. Мой хороший знакомый, японский физик Лео Эсаки, получивший Нобелевскую премию в 1973 г. и занимавшийся нанотехнологиями, гетероструктурами и сверхрешетками, дал прекрасное определение наноматериалам: «man made crystals», т. е. кристаллы, сделанные человеком, в отличие от материалов, которые существуют в природе. Их он назвал «God made crystals» сделанные Богом. Кристаллы, сделанные человеком, представляют собой материалы, которых нет в природе. Есть много искусственных кристаллов, но в природе существуют их аналоги. Гетероструктуры, вискеры - это материалы, не имеющие природной замены, у которых иные свойства, и рождаются эти иные свойства из технологии, когда мы укладываем атом к атому с высочайшей точностью. Основой развития современного материаловедения можно считать именно нанотехнологии, позволяющие создавать новые классы материалов не только полупроводниковых, но и других. Кроме материаловедческого направления, которое включает в себя и полу-

проводниковые материалы, углеродные нанотрубки и материалы, наноструктуры, получение высокоэффективных катализаторов, получение новых материалов, существует много иных направлений. В России проведены интересные исследования в разных областях. Например, очень хорошие работы по графену выполнены в Институте проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН в Черноголовке. - А в области энергетики? - В свое время я делал доклад на научной сессии Российской академии наук, посвященной энергетике, на тему альтернативных источников. Сегодня мы живем, конечно, за счет нефти, газа, угля, атомной энергии. Все это исчерпаемые источники энергии: нефти хватит на 40-50 лет, газа на 60-

70, угля — значительно больше. Кроме того, возникает масса экологических проблем. Трудно прогнозировать, как будет решена проблема термояда. Сегодня специалисты утверждают, что первый термоядерный промышленный реактор появится не раньше середины этого столетия. Но и лет пятьдесят назад делались оптимистические прогнозы, что термоядерная реакция будет укрощена человеком лет через 20-30. Поэтому я думаю, что у человечества на самом деле есть только один неисчерпаемый источник энергии - это Солнце. В конечном счете все будет сводиться к этому. Развитие солнечной энергетики, между прочим, очень тесно связано с нанотехнологиями, сегодня наиболее перспективный метод преобразования солнечной энергии это преобразование ее на основе по-

Мы изучали вопрос планирования бюджета на науку в США на опыте 20-ти самых передовых университетов. В итоге получается, что государство дает 70-90% научного бюджета и только 10-15% приходится на бизнес.

№1 август'2009

№1 август'2009

Власть

13


Власть

14

- Кроме финансирования и наличия научной школы, существует проблема подготовки кадров. Как быть в этом вопросе? - В истории XX столетия было два полностью инновационных проекта, в которых родились принципиально новые технологии: это Манхэттенский проект в США и создание атомного оружия в СССР. И решающим для их успеха было не огромное финансирование. Их победа связана с кадрами, трудившимися над их выполнением. Успех американского Манхэттенского проекта определил Адольф Гитлер, вынудивший многих ученых перебраться из Европы в Америку. Все ученые, трудившиеся над созданием американского ядерного оружия, занимались до этого фундаментальными исследованиями в области ядерной физики. Успех советского проекта определил А.Ф Иоффе, который непосредственного участия в создании бомбы не принимал, но вырастил советскую физическую школу. Этому способствовало постановление правительства 1945 года, резко повысившее зарплату научным сотрудникам и профессорско-преподавательскому составу. Приоритет фундаментальных исследований и подготовки кадров предопределил положительный результат работ по созданию советской ядерной бомбы. Тогда, в разрушенной войной стране создали новую индустрию и новые методы. Поэтому и для прорыва в области нанотехнологии необходимо, прежде всего, организовать подготовку высококвалифицированных исследовательских кадров. Частично эту задачу решает СанктПетербургский физико-технологический научно-образовательный центр РАН, который я возглавляю. Сейчас США, Япония, частично Китай и некоторые другие страны живут в постиндустриальном информационном обществе. В России высокотехнологическую индустрию, созданную за многие десятилетия, разрушили. Поэтому и у нас, в отсутствие индустрии, теперь тоже постиндустриальное общество, но, к сожалению, так называемое «информационное общество» пока еще находится зачаточном состоянии. И

Я думаю, что у человечества на самом деле есть только один неисчерпаемый источник энергии это Солнце. В конечном счете все будет сводиться к этому. Развитие солнечной энергетики, между прочим, очень тесно связано с нанотехнологиями. здесь главной проблемой стал разрыв в поколениях. Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН занимался работой с детьми в профильном лицее, обучал студентов соответствующего факультета Санкт-Петербургского Политехнического института (позднее - университета), поэтому в Физтехе этот разрыв был меньше. - Кроме разрыва в поколениях, существует проблема «утечки мозгов». Президент США Барак Обама недвусмысленно дал понять, что его страна начинает «охоту за головами». Как удержать молодых ученых? - Уезжать ученые будут всегда, все зависит от причин. Из СССР не уезжали, потому что не разрешали. Теперь у нас свобода, демократия. Из Европы в послевоенные годы ученые в большом числе перебирались в Америку, где были лучше условия. Важно, каков масштаб этого отъезда. Отъезд с возвращением, отъезд, который приводит к научному обмену, если не нарушается «критическая масса» научных сотрудников в стране, играет отрицательную роль, но последствия этого можно преодолеть. А когда количество отъ-езжающих нарушает баланс научных сил, то последствия могут быть необратимы. Надо отметить, что произошла утечка мозгов не только за рубеж, где они оказались в основном востребованными, но главный урон нанесла «утечка» мозгов внутри страны, которая ушла в коммерцию, в бизнес-структуры, в челноки, в бомжи

и др., т.е. для науки оказались ликвидированными. Чтобы удержать ученых, нужно выполнение нескольких условий. Одно из них совершенно естественное: должны быть условия для научной работы и внедрения получаемых результатов. Необходимо достаточное финансирование исследований, современное оборудование, близкое по мощности к производственному. Но еще важно, чтобы результаты исследований были востребованы экономикой. - Президент России Д. Медведев взял под личный контроль инновационную политику. На инвестиционном форуме он сформулировал пять принципов развития «экономики знаний». Что вы думаете по этому поводу? - За нанотехнологиями, или кванторазмерными технологиями, несомненно, будущее. И это не обсуждается. И очень хорошо, что наш президент это понимает. Необходимо качественно и принципиально пересмотреть вопрос финансирования науки и ее взаимодействия с бизнесом. Ранее мы говорили о деиндустриализации. Наши ученые ни в чем не уступают западным коллегам. Остается лишь вопрос применения научных открытий. А именно на этом Россию надо возрождать и создавать экономику и промышленность. Это непростая задача, но безусловная. Как сказал биохимик и физикохимик Арчер Джон Портер Мартин, все науки прикладные. А у нас с этим очень сложно. Без производства не будет финансирования исследований, без исследований не будет производства. Поэтому, для того чтобы нанотехнологии заняли свое место в реальном секторе экономики и начали приносить прибыль, необходим адекватный современным научным знаниям уровень развития промышленности и экономики. Это означает, что должен произойти серьезный рост не только финансирования научных исследований, но и инвестиций в производство. Наука развивается, когда она востребована экономикой. Иногда даже не так важна область применения. Вспомните, как развивалась атомная энергетика. Конечно, ни один ученый не пожелает своему открытию такого применения, как было использовано расщепление урана. Но вот что сказал мне ученый, дважды удостоенный Нобелевской премии, Джон Бардин, когда приезжал в Петербург на встречу нобелевских лауреатов: «Как было бы замечательно, если бы сейчас шла мягкая «холодная война».

№1 август'2009

№1 август'2009

лупроводниковых гетероструктур. Мы уже имеем батареи с коэффициентом полезного действия 30-35%, и в ближайшем будущем будем иметь и 40-45%, и где-нибудь через 2-3 десятилетия этот тип солнечной энергетики станет экономически сравнимым с другими типами получения энергетических мощностей.

15


Власть

Власть

«Наука - стратегический ресурс России»

№1 август'2009

Существует два ключевых момента, которые могут либо простимулировать развитие инновационной экономики, либо поставить на всех начинаниях крест. Речь идет о формировании нормативно-правовой базы, стимулирующей коммерциализацию новых технологий, и подготовке кадров. Предлагаем вашему вниманию интервью с Председателем Комитета Совета Федерации по науке и образованию Чеченовым Хусейном Джабраиловичем.

16

- Хусейн Джабраилович, какие законодательные инициативы готовятся в Совете Федерации для оптимизации инновационной деятельности и активизации развития нанотехнологий в России в плане налогового законодательства, таможенного, инвестиционного, а также регулирования вопросов, связанных с интеллектуальной деятельностью и защитой ее результатов? - Одним из важнейших вопросов создания инновационной экономики является формирование конкурентного рынка инноваций, основу которого составляет законодательство, регулирующее отноше-

Чеченов Х.Д., Председатель Комитета Совета Федерации по науке и образованию

ния в области закрепления, владения и распоряжения правами на объекты интеллектуальной собственности. Оно обеспечивает правовые условия для перевода инновационной деятельности в практическую плоскость, создает стимулы как для изобретателей и ученых, так и способствует активному вовлечению бизнеса в инновационный процесс. В настоящее время в профильном Комитете Совета Федерации завершается подготовка законопроекта «О результатах интеллектуальной деятельности и их защите», который уточняет рамочные положения базового законодательного акта - IV части ГК с целью непосредственного введения результатов интеллектуальной деятельности в экономический оборот, стимулирования развития и использования потенциала малых предприятий в научно-технической и инновационной сферах, формирования благоприятной среды для привлечения частных инвестиций в научно-техническую и инновационную деятельность и развития совместного финансирования инновационных проектов за счет бюджетных средств и средств частных инвесторов. Другая инициатива связана с внесением изменений в базовый Закон «О науке

Безусловно, госкорпорации не могут, да и не являются единственными институтами перевода экономики на инновационный путь. В той же области нанотехнологий, помимо ГК РОСНАНО, финансирование проектов осуществляется в рамках 4 ФЦП, в государственном оборонном заказе, специальных программах РАН и РАМН, РФФИ.

- Вы являетесь одним из сторонников укрупнения вузов — создания на их базе автономных учреждений. Что ожидается от этой инициативы в плане подготовки кадров для науки и наукоемкой экономики? И по какому в целом пути необходимо идти системе образования, чтобы страна была готова к вызову времени — отходу от сырьевой специализации к развитию мощной инновационной, нанотехнологической экономики? - Речь идет не столько об укрупнении вузов, это не самоцель, а необходимость разобраться в дееспособности более чем 3000 ныне имеющихся вузов, их десятков филиалов и переводе их в автономные учреждения (АУ). Современное законодательство закрепляет требование о создании в организационно-правовой форме автономного учреждения только одного вида высшего учебного заведения. Это обусловлено теми задачами, которые возложены на эти заведения – обеспечить интеграцию образования, науки и производства. Такая форма обеспечивает больше правомочий по распоряжению ресурсами федеральных университетов, а, следовательно, расширяет их возможности по способам решения этих разнообразных функций. В 2009 г. Министерством образования и науки планируется проведение конкурсов на реализацию проектов национальных исследовательских университетов. Всего планируется присвоение этой категории 15 университетам. Предполагается, что исследовательские университеты будут являться отраслевыми лидерами, реализующими инновационные программы в области образования, науки и коммерциализации результатов интеллектуальной деятельности. Логично, что более эффективно и оперативно распорядиться выделяемыми исследовательским университетам средствами смогут автономные учреждения. Однако это требование нормативно-правовыми актами пока не закреплено.

Согласно экспертным оценкам, наиболее высокий уровень российских разработок отмечается в области мембран и каталитических систем, композиционных и керамических материалов. Если говорить о путях модернизации системы высшего образования, то наряду с требованиями интеграции образования с фундаментальной и прикладной наукой, активного участия в инновационной деятельности следует особо отметить необходимость перехода к системе непрерывного образования, в том числе с использованием современных дистанционных информационнокоммуникационных технологий. Это потребует уточнения нормативно-правовой базы в области образования и формирования соответствующей инфраструктуры, стандартов и учебных материалов. - Уже в прошлом году просматривалась тенденция по сокращению госфинансирования науки. Что будет происходить в этой сфере в период развития мирового кризиса? - Как известно, в связи с экономическим кризисом в Бюджетный кодекс внесены нормы, позволяющие при значительном сокращении доходов вносить изменения только в показатели текущего финансового года без изменения параметров планового (трехлетнего) периода. Поэтому сейчас можно говорить только о 2009 г. А ситуация с финансированием науки такова. По всем разделам бюджетной классификации на фундаментальную и прикладную науку в 2009 г. будет выделено более 222 млрд рублей, что на 42% больше, чем в 2008 г. Конечно, это меньше, чем планировалось изначально (около 251 млрд руб.), но в целом тенденция роста государственных расходов на науку сохранена. В 2008 г. – 2,23% от бюджетных ассигнований федерального бюджета, в 2009 г. – 2,29%. Убежден, что при любых финансовых обстоятельствах на образование и науку необходимо выделять все необходимое, так как это стратегический ресурс России для реализации программы «2020». - В одном из своих выступлений вы отмечали, что в стране «не хватает квалифицированных менеджеров, которые смогли бы продукт интеллектуальной, инновационной деятельности

перевести в продукт, востребованный на рынке. Также мы пока не видим особого желания бизнес-сообщества заниматься коммерциализацией инноваций». Вы говорили о том, что для бизнес-структур необходимо создавать преференции, чтобы инновационные проекты стали интересными и выгодными для их деятельности. Какова сейчас ситуация? Что уже сделано в сфере законодательства, чтобы решить эту проблему? - Согласно статистике, в инновационной сфере действительно наблюдается определенная стагнация. В последние годы доля российских предприятий, внедряющих инновации, стабилизировалась на уровне 9,4%, что в 2-3 раза меньше, чем в Венгрии, Литве или Словакии. При этом доля инновационной продукции в общем объеме производства России сохраняется на уровне 5,5%. И это в условиях интенсивной работы исполнительной власти по созданию институтов и инфраструктуры инновационной системы. Основные причины такого положения кроются главным образом в отсутствии мотивации (стимулов) как для бизнеса, так и для разработчиков инноваций, в отсутствии достаточного количества подготовленных управленцев (менеджеров), способных и желающих сферу коммерциализации результатов интеллектуальной деятельности сделать своей специальностью. Попытки внести изменения в Налоговый, Бюджетный и Таможенный кодексы, направленные на предоставления льгот участникам инновационного процесса, предпринимаются регулярно. Однако их принятие невозможно без положительного заключения правительства. Реально с 1 января 2008 г. действует Федеральный закон № 195-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в части формирования благоприятных налоговых условий для финансирования инновационной деятельности». Эти изменения дают ряд льгот и преференций при реализации прав на результаты интеллектуальной деятельности; увеличения норматива отчис-

№1 август'2009

Хусейн Чеченов:

и научно-технической политике», направленных на поддержку государственного сектора науки». Адресованные всем участникам инновационной деятельности указанные инициативы будут способствовать развитию и нанотехнологий. Есть наработки по проекту федерального закона, относящиеся к корпоративному праву, призванные обеспечить защиту инвестора на всех этапах совместного проекта, поправки в закон №94-ФЗ, относящиеся к особенностям размещения заказов на НИР, изменений в налоговое законодательство для малого бизнеса, реализующего инновационные проекты, и некоторые другие разработки.

17


Власть

«Росатом» делает ставку на семь ключевых проектов,

коммуникационных технологий. Уже в настоящее время, используя системы спутниковой связи (например, VSAT-технологии) и глобальные распределенные системы передачи данных (Интернет), возможно обеспечить население самых отдаленных пунктов России возможностями в получении как образовательной, так и специализированной (консалтинговой) информации, необходимой для осуществления инновационной деятельности. Информационные технологии, составляющие ядро пятого и шестого технологических укладов, будут стремительно развиваться, вовлекая в инновационный процесс и в единое информационное пространство представителей всех субъектов, независимо от их удаленности от образовательных, научных и технологических центров страны.

связанных с созданием реакторов нового поколения на быстрых нейтронах, строительством реакторов малой и средней мощности, разработкой технологии производства топлива и обогащения урана, созданием сверхпроводников и опытного экспериментального варианта по термоядерному синтезу.

№1 август'2009

лений на научные исследования и (или) опытно-конструкторские разработки (далее - НИОКР), осуществленные в форме отчислений на формирование фондов финансирования НИОКР; учета средств, полученных из фондов поддержки научных исследований, при определении налоговой базы по налогу на прибыль организаций; коэффициента ускоренной амортизации для научных и образовательных организаций и некоторые другие. Этот закон является необходимым, но минимальным продвижением в сторону создания системы налогового стимулирования развития науки и инноваций.

18

- Одно из стратегических направлений в энергетике России - атомная генерация энергии. К сожалению, для нашей страны атомная энергетика ассоциируется с Чернобылем. Насколько сегодня атомная энергетика соответствует современным принципам экологии? Каково место нанотехнологий в этой сфере? Может есть какието конкретные примеры разработок последнего десятилетия, которые бы существенно повысили безопасность этой отрасли? - Стратегическим направлением развития атомной энергетики является замыкание ядерного топливного цикла. При этом решаются две основные задачи: обеспечение атомной энергетики надежной сырьевой базой за счет вовлечения в топливный цикл урана, а впоследствии и тория-238 и решение проблемы выделения, минимизации объема и окончательной изоляции, не находящих пока применения, радиоактивных продуктов, образующихся в процессе функционирования атомной энергетики. В результате замыкания цикла будет обеспечено наи-

более полное использование природных ядерных ресурсов (уран, торий) и искусственных делящихся материалов, образующихся при работе ядерных реакторов (плутоний и др.) Корпорация «Росатом» делает ставку на семь ключевых проектов, связанных с созданием реакторов нового поколения на быстрых нейтронах, строительством реакторов малой и средней мощности, разработкой технологии производства топлива и обогащения урана, созданием сверхпроводников и опытного экспериментального варианта по термоядерному синтезу. Поддерживая эти варианты, а также программу «ИТЭР», считаю, что надо уделить должное внимание и разработке атомной энергетики на базе ускорителей, при реализации которой были бы устранены три основных недостатка ныне используемых атомных технологий. - Одна из проблем России — несбалансированное развитие регионов.

Есть сырьевые регионы, есть промышленные регионы. Как решить эту проблему, чтобы была доступна не только информация, но и имелась возможность внедрения современных технологий во всех сферах жизни? - Каждый регион имеет свои неповторимые особенности, свои преимущества и свои ограничения. Это определяет его своеобразие, специализацию и уникальность. В этом нет ничего плохого. Важно правильно использовать свои преимущества. В условиях свободы перемещения людей, товаров, капиталов и информации концентрация этих ресурсов происходит в соответствии с известными экономическими законами. Речь, видимо, идет о другом, о доступности образования и знаний независимо от места жительства граждан России. Безусловно, в такой обширной стране, как Россия, этот вопрос чрезвычайно важен. Его решение, как я отмечал выше, связано с развитием систем дистанционного образования на основе информационно-

- Государство пошло по пути создания госкорпораций, которые по замыслу должны заниматься инновациями. С другой стороны, очень много говорилось, что государство неэффективно в экономике, в частности, в вопросах коммерциализации науки. Как вы считаете, это правильный путь или есть иные способы стимулирования бизнеса в части повышения наукоемкости экономики? - Следует отметить, что госкорпорация РОСНАНО является одним из институтов развития инновационной экономики в области наноиндустрии наряду с такими, как Инвестиционный фонд Российской Федерации, Росатом, государственная корпорация «Банк развития и внешнеэкономической деятельности», ОАО «Особые экономические зоны» и ряд других. Фактически ГК РОСНАНО выполняет функции инвестиционного фонда, поддерживающего перспективные проекты в области нанотехнологий на основе их независимой экспертной оценки. Инвестиционная деятельность корпорации ориентируется на софинансирование начальной стадии коммерциализации, когда возможности привлечения частного капитала ограничены в силу высоких рисков, рыночной

Чеченов Х.Д.: Одним из важнейших вопросов создания инновационной экономики является формирование конкурентного рынка инноваций, основу которого составляет законодательство, регулирующее отношения в области закрепления, владения и распоряжения правами на объекты интеллектуальной собственности.

и технологической неопределенности, да и прорех в законодательстве Российской Федерации. ГК РОСНАНО выходит из проекта, когда тот реализован и как только частный капитал проявляет готовность финансировать проект самостоятельно и осуществляет возврат ее инвестиций на заранее установленных условиях. По характеру решаемых задач и возможностям ГК РОСНАНО может вполне ориентироваться на международный опыт, в частности, агентства по развитию стратегических технологий DARPA при Министерстве обороны США. К сфере деятельности агентства относятся революционные высокоэффективные исследования и разработки в сфере национальной безопасности (например, Интернет). Безусловно, госкорпорации не могут, да и не являются единственными институтами перевода экономики на инновационный путь. В той же области нанотехнологий, помимо ГК РОСНАНО, финансирование проектов осуществляется в рамках 4 ФЦП, в государственном оборонном заказе, специальных программах РАН и РАМН, РФФИ и ряде других фондов. - Как вы считаете, какие основные прорывные идеи в области нанотехнологий могут ожидаться в ближайшем будущем и в каких отраслях? - Согласно экспертным оценкам, наиболее высокий уровень российских разработок отмечается в области мембран и каталитических систем, композиционных и керамических материалов. Несколько ниже оценки для нанотехнологий и наноматериалов, а также биосовместимых материалов. Среди технологий, по которым отставание России менее заметно, следует отметить формирование ультрамелкозернистой структуры в металлических сплавах методами интенсивной пластической деформации; сопряжение наноконтейнеров с биологически активными молекулами; высокоэффективные полимерные теплоизолирующие тепло- и огнестойкие материалы; покрытия и модификаторы; коррозионностойкие материалы и покрытия для экстремальных условий эксплуатации. По ряду направлений имеются реальные шансы быстрой реализации российских научно-технических заделов и получения конкурентоспособной продукции. К этим направлениям можно отнести упрочняющие инструментальные покрытия для машиностроения; кристаллические и наноструктурированные металлические материалы с повышенными конструкционными и функциональными свойствами для различных видов транспорта; фильтры и мембраны на основе наноматериалов для очистки воздуха, воды и ее опреснения.

№1 август'2009

Власть

19


Власть

Дальнейшее развитие наноиндустрии в Российской Федерации Шудегов В.Е.,

Шевченко В.Я.,

Шудегов В.Е.,

заместитель председателя Комитета ГД по образованию

академик РАН

заместитель председателя Комитета ГД по образованию

№1 август'2009

Создание новых материалов с заданными свойствами и развитие возможности их производства представляет собой ряд последовательных шагов в бизнес-развитии многих производств. Требования к технологиям завтрашнего дня прямо транслируются в возрастающие требования к химическим продуктам и материалам, например, к их внутреннему строению, цене, приготовлению и производству, влиянию на здоровье и на окружающую среду с точки зрения экоэффективности.

20

Наноиндустрия представляет собой междисциплинарную индустрию, результаты которой должны быть основаны на четком понимании природы наносостояния и глубоком применении химических принципов синтеза веществ для обеспечения потребностей производства наноматериалов, молекулярной биологии и физики конденсированного состояния. Четыре положения лежат в основе «химизации» наноиндустрии: • химия не поставляет сырье, химия основной источник инноваций в областях от легкой промышленности до энергетики и фармацевтики. Химические подходы обеспечат инновационные прорывы в России; • химия - ключевая наука для нанотехнологий, биотехнологии и технологии защиты окружающей среды. Химические

подходы дают возможность нахождения в центре новых технологий, которые подкрепляют экономику, основанную на знаниях; • оптимизация использования природных ресурсов и минимизация отходов и воздействия на окружающую среду возможна только с применением новых химических подходов, что приводит к улучшению инвестиционной политики развития; • химия обеспечит инновации в предприятия, основанные на использовании знаний по всей России, это сектор с высококвалифицированной рабочей силой, стимулирующей значительный рост благосостояния в России. Следовательно, химия обеспечит экспертизу и качество жизни. Ее развитие является движущей силой для инноваций различных технологий и дисциплин, обеспечивая знания, необходимые для усиления преимуществ традиционных технологий. Насыщение последних нано- и биотехнологиями приведет к созданию новых и улучшенных товаров для повышения качества жизни. Четкий междисциплинарный подход в рамках трех технологических областей, совмещаемый с взаимодействием в таких областях, как образование и обучение, необходим для успешного выполнения задач инновационного развития России. Нужно иметь в виду политические, социальные и структурные реформы, необходимые для усиления роли России в глобальном мире инноваций. Основная цель - убедить население России в выгоде от развития наноиндустрии. Особенно важным является утверждение того, что нанотехнологии ведут к улучшению благосостояния и появлению рабочих мест. Основные направления, которые не-

Нужно иметь в виду политические, социальные и структурные реформы, необходимые для усиления роли России в глобальном мире инноваций. Основная цель убедить жителей России в выгоде от развития наноиндустрии. обходимо развивать, - стимулирование поддержки инноваций и адресный социальный подход, связанный с новыми продуктами и процессами.

Главной фигурой наноиндустрии является человек в центре технологий, улучшение качества жизни Основным приоритетом инновационного пространства в области нанотехнологии являются: • наночастицы, нанокомпозиты, органо-неорганические гибриды, наноматериалы; • новые материаловедческие технологии, направленные на создание продукции наноиндустрии; • развитие аналитической техники; • компьютеризация материаловедения. Необходимо понять явления, которые появляются в нанометровом диапазоне, и создать наноструктуру и нанокомпозит, привить им новые свойства, которые позволят перейти к наноматериалу, т.е. фундаментальному пониманию взаимоотношения свойств. В связи с этим возникает необходимость в методах компьютерного моделирования, в аналитической технике и новой технологии. Необходимо сконцентрировать внимание на синтезе и функциях наночастиц, на наноструктурированных поверхностях, на наноструктурированных и нанопористых материалах. Развитие наноматериалов будет поддерживать инновации в химическом секторе и соответствующих областях производства, что в конечном итоге приведет к применению наноматериалов и биоматериалов в виде: • контролируемой реализации лекарств и продуктов питания;

• лечебной одежды и биоимплантантов в медицинской инженерии искусственных органов; • самоочищающихся антигрязевых покрытиях; • материалов (например, мембран, адсорбентов) для разделения биомолекул; • поверхностей и матриц для иммобилизации энзимов и рецепторов; • самоочищающихся поверхностей; • самоорганизующихся полимеров; • молекулярных датчиков на интерфейсах для связи персонального компьютера и контроля за биологической активностью человека; • новых биоматериалов. Главнейшим вопросом новых технологий является вопрос о кинетике реакций, их химизме, нуклеационных процессах и методах сборки материалов через диспергацию, модификацию и функционализацию наноматериалов. Важно учитывать, что воспроизводимость, точность и выход продуктов должны быть на уровень выше, чем сегодняшний индустриальный уровень. Наноматериалы не всегда демонстрируют такие же свойства, что и объемные материалы, из которых они были получены, и, следовательно, необходимо: • установить методы воздействия и механизмы действия наночастиц на человека и влияние наночастиц на окружающую среду; • разработать стандартизированные критерии в области здоровья, безопасности и окружающей среды для классификации наночастиц; • разработать международно утвержденные методики по токсикологии и окружающей среде; • разработать модели, которые связывают структуру, состав, химию поверхности и свойства с биотоксикологией. Краеугольным камнем является понимание феномена нанометрической шкалы и наличие инструментов для определения этих свойств путем контроля размера и структуры материалов, развития промышленного производства наноматериалов, наведения мостов между лабораторией и производством. Остановимся на основных направлениях работ в области наноиндустрии. Они могут быть следующими: 1. Фундаментальные исследования природы наноразмерного состояния: • проблема конвергенции неорганических, органических и биологических объектов в наномире; • проблемы нуль-, одно-, двух- и трехмерных наноструктур; • создание функциональных и конструционных наноструктурированных

№1 август'2009

Власть

21


№1 август'2009

покрытий; принципы самоорганизации наноразмерных систем и фрактальные структуры; • математические методы структурной кристаллохимии наноразмерных систем; • принципы коллоидной химии в наномире. 2. Химический синтез наночастиц и нанокомпозитов: • гидротермальный и сольвотермальный синтез; • золь-гель методы и темплантный синтез; • синтез из газовой фазы, методы испарения и конденсации; • методы осаждения и соосаждения; • современные методы диспергирования; • восстановление оксидов и других соединений из металлов, термическое разложение веществ; • методы атомной сборки. 3. Измерение свойств наночастиц, наноструктур и нанокомпозитов. «Диагностика и характеризация»: • электронная микроскопия высокого разрешения; • атомно-силовая микроскопия; • компьютерное моделирование наночастиц; • взаимодействие излучения с веществом и лазерная обработка наночастиц, влияние структурированных электромагнитных полей; • фемтосекундная спектроскопия*; • механические свойства (электропластичный эффект в нанокомпозитах); • проблема анализа сверхчистых частиц и идеальной поверхности; • наночастицы-маркеры; • вторичная ионная масс-спектроскопия и ионный микроанализ. 4. Научные основы химической технологии нанокомпозитов: • крупномасштабное производство углеродных наночастиц; • реакторы для получения малотоннажной продукции; • технология каталитических систем; • лекарственные препараты; • компьютерное моделирование процессов технологии; • технология элементов наноэлектроники; • биотехнология; • водородные топливные нанокомпоненты.

22

От умения создать наноматериал зависит эффективность нанотехнологии и стоимость конечного продукта Материаловедение имеет дело с конструированием и производством материалов. Это та область, где химия

Власть макромолекулы с мезопористыми оксидами, такими как кремнезем.

Металлорганические матрицы (сетки) Координационные полимеры и упорядоченные материалы с одно- двух- и трехмерной сеткой, образованные металлическими атомами, связанными с мультидентными органическими лигандами. Международное внимание к координационным полимерам резко возросло в последние десять лет. Благоприятная перспектива координационных полимеров состоит в том, что они связывают богатую органическую химию с неорганической химией на молекулярном уровне. Это соединение двух дисциплин создает потрясающе большую область для материалов, которые могут быть созданы. Эти материалы являются в большинстве случаев кристаллическими твердостями с одно- , двух- и трехмерной пористой сеткой с диаметром пор 1-5 нм. Они показывают высокую термическую устойчивость (вплоть до 500°С). Главная задача состоит в том, чтобы синтезировать и характеризовать новые структуры. Эти материалы имеют потенциальное применения как адсорбенты, молекулярные сита, катализаторы и другие.

Мезопористые гибридные материалы

играет центральную роль. Для реализации и рыночной оценки новейшей продукции с возрастающими и новыми функциональными возможностями должны быть развиты принципиально новые концепции методов синтеза, связанные со стоимостью производства. Эти концепции должны включать контролируемое производство наноструктурированных функциональных поверхностей через самоорганизацию, производство наноструктурированных (или пористых) материалов и интеграцию наноматериалов в высокосовершенные продукты. Решающим фактором в получении наночастиц явля��тся предотвращение агломерации/агрегации во время их синтеза. Методы и приемы, которые стабилизируют свежеприготовленные наночастицы (первичные частицы) без потери их поверхностной функциональности или свойств, необходимых для исследования. Исследование влияния поверхностного химического состояния и функционализация свойств изолированных наноматери-

алов откроет новые пути контролируемого синтеза. Это приведет к возможности создавать закрепленные функции/свойства в материалах и в линиях производства. Понимание и объединение процессов в самоорганизующихся системах для управления производством и для развития новых методов производства откроет новые пути для промышленности биопродуктов.

Наноструктурированные гибриды и полимерные материалы Гибридные органо-неорганические материалы присутствуют в неорганической, полимерной и органической химии. Движущей силой их создания служат потребности для катализа, селективного разделения и очистки, химические и биологические сенсоры и оптокоммуникации. Этот круг материалов включает дисперсию неорганических материалов в органической (полимерной) матрице и наоборот. К ним также относятся металлорганические матричные материалы и

Идея мезопористых гибридных материалов состоит в том, чтобы ввести большую молекулу в сетку микропористого материала. К мезопористым гибридным материалам можно отнести: • мезоорганизованные прозрачные стекловидные ксерогели, полученные при высушивании первой генерации дендримеров - двухфазные системы; • амфифилические блок-сополимеры, содержащие гидрофильные и гидрофобные блоки, которые широко используются как темплаты для мезоструктурированных и мезопористых материалов. Они основываются на окиси полиэтилена и окиси полипропилена.

Материалы для наноразмерных сенсоров Молекулярные и полимерные полупроводники и проводники недавно стали субъектом пристального исследовательского усилия с целью преодоления монополизма кремния и неорганических материалов в целом в электронике. Эти усилия привели к обнаружению ряда свойств органических материалов: • структурной гибкости и легковесности; • потенциальной низкой стоимости и

больших объемов производства; • производству при низких температурах и на сравнительно новой технике; • наноморфологической контролируемости больших объемов производства. Ключом в данном направлении должна быть возможность идентификации и характеризации полимеров и неорганических материалов с необходимым набором свойств (сопротивление, электромиграционное сопротивление и самоорганизация) для использования в качестве сенсоров. Наноструктурированные материалы для сенсоров создаются для оптимизации чувствительности и селективности при определении в малых образцах. Однако уровень чувствительности и селективности, который должен быть достигнут, требует значительных исследовательских усилий. Например, способность к анализу большого числа образцов в одном сенсоре с широким диапазоном.

Материалы для микроэлектроники Будущий интегрированный круг технологий будет нуждаться в материалах для чипов, которые должны иметь низкое сродство к кремнию и способность к печатанию кодов и микросхем. Ряд таких продуктов имеет коэффициент термического расширения больше, чем подложка, что приводит к возникновению напряжений на границе их раздела. Наноразмерный фактор и органические подложки должны быть сочетаемыми, возникновение напряжений и электрических потерь в таких материалах может быть критическим. Некоторые наноматериалы имеют уникальные механические свойства, которые могут вызвать возникновение напряжений, поэтому необходима работа по согласованию свойств материалов для микроэлектроники. Некоторые материалы в малых концентрациях, такие как наноглины, могут диффундировать через полимеры, так что соединение материалов с разными механическими и электрическими свойствами может быть непригодным для целей создания новых микрочипов. Рынок требует, чтобы как общепринятое так и пошаговое изменение технологии должно быть обосновано в реальном производстве. Эти новые модульные технологии должны быть по возможности саморегулируемыми и одностадийными. Стадии технологии включают, например, сочетание высокопроизводительного химического или другого анализа с возможностью корректировки производства. Для выборочного контроля размера и формы

наночастиц должны быть развиты методы гравитационного осаждения, пламенный, плазменный и золь-гель синтез, а также методы гидротермального синтеза и синтеза в горячих реакторах. Задачи интеграции науки и производства в области нанотехнологий требуют: • разработать лабораторные методы синтеза наноразмерных материалов с узким распределением по размерам; • развивать создание самоорганизующиеся материалов, систем и устройств; • переходить от синтеза наноматериалов к последовательному изготовлению товаров и их производству. Критический шаг состоит в переходе от лабораторных образцов к пилотным демонстрационным образцам и к производству наночастиц с заданными свойствами. Программа цена/риск обязательно требует этих последовательных шагов, т.е. нужна стратегия в развитии нанотехнологий. Требование к наночастицам и многофункциональным материалам может быть выработано только при развитии новых методов синтеза. Сюда надо отнести изучение процессов осаждения (миниэмульгация, гравитационное и струйное осаждение, соосаждение), золь-гель синтез, гидротермальные методы пламенные методы, плазменный синтез, горячие реакторы, десублимацию и адиабатическое расширение, включая супербыстрое расширение суперкритических растворов, суперкритических нерастворимых осадков и несовместимых жидких органических растворов. Производство нано- и гибридных материалов требует особой технологии. Уникальные свойства наногибридных материалов могут не сохраняться при синтезе в технологических условиях. Молекулярная инженерия комплексных гибридных материалов и их промышленное производство нуждаются в дополнительных фундаментальных проработках. Для того чтобы реализовать огромный потенциал нанотехнологий и гарантировать устойчивое развитие, необходимо учесть возможные риски новых технологий. Развитие наноиндустрии обязательно должно сопровождаться параллельными исследованиями, которые должны установить механизмы действия наночастиц и продуктов нанотехнолгии на человека, их влияние на окружающую среду Для этого нужно разработать стандартизированные критерии в области здоровья, безопасности и окружающей среды для классификации наночастиц, т.е. дополнить работу, выполняющуюся в Международной Организации по стандартизации (технический комитет 299). Разработать международно утвержденные методики

№1 август'2009

Власть

23


Власть

Власть

Àâòîìîáèëüíàÿ ïðîìûøëåííîñòü

Ìàòåðèàëüíîå è ïðîìûøëåííîå ïðîèçâîäñòâî

îñíîâíûå íàïðàâëåíèÿ

Àýðîíàâòèêà è êîñìîñ

Áèîòåõíèêà è ñåëüñêîå õîçÿéñòâî Êîìïüþòåðíàÿ òåõíèêà

Îõðàíà îêðóæàþùåé ñðåäû

Ãîñáåçîïàñíîñòü Ýíåðãåòèêà

Ïðîäóêòû ïèòàíèÿ è óïàêîâêà по токсикологии и окружающей среде, учитывающие структуру, состав, химию поверхности и свойства нанокомпозиции и их связь с биотоксикологией. В Российской Федерации, да и во всем мире идет осмысление самой проблемы наносостояния и основных направлений развития и решения наноиндустрии. Рассмотрим основные положения национальных программ США и Евросоюза в области нанотехнологии.

№1 август'2009

Программы перспективных разработок для инноваций Евросоюза и США на среднесрочную перспективу (до 2012 года)

24

Соединенные штаты Америки: Материалы и промышленное производство: • разработка наноструктурированных металлов, керамик и полимеров строго определенных форм без механической обработки; • улучшение печати вследствие применения наночастиц, обеспечивающих наилучшие свойства как красителей, так и пигментов; • карбиды с вяжущими и гальваническими покрытиями и покрытия для режущих инструментов, электронные, химические и структурные приложения;

Òåëåêîììóíèêàöèè Ìåäèöèíà è çäîðîâüå

• новые стандарты измерения в наномасштабе; • наноконструирование микросхем с высоким уровнем интегральности и функциональности. Наноэлектроника и компьютерная технология: • наноструктурированные микропроцессоры, что продолжает тенденцию к понижению энергозатрат и стоимости в пересчете на вход и улучшает эффективность компьютеров в миллионы раз; • коммуникационное оборудование с более высокой передающей частотой и более полной утилизацией оптического спектра для обеспечения, по крайней мере, десятикратного увеличения полосы пропускания; • легкие запоминающие устройства с емкостями порядка мультитерабитных; • интегральные наносенсорные устройства минимального размера, веса, энергопотребления. Медицина и здоровье: • быстрое, более эффективное проектирование генома; • использование дистанционных и вживляемых устройств; • новые составы и маршруты доставки лекарств;

• повышение надежности стойких к отторжению искусственных тканей и органов; • создание устройств для улучшения зрения и слуха; • сенсорные системы, обнаруживающие возникновение заболевания в организме. Аэронавтика и исследование космического пространства: • маломощные, радиационно защищенные, высокопроизводительные компьютеры; • нанооборудование для микроспутников; • авиационная электроника, появившаяся благодаря наноструктурированным сенсорам и наноэлектронике, • теплозащитные и износостойкие наноструктурные покрытия. Окружающая среда и энергетика: • открытие упорядоченных мезопористых материалов МСМ41, вырабатываемых нефтяной промышленностью, с размерами пор в интервале 10-100 нм, широко используемых для удаления ультратонких загрязнений; • упрочненные полимерные наноматериалы, которые могут заместить металлические компоненты в автомобильной промышленности, широкое использование таких нанокомпозитов может привести к уменьшению потребления бензина на 1.5 млрд. литров за срок всего годового выпуска автомобилей и уменьшить соответствующее выделение углекислого газа

боле чем на 5 млрд. кг ежегодно; • замена сажи в шинах наночастицами неорганических глин и полимеров, что приводит к производству экологически чистых, износостойких шин. Биотехнология и сельское хозяйство: • сконструированные на молекулярном уровне биоразрушаемые химикаты для питания растений и защиты от насекомых, улучшение генофонда животных и растений, снабжение генами и лекарствами животных и растений; • технология «поток через конденсатор» создана для опреснения морской воды с 10-кратной экономией энергиии. Этот процесс реализуется при изготовлении электродов с сильно развитой поверхностью, электродов токопроводящих за счет ориентированных углеродных нанотрубок. • создание основанных на наномассивах тестовых технологий для тестирования ДНК. Такие технологии позволят растениеводам узнать, какие гены активизируются в растении при засолении или засухе, применение нанотехнологий в сельском хозяйстве только начинает становиться существенным. Государственная безопасность: • более изощренные системы виртуальной реальности, основанные на наноструктурной электронике, обеспечивающие более доступные и эффективные тренировки; • улучшенная автоматика и робототехника для компенсации сокращения личного состава армии, уменьшения риска в войсках и улучшения эксплуатационных качеств транспорта; • достижение более высоких эксплуатационных качеств (меньший вес, более высокая прочность), требуемых для орудийных платформ, с одновременным уменьшением в то же время аварийности и снижением стоимости обслуживания; • улучшения в химических, биологических, радиационных датчиках и в уходе за раненными; • конструктивное улучшение систем, используемых для управления и контроля за нераспространением ядерного оружия; • комбинированные нано- и микромеханические приборы контроля систем ядерной защиты; • более легкое и безопасное оборудование для транспортных систем, измерение, контроль и нейтрализация загрязнителей; • развитие судебных исследований, высококачественная печать и гравировка защищенных от подделки документов и валюты. Европейский союз нанотехнологий фундаментальные аспекты:

• понимание взаимосвязи структуры и свойств; • теория и моделирование структур; • перспективные методы диагностики и анализа; • контролируемый синтез и производство. Телекоммуникационные системы и информационные обмены: • системы хранения и передачи больших объемов информации; • электронная (гибкая) бумага и газета. Охрана здоровья: • самоочищающиеся покрытия; • теплозащитные покрытия; • новые лекарственные препараты; • материалы для новой техники; • антивандальные материалы. Транспорт, наука о материалах, безопасность жизни, энергетика: • материалы для водородной энергетики и топливных элементов. Охрана окружающей среды: • нанопористые (керамические и полимерные) материалы. Питание, сельское хозяйство и биотехнологии: • разработка новых химических технологий и реакций; • промышленная биотехнология. Нанотехнологии и смарт материалы пьезоэлектрики: • материалы, обладающие электострикцией и магнитострикцией; • сплавы с эффектом памяти формы; • смарт-гели. Нанотехнологии для сохранения окружающей среды: • снижение вредных выбросов в окружающую атмосферу; • улучшение состояния окружающей среды и мониторинг;

Развитие наноиндустрии необходимо сопровождать параллельными исследованиями, которые должны установить механизмы действия наночастиц и продуктов нанотехнологии на человека, их влияние на окружающую среду

• • • •

фильтрация и очистка воды; конверсия энергии и ее хранение; альтернативные источники энергии; токсикология. Применяемые материалы: • катализаторы, нанопористые мембраны, сенсоры для контроля и анализа, материалы биозащиты, материалы для фотокаталитической дезинфекция воды, топливные элементы, солнечные батареи. Нанотехнологии тканей для одежды и технического использования: • ароматические ткани, фотокаталитические тканевые покрытия, смарттекстиль; • полимеры с эффектом памяти формы для «интеллигентных» тканей; • углеродные нанотрубки для тканей, применяющихся в электронике; • магнитные нановолокна для защиты от подделок одежды; • полимеры с эффектом памяти формы для «интеллигентных» тканей; • нановолокна для космических, автомобильных, биомедицинских устройств, для текстиля, керамики, полимеров и улучшенных композитов; • биоактивные материалы для заживления ран. Нанотехнологии для защиты дома и собственной безопасности: • непригорающие пленки; • покрытия для гигиенических поверхностей; • наночастицы для антибактериального применения; • наноэмульсии и герметизация; • биофункциональные наногибриды для контролируемого выпуска витаминов. Нанотехнологии для продуктов и напитков: • наночастицы для контролируемой экстракции и выпуска; • наноносители для продуктов; • патогенные возбудители в продуктах и напитках; • воздухопроницаемые пленки для упаковки продуктов; • углеродные нанотрубки для новых типов упаковок с улучшенными функциональными свойствами; • нанодиспергированные силикаты в упаковке для продуктов Нанотехнологии следующего поколения потребителей; • материалы для защиты дома, включающие антисептические и противогрибковые поверхности; • моющие средства; • самоочищающие средства; • антибактериальные и ароматические средства; • средства по уходу за ребенком; • средства для личной гигиены;

№1 август'2009

Íàíîòåõíîëîãèè â ÑØÀ è Åâðîñîþçå

25


26

Нанотехнологии для автомобильной промышленности и транспорта: • технологии, направленные на замещение хрома; • прочные и легкие компоненты; • стойкие к истиранию покрытия; • нанокомпозиты; • нанокатализаторы для снижения нежелательных выбросов из двигателей внутреннего сгорания; • катализаторы для топливных ячеек; • новые охлаждающие жидкости и феррожидкости; • хранение водорода для топливных ячеек; • фильтры для контроля состояния воздуха; • электрохромные стекла; • краски. Нанотехнологии для антибактериальных и самоочищающихся покрытий: • предотвращение образования биопленок в медицинской аппаратуре; • антибактериальные поверхности для использования продуктов и напитков; • антибактериальная герметизация; • фотокаталитические покрытия для уничтожения бактерий; • гидрофильные и супергидрофобные покрытия. Нанотехнологии для упаковки и безопасности продуктов: • магнитные нанокомпозитные материалы для сенсоров; • полимерные нанокомпозиты для улучшенных барьерных свойств; • волоконные покрытия с полимерными нанокомпозитами; • нанотехнологии для нефтяной и энергетической промышленности; • наножидкости для улучшения передачи тепла; • контроль за потерями (энергии); • селективная адсорбция газа/конверсия/ разделение; • нанореакторные клетки для исключительных реакций; • реактивное разделение с использованием управляемых мембран; Нанотехнологии для композитов, поверхностных покрытий и сенсоров: • контейнеры из нанокомпозитов для долговременного хранения химических веществ; • самозаживающие нанокомпозиты; • материалы стойкие к усталости; • смарт-поверхности/покрытия; • химически/электрически настроенные композиты, содержащие углеродные нанотрубки, как эффективные материалы для самоочистки и молекулярные сенсоры; • коррозионно-стойкие покрытия;

Власть

Шевченко В.Я., академик РАН, директор Института химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН

В области образовательной политики необходима целенаправленная подготовка специалистов для наноиндустрии. Имеющийся на данный момент образовательный стандарт специализации «Нанотехнология» не отвечает основным направлениям этой наукоемкой отрасли • биосенсоры; • композиты на основе углеродных нанотрубок и волокон; • сенсорные сетки с нанотрубками.

Из истории российских нанотехнологий и строительство "наноиндустрии" В Российской Федерации внимание к нанотехнологическим решениям появилось в далекие 70-е годы прошлого столетия. Правда, называлось это научное направление как «проблема ультради��персного состояния». В самом начале XXI века один из авторов данной статьи в журнале «Вестник Российской академии наук» предсказал появление размерного фактора как пятого состояния вещества и определил, что дальнейшее развитие научного и технического познания должно идти по пути конвергенции химических,

биологических и физических объектов. Российские ученые неоднократно ставили перед органами исполнительной власти вопрос о развитии проблемы наноиндустрии. Эта инициатива была поддержана министром промышленности и науки РФ, и в 2003 г. было проведено первое совещание по этой проблеме. В 2004 г. Федеральное агентство по науке и инновациям разработало «Концепцию развития в РФ работ в области нанотехнологии до 2010 года». В декабре 2005 г. Департамент государственной научнотехнической и иннвационной политики Министерства образования и науки РФ подготовил доклад «О состоянии и перспективах работ в области развития нанотехнологии в РФ». В 2006 г. появилась «Программа развития в РФ работ в области нанотехнологии и наноматериалов». Российская академия наук сформулировала ряд программ Президиума РАН, направленных на исследование фундаментальных основ наносостояния, и начала их финансирование. Координирующую роль в объединении усилий фундаментальных и прикладных наук взял на себя Комитет по науке, культуре, образованию и здравоохранению и экологии Совета Федерации Федерального Собрания РФ. По поручению Председателя Совета Федерации С.М. Миронова был создан Координационный совет по развитию нанотехнологии, которому удалось добиться главной цели - провести широкое и гласное обсуждение проблемы нанотехнологии среди ученых, предпринимателей и промышленников. Под эгидой Координационного совета в 2006 г. было проведено Первое Всероссийское совещание ученых, инженеров, предпринимателей и промышленников, посвященное развитию наноиндустрии в России. Координационный совет обратился в различные организации с просьбой представить краткие результаты, достигнутые в последние годы в области химии, биологии, физики, промышленности и образования. Эти результаты и представляют собой основу Белой книги, первый вариант которой был издан в 2006 году. В 2008 г. было проведено второе совещание по нанотехнологиям. Президент России в апреле 2007 г. в своем послании Федеральному Собранию поставил приоритетную задачу развития работ по нанотехнологиям. Началось «строительство» наноиндустрии. Президентская инициатива «Стратегия по развитию наноиндустрии в России» стала мощным импульсом в формировании национальных институтов в области нанотехнологии. Под руководством первого

вице-премьера С.Б. Иванова создан Совет по развитию наноиндустрии, Президентом подписан Указ о создании государственной корпорации в области наноиндустрии, в Минобрнауки РФ разработана сетевая программа координации работ. Президентская инициатива «Стратегия по развитию наноиндустрии в России» стала мощным импульсом в формировании национальных институтов в области нанотехнологии. В Российской академии наук создан Совет по нанотехнологии, возглавляемый первопроходцем отечественной нанотехнологии академиком Ж.И. Алферовым. В качестве головной организации в области наноиндустрии назначен Российский научный центр «Курчатовский институт», возглавляемый чл.-корр. РАН М.В. Ковальчуком. Наблюдательным советом госкорпорации РОСНАНО утверждена «Стратегия деятельности государственной корпорации «Российская корпорация нанотехнологий» до 2020 года». Стратегия в качестве основных направлений деятельности ГК РОСНАНО предусматривает: • завоевание лидирующих позиций на мировых рынках нанотехнологической продукции; • признание России в мировом нанотехнологическом сообществе в качестве медународной площадки для обсуждения проблем развития наноиндустрии; • обеспечение весомого вклада в мировую копилку знаний. В качестве одного из приоритетных направлений ГК РОСНАНО предусматривается формирование эффективной системы коммерциализации нанотехнологий, целью которой является: - рост объемов реализации инновационной продукции в области наноиндустрии, концентрация и диверсификация субъектов инновационной деятельности в области наукоемкой продукции; - развитие фундаментальных и прикладных исследований в области наноиндустрии, обеспечение взаимосвязей промышленных предприятий с научной, образовательной и финансовой сферами. Фундаментальная особенность нанотехнологий в том, что она в полном смысле этого слова является междисциплинарной наукой, и даже мега междисциплинарной. Она вбирает в себя все последние достижения естественных наук: химии, физики, биологии, медицины, экономики, экологии. Роль образования в развитии страны, обеспечении ее реальной безопасности и росте благосостояния населения совершенно очевидна, она не оспаривается, более того, признается доминантной. Классическая парадигма "ка-

дры решают все" не только не устарела, но и становится еще более актуальной и определяющей. Состояние образования в высшей школе и перспективы в этой области, связанные с преподаванием такого направления современных высоких технологий, как нанотехнология, не отвечают современным тенденциям. Законодательно закреплен переход на двухуровневую систему бакалавр-магистр, в которой уровень бакалавра, достигнутый за четыре года обучения, официально признан полноценным высшим образованием. Специалисты в области нанотехнологий должны иметь лучшее и максимально всеохватывающее фундаментальное образование. Из этого следует первый вывод: элементы нанонауки необходимо вводить в учебные курсы бакалавриата, в котором первые два года проходят в изучении общих для всех студентов дисциплин, вне зависимости от их дальнейшей специализации. К ним в программу бакалавриата первых двух лет обучения необходимо

ввести чтение курсов молекулярной биологии, введения в нанотехнологию, основ нанодиагностики. В течение двух последующих лет бакалавриата необходимо углубленное изучение таких фундаментальных дисциплин, как химия твердого тела, физика твердого тела, физическая химия, технология неорганических веществ, неорганическая химия, квантовая механика и квантовая химия. В области образовательной политики необходима целенаправленная подготовка специалистов для наноиндустрии. Имеющийся на данный момент образовательный стандарт специализации «Нанотехнология» не отвечает основным направлениям этой наукоемкой отрасли как производства продуктов, основанных на конвергенции неорганических, органических и биологических объектов. Нужна более широкая подготовка специалистов, основанная на сочетании знаний в области химии, физики, биологии, медицины, патентоведения, финансов и других.

Рынок требует, чтобы и общепринятое, и пошаговое изменение технологии было обосновано в реальном производстве. Эти новые модульные технологии должны быть, по возможности, саморегулируемыми и одностадийными.

№1 август'2009

№1 август'2009

Власть

27


Власть

Власть

наноиндустрии будет продлена на 2011 год

№1 август'2009

«Федеральная целевая программа «Развитие инфраструктуры наноиндустрии на 2008-2010 годы» будет продлена на 2011 год. Это позволит создать все центры, которые были запланированы в рамках национальной нанотехнологической сети», - сообщил министр образования и науки России Андрей Фурсенко на заседании коллегии министерства, посвященной реализации президентской инициативы «Стратегия развития наноиндустрии» и ходу выполнения Программы развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года.

28

Проблемой является значительное сокращение (более 30%) в 2009 г. объема бюджетного финансирования ФЦП «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2010 годы». В результате уже приостановлено запланированное на 2009 год техническое оснащение 10 НОЦ по направлению «нанотехнологии». Такое сокращение состава ННС не позволит обеспечить ее эффективное функционирование и решать в полном объеме возложенные задачи.

Предложение Минобрнауки России по продлению Федеральной целевой программы на 2011 год было поддержано Председателем Правительства Российской Федерации Владимиром Путиным. ФЦП по развитию инфраструктуры наноиндустрии на 2008-2010 годы, утвержденная постановлением Правительства Российской Федерации от 2 августа 2007 г., является основным инструментом реализации президентской стратегии по направлению «создание инфраструктуры наноиндустрии». Президентская инициатива «Стратегия развития наноиндустрии» была объявлена в 2007 году и на первом этапе реализации (2007-2011 гг.), направлена на достижение 4-х основных социально-экономических целей. «Прежде всего, это создание но-

Развитие инфраструктуры наноиндустрии в рамках Стратегии развития наноиндустрии В соответствии с Президентской Стратегией развития наноиндустрии в рамках ФЦП «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2010 годы» с 2008 года формируется ядро отечественной наноиндустрии – национальная нанотехнологическая сеть (далее – ННС). В настоящее время в состав ННС ��ходят 49 научно-исследовательских и научно-образовательных организа-

Приволжский округ

10%

Южный й округ

СевероЗападный округ

15% 13%

0%

Уральский округ

50%

10%

Центральный округ

Сибирский округ

2%

Дальневосточный округ

Распределение ЦКП, проводящих исследования по приоритетному направлению «Индустрия наносистем и материалов» по Федеральному округу

4%

Íàíîèíæåíåðèÿ

13%

Наноэлектроника

18% 21%

Другое направление развития нанотехнологий л

4%

Íàíîòåõíîëîãèè äëÿ ñèñòåì áåçîïàñíîñòè

Ôóíêöèîíàëüíûå íàíîìàòåðèàëû äëÿ ýíåðãåòèêè

2%

Ôóíêöèîíàëüíûå íàíîìàòåðèàëû äëÿ êîñìè÷åñêîé òåõíèêè

11%

Íàíîáèîòåõíîëîãèè

11%

Êîíñòðóêöèîííûå íàíîìàòåðèàëû

16%

Êîìïîçèòíûå íàíîìàòåðèàëû

Распределение проектов, выполняемых коллективами НОЦ по тематическим направлениям развития нанотехнологий. Общее количество проектов � 116

ций. На базе вузов-участников ННС запланировано создание 39 научнообразовательных центров (далее – НОЦ), 19 НОЦ уже созданы и оснащены современным оборудованием. В рамках указанной ФЦП закупается учебно-методическое обеспечение программ высшего и среднего профессионального образования по всем тематическим направлениям деятельности ННС, проводятся работы по реконструкции, переоснащению и техническому перевооружению головных организаций ННС. Головные организации ННС вносят существенный вклад в общие показатели развития отечественной наноиндустрии (приложение  1). В частности, на их долю приходится

значительное количество патентов, при их участии производится значительное количество российской нанотехнологической продукции. Это свидетельствует о том, что ННС действительно является интеллектуальной основой национальной наноиндустрии. В настоящее время примерно 25% организаций-участников ННС уже предоставляют услуги по доступу к элементам инфраструктуры наноиндустрии. К июлю 2009 г. доступ к различным составляющим ННС получили около 240 организаций. С использованием уникального научного оборудования наработано около 145 тысяч часов. Стоимость предоставленных услуг составила порядка 35,6 млн. ру-

№1 август'2009

ФЦП по развитию инфраструктуры

вых высокотехнологичных рабочих мест и увеличение капиталоемкости производства. Кроме того, стратегия ставит задачи по повышению качества медицинского обслуживания населения и улучшению экологической ситуации в стране, а также снижению материало- и энергоемкости промышленного производства», - отметил в своем докладе Александр Наумов, директор Департамента государственной научно-технической и инновационной политики Минобрнауки России. Общий объем финансирования работ по реализации Стратегии до 2015 года (с учетом задействованных федеральных, ведомственных и других целевых программ, а также средств, выделяемых специализированными фондами) составляет порядка 318 млрд. рублей и предполагает поддержку всего инновационного цикла от фундаментальных исследований до непосредственного производства нанотехнологической продукции. Помимо этого, в настоящее время активно разрабатываются нормативноправовые акты в области наноиндустрии. Среди них Положение о национальной нанотехнологической сети Российской Федерации, Программа стандартизации в сфере наноиндустрии, нормативно-правовые акты, направленные на создание и стимулирование внутреннего спроса на продукцию, произведенную с использованием нанотехнологий, и Порядок предоставления льгот и преференций для участников ННС и организаций, создающих крупные научно-производственные объекты наноиндустрии.

29


Власть

Власть Амстердам

ФЦП Развитие инфраструктуры 2008-2009

ФЦП Исследования и разработки 2007-2009

ФЦП Кадры (мероприятие 1.1) 2009

Число заявок

2 422

182

656

Количество лотов

472

119

17

Число контрактов

698

117

116

Число организаций

483

198

200

Объем финансирования, млн.руб. Бюджет РФ

12 156,5

2 791,9

1 500

Внебюджет

10 571,2

457,5

300

В состав ННС входят 49 научноисследовательских и научнообразовательных организаций. На базе

блей. В виде налогов возвращено в бюджет государства 4 млн. рублей.

Решение проблем В качестве основных выявленных в 2008 году проблем, связанных с формированием и развитием ННС, можно отметить следующие. В настоящее время в Уральском регионе, Поволжье, Восточной Сибири, Ставропольском крае и других регионах России инициативно формируются мощные научно-образовательные и производственные структуры, которые вполне способны выполнять функции региональных элементов ННС. Вместе с тем отсутствие нормативных актов, определяющих организационно-экономические и

вузов-участников ННС запланировано создание 39 научно-образовательных центров (далее – НОЦ), 19 НОЦ уже созданы и оснащены современным оборудованием.

нормативно-правовые принципы функционирования и развития ННС (в том числе, порядок вступления и взаимодействия организаций в ННС), не позволяет в полной мере реализовать научно-технический и инновационный потенциал регионов. Для решения этой важной проблемы планом мероприятий по разработке нормативных правовых актов в области наноиндустрии на 20092010 годы предусмотрены разработка проекта положения о ННС и его утверждение нормативно-правовым актом Правительства Российской Федерации (ответственный исполнитель – Минобрнауки России). Другой проблемой является значительное сокращение (более 30%) в 2009  году объема бюджетного финансирования ФЦП «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2010 годы». В результате уже приостановлено запланированное на 2009  год техническое оснащение 10 НОЦ по направлению «нанотехнологии». Такое сокращение состава ННС не позволит обеспечить ее эффективное функционирование и решать в полном объеме возложенные на нее задачи. В целях безусловного выполнения президентской стратегии 23 июня 2009 г. Правительственная комиссия по высоким технологиям и ин-

GEANT NORDUNet

Gloriad, GRID, AMS-X

10 Гб/с.

Амстердам

Стокгольм

Опорная сеть и ГРИД ННС

Санкт-Петербург

10 гб/сек. Москва

Нижний Новгород Белгород

Ростов-на-Дону

Казань

• Доступ к международним сетям и базам данных • Распределенные вычисления • Обмен научными данными • Обеспечение информационной безопасности

Пермь

Саратов

Самара

№1 август'2009

Челябинск

Томск Новосибирск

1 гб/сек.

15 городов, 41 организация ННС Санкт-Петербург, Самара, Саратов, Новосибирск, Томск, Хабаровск, Владивосток, Екатеринбург, Челябинск, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Казань, Калининград, Пермь, Белгород

30

Хабаровск

Владивосток

Gloriad, GRID, AMS-X

Организация патентно� лицензионной деятельности

Стокгольм

Калининград

Хельсинки

10 Гб/с.

ВСЕГО 49 регионов

Санкт-Петербург Петрозаводск

Великий Новгород Тверь Вологда Ярославль Владимир Нижний Новгород Воронеж Троицк Белгород Чебоксары Саранск Казань а Тамбов Пермь Ростов-на-Дону Ульяновск Ижевск Екатеринбург Краснодар Саратов Волгоград Самара Майкоп Тюмень Уфа Ставрополь Челябинск Нальчик Оренбург Назрань

Москва Тула

Владикавказ

Омск

Яркутск

Томск

1 гб/сек

Красноярск

Новосибирск

Махачкала

Благовещенск

Кемерово Барнаул

Хабаровск Иркутск Улан-Удэ

новациям поддержала предложение Минобрнауки России о продлении срока реализации ФЦП «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 20082010 годы» на 2011 год. В связи с изложенным целесообразно: 1.  Активизировать работы по совершенствованию нормативноправовой базы наноиндустрии (включая разработку Положения о ННС, технические регламенты и стандарты в сфере нанотехнологий, нормативные документы, направленные на стимулирование производства и внутреннего спроса на продукцию наноиндустрии) с привлечением ведущих экспертов и ресурсов ГК «Роснанотех». 2.  Продлить на 2011 год срок реализации ФЦП «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2010 годы» как одного из основных инструментов Программы развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года с компенсацией в 2011 году средств, недополученных в 2009 и 2010 годах. 3.  Скорректировать Программу развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года по объемам финансирования и показателям решения задач, а также уточнить план первоочередных мероприятий по реализации Программы в части наименований и сроков выполнения ее мероприятий.

Владивосток

Доступ к различным составляющим ННС получили около 240 организаций. С использованием уникального научного оборудования наработано около 145 тысяч часов. Стоимость предоставленных услуг составила порядка 35,6 млн. рублей. В виде налогов возвращено в бюджет государства 4 млн. рублей. ФЦП «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008�2010 годы» Национальная нанотехнологическая сеть: 49 организаций, включая 39 вузов №

Тематическое направление

Головная организация

1

Наноэлектроника

НИИ физических проблем им. Ф.В. Лукина

2

Наноинженерия

МИЭТ

3

Функциональные наноматериалы для энергетики

ВНИИНМ им. А.А. Бочвара

4

Функциональные наноматериалы для космической техники

Исследовательский центр им. М.В.Келдыша

5

Нанобиотехнологии

ФГУ РНЦ «Курчатовский институт»

6

Конструкционные наноматериалы

ЦНИИ КМ«Прометей», Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов

7

Композитные наноматериалы

ВИАМ

8

Нанотехнологии для систем безопасности

ЦНИИ химии и механики

9

Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества

ИМЕТ им. А.А. Байкова РАН

№1 август'2009

Исследования и разработки в области нанотехнологий (госзаказчик Роснаука)

GEANT NORDUNet

10 Гб/с.

Коллегия Минобрнауки России 29 июля 2009 г.

31


Власть

Власть

№1 август'2009

По уровню научно-исследовательских разработок РФ находится в одинаковых стартовых позициях с ведущими мировыми державами. Анализ организации работ по развитию нанотехнологий в мире приводит к заключению, что, несмотря на широкий фронт проводимых работ в этой области, каждая страна стремится выделить области особого внимания и свои приоритеты.

32

Практически каждой страной разрабатывается стратегия развития нанотехнологий, позволяющая вывести эти страны на лидирующие позиции в мире с коммерциализацией на мировом рынке продукции и процессов с применением нанотехнологий. Реализация активной государственной политики в области нанотехнологий позволит не только поддержать паритет РФ с ведущими государствами в ряде ключевых областей науки и техники и обеспечить необходимый уровень национальной безопасности государства, но и по отдельным направлениям превзойти мировой уровень. Разработка и успешное освоение новых нанотехнологических возможностей потребует координации работ на государственном уровне и их всестороннего обеспечения (правового, ресурсного, финансово-экономического, кадрового). Воздействие нанотехнологий на мир в текущем веке может стать сравнимым с воздействием на развитие общества электричества, антибиотиков в ХХ-м веке и Интернета в современном обществе. Если сбудутся надежды, возлагаемые сегодня мировым сообществом на разрабатываемые нанотехнологии,

Бабкин В.И., эксперт Государственной Думы Российской Федерации

Статья подготовлена автором на основе ряда документов по развитию нанотехнологий в РФ, выступлений ведущих ученых по развитию нанотехнологий различных направлений применения, включая, естественно, академика, лауреата Нобелевской премии, одного из руководителей развития нанотехнологий в нашей стране Ж.И. Алферова, а также автора многочисленных статей по вопросам развития науки и государственной научно-технической политики.

мы получим универсальный инструмент переустройства мира, позволяющий манипулировать веществом на уровне, который равноценен возможностям компьютера манипулировать информацией. Нанотехнологии имеют большое значение для большинства, если не для всех отраслей промышленности. Ключевыми областями применения являются медицина, сельское хозяйство, окружающая среда, информационные технологии, энергетика, новые материалы, приборы и аппаратура, национальная и технологическая безопасность. Технологии управления наноявлениями в нефтегазовых пластах имеют огромное значение и для нефтегазовой сферы. Россия в настоящее время располагает достаточным научно-технологическим заделом и кадровым потенциалом для целенаправленного инновационного использования результатов научных исследований и разработок в области наноматериалов и нанотехнологий. Правительство РФ одобрило в основном направления деятельности в области нанотехнологий и наноматериалов, представленные в Концепции развития в Российской Федерации работ в области нанотехнологий на период до 2010 года и обязало заинтересованные органы исполнительной власти при организации работ по повышению результативности исследований и разработок в области нанотехнологий руководствоваться положениями указанной Концепции. Основной целью государства при решении данной проблемы должно стать создание сбалансированной и гибкой инфраструктуры в научно-техническом и технологическом комплексе страны, обеспечивающей ускоренное построение основ наноиндустрии с освоением внутреннего и внешнего рынков нау-

По зарубежным оценкам, предполагаемый мировой рынок нанотехнологий к 2015 году вырастет до 1 трлн. долл. При этом рост объема использования нанотехнологий будет происходить в три этапа: 1) в настоящее время за счет производства высокотехнологичных продуктов, в основном в автомобильной и аэрокосмической отраслях; 2) на втором этапе до 2009 г. будет доминировать применение нанотехнологий в электронике, в качестве микропроцессоров и запоминающих устройств; 3) на третьем этапе после 2010 г. нанотехнологии станут широко использоваться в производстве товаров, особенно в медицине и фармацевтике. Прог-нозируемое разделение рынка между промышленными направлениями и странами приведено в таблице 1. На конец 2004 г. программы по нанотехнологиям действовали в 51 стране мира, по всем миру насчитывалось около 1500 компаний (из них около 1200 – новых), ведущих разработки в области нанотехнологий, из которых 670 находятся в США. Для проведения работ по изучению наноматериалов и наноэлектроники действует 87 и 68 научных центров соответственно, в 26 центрах ведутся работы в области нанобиотехнологий и 7 центров работают в области энергетики, включая водородную. Основными направлениями исследований и разработок (R&D) в области нанотехнологий за рубежом являются: биотехнология – системы доставки лекарств и клеточные нанокаркасы для реконструкции тканей; медицина – нанокапсулы с метками-индентификаторами для пометки пораженных заболеваниями клеток и вирусов, а также доставка к ним лекарственных препаратов; материаловедение – создание новых материалов с уникальными заранее заданными свойствами («умные» материалы, способные изменять свои свойства и структуру в зависимости от условий окружающей среды; сверхпрочные, сверхлегкие негорючие материалы); электроника – переход от планарной технологии изготовления процессоров к ЗD-технологии, что позволит увеличить число транзисторов на единицу площади в 10 тысяч раз; экология – наноочистка воды и соз-

дание новых источников энергии (водородное топливо). В США с 2000 года реализуется государственная программа развития нанотехнологий «National Nanotechnology Initiative», созданная для координации усилий различных ведомств в области нанонауки, производства и технологии. Ее бюджет составляет: 2004 г. – 989 млн. долл, 2005 г. – 1081 млн. долл, 2006 г. – 1054 млн. долл. В странах ЕС развитие нанотехнологий проводится в рамках 6-ой рамочной программы Еврокомиссии на период 2003-2006 гг. с финансированием на работы в области нанотехнологий и нанонаук в размере 1300 млн. евро. В рамках 7-ой рамочной программы на 2007-2013 гг. продлены сроки проведения исследований с 5 до 7 лет, а для работ по нанотехнологиям предусматривается увеличение объема финасирования до 4865 млн. евро. В Японии среди работ в области нанотехнологий выделены пять направлений: наноустройства, нанобионика, нано для окружающей среды и энергетики, наноматериалы и приборы для наноизмерений. Япония является мировым лидером в разработках по наноуглероду: 30% от всех мировых патентов по углеродным нанотрубкам и 40% по фуллеренам. Кроме участия в государственных программах, ученые развитых стран предпринимают шаги по объединению усилий и обмену опытом. Так, во Франции действует «клуб нанотехнологов», объединяющий ученых и промышленников различных отраслей, в Великобритании издаются журналы «Нанотехнология» и «Нанобиология», проводятся многочисленные международные конференции, симпозиумы и семинары. Для усиления координации государственного и частного секторов создан проект «Nanotrack».

В научных кругах промышленно развитых европейских стран наметилось изменение подходов к государственному финансированию нано-, био- и информационных технологий. Если в сфере информационных и биотехнологий идеи доведены до стадии коммерциализации и в дальнейшем их возможно продолжать за счет негосударственных средств, то в части нанотехнологий необходима поддержка государства в части исследований, создания инфраструктуры и условий для освоения результатов НИОКР в производстве. Анализ организации работ по развитию нанотехнологий в мире приводит к заключению, что, несмотря на широкий фронт проводимых работ, каждая страна стремится выделить области особого внимания и свои приоритеты. При этом практически каждое государство разрабатывает стратегию развития нанотехнологий, позволяющую вывести эти страны на лидирующие позиции в мире с коммерциализацией продукции нанотехнологий и товаров на их основе на мировом рынке.

Россия обладает заметным потенциалом интеллектуальной собственности по нанотехнологиям Но еще значительно отстает от передовых стран (рис. 1). В последние годы работы по развитию нанотехнологий в России проводятся в рамках федеральных, межотраслевых и отраслевых программ. Минобрнауки России и Роснаука осуществляют функции государственного заказчика федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 гг. (далее

Таблица 1.

Прогнозируемое разделение рынка между промышленными направлениями и странами по реализации нанотехнологий Промышленные направления

Доля рынка, %

Страны (без России)

Доля рынка, %

Новые материалы

30-35

США

40-45

Полупроводники

18-25

Япония

25-30

Устройства хранения информации

15-20

Европа

15-20

Биотехнологии

9-14

Азия

5-10

Полимеры

8-12

Электрохимия

3-5

Оптика

2-4

№1 август'2009

Государственная значимость нанотехнологий

коемкой продукции. При этом формирование наноиндустрии должно стать важнейшим стратегическим направлением, определяющим новые подходы к преобразованию отечественной промышленности.

33


Власть

Власть

Китай Корея Франция Великобритания Европейский ПО Мировой ПО Россия Тайвань Австралия

5000

Швеция

4000

Италия

3000 2000

Швейцария 1000

Число патентных семейств

Рис. 2.

Применение нанотехнологий Источник: VDI TZ, 2004

ка

кая физи

Техничес

ехника

Электрот

wn

мероприятия по созданию наноматериалов и нанотехнологий. Стремительное развитие и практическое использование достижений в области наноматериалов и нанотехнологий требует необходимости определения наиболее эффективных с экономической точки зрения направлений, имеющих ключевое значение, способствующих обеспечению национальной и технологической безопасности, а также решению стратегических задач социально-экономического развития. В настоящее время в области нанотехнологий основное внимание концентрируется на разработке собственно наноматериалов и наноструктур, т.е. в основном полуфабрикатов, а не конечных изделий рынка. Сегодня необходимо сместить акцент в целевой направленности разработок, ориентировав их на конкретную конечную продукцию (товары, услуги), которые можно производить на основе нанотехнологий и наноматериалов и которые являются основой наноиндустрии. В этом случае работы в области нанотехнологий будут способны интегрироваться в научные и инженерные разработки и обладать максимальной конкурентоспособностью. Развитие нанотехнологий невозможно без создания адекватных аналитических средств, позволяющих на атомарном уровне изучать элементные взаимодействия, лежащие в основе новейших нанотехнологий, получать информацию о структуре, составах и линейных параметрах нанообъектов и систем на их основе.

вационного цикла, ориентированы на достижение конечных коммерческих результатов от внедрения в производство инновационной продукции и предусматривают паритетное финансирование из бюджетных и внебюджетных источников. Главным критерием их результативности является объем продаж (соотношение объема продаж к средствам федерального бюджета должно составлять не менее 5:1). Из тринадцати финансируемых Роснаукой в рамках ФЦНТП в настоящее время ВИПов четыре связаны с развитием нанотехнологий: «Разработка и освоение производства приборов и оборудования для нанотехнологий»; «Разработка технологий и организация производства полимерных композиционных материалов на основе нанонаполнителей с повышенным в 1,5-2 раза сроком эксплуатации»;

-do

34

– ФЦНТП). С 2005 г. работы в области нанотехнологий в рамках ФЦНТП проводятся в составе двух блоков программы; научно-исследовательского и инфраструктурного. Общий объем финансирования работ в области нанотехнологий, выполняемых в рамках ФЦНТП за счет средств федерального бюджета, составляет 4,9 млрд. руб. РАН проводит работы в области наноматериалов в рамках программ «Фуллерены и атомные кластеры», «Низкоразмерные квантовые структуры», «Наноматериалы и супрамолекулярные системы», «Бионические сенсорные микро- и наносистемы», «Биохимические и биологические исследования надмолекулярных систем». Минпромэнерго России предусмотрело проведение научно-исследовательских работ в области наноматериалов и нанотехнологий в рамках федеральной целевой программы «Национальная технологическая база». Росатом реализует программу «Ультрадисперсные (нано) материалы». По заказу Минобороны России выполняются комплексные проекты в области наноматериалов и нанотехнологий, направленные на создание новых конструкционных материалов специального назначения, повышающих надежность и долговечность образцов вооружений и военной техники. Дальнейшее развитие работ предполагается осуществлять в рамках федеральной программы развития оборонно-промышленного комплекса РФ на 2006-2010 гг., в структуре которой предусматриваются программные

Хотя нанотехнологии и являются важнейшим фактором перспективного развития промышленности, формирование специальной законодательной базы для развития нанотехнологий следует рассматривать в составе изменений законодательной базы или нормативноправового поля всех высоких наукоемких технологий как таковых. Одним из них является реализация важнейших инновационных проектов (ВИП) государственного значения, которые на сегодняшний день представляют наиболее успешную форму взаимодействия государства и частного предпринимательства. Такие проекты основаны на долевом финансировании, когда за счет ФЦНТП финансируются стадии проведения научных исследований и опытно-конструкторских разработок, а из внебюджетных источников – освоение результатов НИОКР в производстве и выпуск продукции. Данные проекты охватывают все основные стадии инно-

top

№1 август'2009

0 Страна, где была впервые подана заявка на изобритение

ВИП-проекты государственного значения

ика

Электрон

а

ектроник

Микроэл Биология я биология

Клеточна

ярная Молекул биология

bottom-up Химия

Характерный размер

Химия ов комплекс

1960

Применения нанотехнологий

рование Конструи ов материал й эффект

Квантовы

рование Конструи ьных ал функцион молекул

оры, ные приб Электрон приборы, фотонные о-чипы, би сенсоры, ...

Химия екул супермол

1980

Сегодня

2020

2040

год

«Создание технологий и освоение промышленного производства металлических материалов с двукратным повышением важнейших эксплуатационных свойств»; «Разработка базовой ресурсо- энергосберегающей технологии и конструкции реакторов с нанопористыми каталитическими мембранами для переработки легкого углеводородного сырья». Реализация ВИПов в комплексе с привлеченными внебюджетными средствами позволит развить инновационную производственную инфраструктуру, создать новые рабочие места в наукоемком секторе экономики и освоить выпуск высокотехнологичной продукции, а после завершения проектов – вернуть затраченные бюджетные средства путем поступления налогов от реализации выпускаемой продукции. По ряду проектов уже сейчас достигнуты существенные объемы продаж инновационной продукции самого высокого технологического уровня. Помимо ВИПов, для скорейшего доведения научной разработки до коммерциализации результата, обеспечения организации производства и выхода высокотехнологичной наукоемкой продукции на формируемые сегменты внутреннего и внешнего рынков в рамках ФЦНТП предусмотрена реализация комплексных проектов. Комплексные проекты, помимо создания научнотехнологического задела производства наукоемкой продукции, включают целый ряд мероприятий, реализация которых обеспечивает ускоренный переход научных исследований на инновационный путь развития за счет создания соответствующей инфраструктуры. Важнейшую роль в коммерциализации разработок играют различные инновационные структуры (технопарки, центры трансфера технологий, внедренческие зоны и др.). В этой связи в рам-

№1 август'2009

Япония Германия

Они стали основными аналитическими приборами для визуализации результатов технологических операций на атомарном уровне, зачастую непосредственно во время технологического процесса. Эти же приборы могут использоваться и как технологический инструмент для манипуляции с отдельными молекулами и атомами, а также позволяют решать метрологические задачи. Одним из основополагающих диагностических методов нанообласти являются методы, использующие источники синхротронного излучения (СИ). Так, в США три из пяти нанотехнологических исследовательских центров уже развернуты в непосредственной близости от существующих источников СИ. При этом проектируемый крупнейший Центр функциональных наноматериалов также будет расположен рядом с источником СИ – нанотехнологии и возможности источников СИ неразрывно связаны между собой. С одной стороны, с помощью источников СИ может быть обеспечена адекватная характеризация наноматериалов, а с другой - именно развитие нанотехнологий, в том числе нанолитографии, дает возможность изготавливать различные элементы рентгеновской оптики (зонные пластины, рефракционные линзы, волноводные структуры и т.п.). В 2004-2005 гг. на средства федерального бюджета, выделяемые Минобрнаукой России и Роснаукой на развитие приборной базы, научными организациями и высшими учебными заведениями было приобретено 48 комплектов исследовательских приборов и оборудования, включая нанотехнологические комплексы «Спектр М», «УльтратомСЗМ-А», сканирующие зондовые и растровые электронные микроскопы, спектрофотометры и спектрометры, автоматизированные, диагностические и измерительные комплексы, в том числе сверхвысоковакуумные, что позволило обеспечить новейшими приборами более 40 организаций. Проводится систематическое наращивание приборного оснащения участников работ по нанотехнологиям, в том числе путем приобретения его за рубежом. При этом возможность использования средств федерального бюджета на закупку оборудования предусматривается в структуре затрат на НИОКР. Однако в настоящее время эти расходы попадают в прибыль и облагаются налогом.

МАКРО

США

По заказу Минобороны России выполняются комплексные проекты в области наноматериалов и нанотехнологий, направленные на создание новых конструкционных материалов специального назначения, повышающих надежность и долговечность образцов вооружений и военной техники.

Особое место в проведении работ в области нанотехнологий занимают специализированные центры коллективного пользования (далее – ЦКП) и их оснащение современным оборудованием. Необходимо поднять статус ЦКП до уровня федерального значения. При этом представляется целесообразным развитие ЦКП в направлении создания региональных центров, которые бы обеспечивали основные направления работ по нанотехнологиям в регионах.

МИКРО

Поданные зявки на изобретение

НАНО

Импульсом прогрессирующего развития нанотехнологий послужило изобретение сканирующих зондовых микроскопов

Рис. 1.

35


Власть Вместе с тем нельзя не остановиться на ряде проблем в развитии нанотехнологий. Существует неоднозначное толкование одного и того же аспекта деятельности государственного сектора науки, в том числе и терминологического.

Рис. 3.

Схематическое изображение размера объектов

Ñå÷åíèå âîëîñà

Áàêòåðèÿ

5x Линия 1 мкм

100 мкм

x 100 Линия 1 мкм

Êðàñíàÿ êðîâÿíàÿ êëåòêà

ках ФЦНТП предусматривается развитие системы центров трансфера технологий. Важным направлением развития работ в области нанотехнологии является международное сотрудничество, внутри которого можно выделить следующие три направления: 1) реализация международных проектов в области нанотехнологии и наноматериалов; 2) участие российских организаций в проектах 6-й Рамочной программы Еврокомиссии по нанотехнологиям и координация их деятельности национальной контактной точкой на базе Института кристаллографии РАН; 3) создание международных центров и лабораторий по нано (Франция, Венгрия). Для координации работ на федеральном и региональном уровнях в мае 2005г. был создан Межведомственный научно-технический совет (далее Совет) по проблеме нанотехнологий и наноматериалов.

№1 август'2009

Координации усилий различных министерств и ведомств РФ будет также способствовать создание информационного банка исследований и разработок

36

Решение о создании такого информационного банка принято на заседании Совета. Придавая исключительно важное значение развитию исследований в области нанотехнологий и дальнейшему созданию основ наноиндустрии метрологического обеспечения, при отсутствии в настоящее время единых метрологических нормативов, Совет обратился к Ростехрегулированию с просьбой о включении в реестр государственных образцов раз-

Áàêòåðèÿ

10 нк (0,01 мкм)

дела по нанотехнологиям и наноматериалам, а в реестр справочных данных – раздела по нанонаправлению. В рамках одного из проектов по нанотехнологиям проводится разработка химически стойких мембран, модулей и установок на их основе для процессов выделения ценных и токсичных компонентов из водных и технологических сред. Предполагается создание опытных установок мощностью до 10 000 м2/ год для выпуска новых типов химически стойких мембран с производительностью не менее 120 л/м2 в час и селективностью по двух- и трехвалентным ионам металлов не менее, соответственно 98,0% и 98,5%, а также устойчивых к действию окислителей (например, хлора) и агрессивных сред в диапазоне рН = 1-12 и модулей на их основе, обеспечивающих создание замкнутых циклов водо- и продуктооборота в машиностроении и газовой промышленности. Разработка завершится изготовлением и испытанием в промышленных условиях пилотных установок извлечения токсичных и ценных компонентов из водных сред с глубиной извлечения минеральных компонентов не ниже 95%, сложных органических компонентов – не ниже 85% при расходах до 1 м3/час. Создаваемые мембранные установки обеспечат замкнутые циклы водо- и продуктооборота с выделением и возвратом в технологию и/или реализацию ценных продуктов (например, 14,5 руб. на 1000 м очищенного газа – в газовой промышленности; 50-250 руб. на 1 м обработанных технологических сред - в гальваническом производстве); позволят улучшить условия труда, экологическую обстановку и повысить конкурентоспособность выпускаемой продукции.

61% опрошенных высказались, что «науку финансировать не нужно» «Научный прогресс является частью, и при том важнейшей частью, того процесса интеллектуализации, который происходит с нами на протяжении тысячелетий и по отношению к которому в настоящее время обычно занимают крайне негативную позицию», «Если не наука, то кто ответит на вопрос, что нам делать, как устроить нам свою жизнь», – написал Макс Вебер в своей работе «Наука как призвание и профессия», опубликованной в 1919 г. сразу после 1-й мировой войны. Но еще в 2006 г. (согласно данным ВЦИОМ) 61% опрошенных высказались, что «науку финансировать не нужно». Это свидетельство колоссального информационного наката на обывателя, потому что еще 25 лет назад образ ученого был уважаем в обществе, а в настоящее время в ходу совершенно непонятная сентенция: «Если ты такой умный, почему ты такой бедный». Схожая позиция: если не умеешь воровать по-крупному - значит, ты никчемный человек. Но в этих никчемных оказалось практически все население страны. А к никчемным со стороны «кчемных» не может не существовать обывательского презрения, что мы сегодня и наблюдаем в различных проявлениях. Одно из самых тяжелых наследий доставшихся России от Советского Союза, – это социальная дебилизация, которая позволяет совершенно свободно манипулировать «общественным мнением». По данным военкоматов, около 30% призывников не имеют законченного среднего образования, причем примерно 10% имеют образование на уровне начальной школы – 3-4 класса, что свидетельствует о глубоком кризисе образования наряду с кризисом других сфер. Это касается и профессионально-технического образования (ПТУ), и средне-технической подготовки (техникумы), которые оказались без финансирования, в общем-то, оказалась размытой и система высшего образования. На 450 государственных вузов у нас наплодилась громадная филиальная сеть и тьма негосударственных вузов. При высоком, а в некоторых отраслях и высочайшем уровне естественно-научных исследований, в т.н. гуманитарных отраслях, имела место совершенно однобокая идеологическая позиция. В переломный

момент, именуемый «перестройкой», во главе охлоса (толпа), а отнюдь не демоса (народ) оказались люди или совершенно невежественные, или предательски вежественные, что и привело к разрушению страны и промышленности: промышленные мощности сократились в разы, некоторые высокотехнологичные отрасли просто исчезли. Разрушилась именно промышленность, а не экономика, т.к. экономика – способ ведения хозяйства, а если хозяйства не стало, то говорить о способе управления хозяйством не приходится. Когда был открыт российский рынок для иностранного «инвестора», проявилось то, что образованному человеку было ясно с самого начала, иностранные «инвесторы» по дешевке скупали предприятия-конкуренты и их либо перепрофилировали, либо закрывали. А вот то, что было необходимо за рубежом, т.н. «грязные» производства сохранились: в первую очередь это вся цветная металлургия, энергосырьевая промышленность, продукция химической промышленности. В советское время добывалось нефти в полтора раза больше, а вывозилась всего четверть. Сейчас добывается в полтора раза меньше, а вывозится три четверти. Теперь обратимся к нанотехнологиям. Сам по себе нанометр - не более чем десять в минус девятой степени метра, хотя бы в одном измерении (рис. 3), а с этим человечество сталкивалось в различных проявления многие тысячелетия. Так, в древнем Шумере (4 тыс. до н.э.) была известна гальваностегия и гальванопластика, где толщина покрытия составляла 5-10 нанометров. Так, и физики, биологи, химики и многие другие с удивлением «обнаружили», что всю жизнь занимались наноразмерными объектами исследований. Чтобы «не распылять средства на нанотехнологии», по решению Минфина средства Ростанотех были временно размещены на депозитных счетах коммерческих банков для покрытия «возможной денежной неликвидности» ряда превилегированных банков – финансирование нанопроектов может годик и подождать. А может ли? Возьмем, к примеру, биотопливо. Спекуляции на этот счет остаются спекуляциями. Дело в том, что себестоимость этого так называемого «биотоплива» (включая себестоимость зерновой культуры и т.д.) остается выше, чем производство такого же количества энергии из углеводородов. На посевных площадях, где традиционно занимались продовольственными культурами, сейчас взращивается «биотопливо». В связи с чем резко сократились возможности стран – экспортеров продо-

вольствия (таких как США, Канада, Аргентина) оказывать гуманитарную продовольственную помощь голодающим странам. Каждый год от голода на планете умирает 60-70 миллионов человек.

По отношению к России большинство «развитых» стран, и даже бывшие республики СССР, ведут политику энергетического и интеллектуального колониализма Россия сейчас находится под мощным прессом Евросоюза, НАТО, США. По отношению к России большинство «развитых» стран, и даже бывшие республики СССР, ведут политику энергетического и интеллектуального колониализма. На Россию давят по всем направлениям. Примеров масса. На фоне таяния арктической полярной шапки все большую актуальность приобретает Северный морской путь в силу увеличении времени пользования им. В связи с этим г-н Буш заявил, что эта магистраль имеет «международное значение», поэтому Россия не должна в одиночку контролировать этот путь. Видимо, вспомнился опыт выгодного использования Панамского канала, долгое время бывшего под протекторатом США, и опыт Суэцкого канала, который был под протекторатом ряда стран. Второе знаковое заявление господина Буша гласит о том, что энергетические ресур-

Особое место в проведении работ в области нанотехнологий занимают специализированные центры коллективного пользования (далее – ЦКП) и их оснащение современным оборудованием. Необходимо поднять статус ЦКП до уровня федерального значения (федеральные лаборатории).

сы России (то, что России послал господь Бог) также имеют «мировое значение» (интересно, а в отношении Саудовской Аравии это утверждение также действительно), поэтому Россия самостоятельно «не вправе» распоряжаться этими ресурсами. Более того, наш заклятый друг сенатор Лугар на саммите НАТО в ноябре 2006 г. сказал, что страны НАТО должны предусматривать право применения вооруженной силы для обеспечения своей энергетической безопасности!? О реальной же правовой самостоятельности России в научно-технической сфере трудно говорить. В качестве примера – наш договор о научно-техническом сотрудничестве с Соединенными Штатами. Там есть довольно любопытный пассаж о том, что если изобретение сделано во время командировки, то его результаты принадлежат принимающей стороне. Интересно, если в законодательстве какой-либо иностранной страны нормы ввода изобретения более отрегулированы, то принимаются нормы ввода этого законодательства? А они лучше отрегулированы в США. Получается, что, как ни крути, то изобретение при сотрудничестве России и США будет принадлежать США. Или на МКС – права на изобретение принадлежат той стране, на чьем сегменте было сделано изобретение (по договору). Тем не менее, на сегодняшний день по уровню научно-исследовательских разработок РФ находится в одинаковых стартовых позициях с ведущими мировыми державами. При этом реализация активной государственной политики в области нанотехнологий позволит не только поддержать паритет с ведущими государствами в ряде ключевых областей науки и техники и обеспечит необходимый уровень национальной безопасности государства, но и по отдельным направлениям превзойти мировой уровень. Разработка и успешное освоение новых технологических возможностей потребует координации на государственном уровне нанотехнологических разработок, их всестороннего обеспечения (правового, ресурсного, финансово-экономического, кадрового), действенной государственной поддержки отечественной продукции на внутреннем и внешнем рынках. Наноиндустрия может стать мощным инструментом интеграции технологического комплекса России в международный рынок высоких технологий, надежного обеспечения конкурентоспособности отечественной наукоемкой продукции. Государственная важность проблемы создания наноиндустрии позволяют рассматривать это направление в качестве стержневого.

№1 август'2009

Власть

37


Власть

Подготовка специалистов в области нанотехнологий С точки зрения образовательного процесса, исследователи и студенты должны работать вместе, участвовать в одном научнообразовательном процессе. В академических институтах и ГНЦ необходимо создавать базовые кафедры и учебно-научные центры. Их объединяющим звеном должны стать ведущие научные школы, перечень которых ежегодно составляется Министерством образования и науки РФ.

Шевченко В. Я., академик РАН

№1 август'2009

Шудегов В. Е.,

38

заместитель председателя Комитета ГД по образованию, д.ф.-м.н.

Для осуществления курса на инновационное развитие наноиндустрии Российской Федерации потребуется целенаправленная подготовка специалистов, способных создавать и производить новые виды продукции. Магистральное развитие нанотехнологий основано на развитии химии, биологии, физики и инженерии. Без совокупного развития четырех ключевых позиций невозможно выпустить на рынок наукоемкую продукцию. Приготовление и производство ультрачистых наноматериалов/частиц, развитие прямых и непрямых аналитических методов и техники разделения

даст толчок для превращения материалов в продукт. Развитие надежных воспроизводимых методик нанообразцов (наномоделей, микроконтактных маркеров и др.) и использование этих методик позволит получать продукты с заданными свойствами и по низкой цене. Развитие, инструментализация и характеризация нанометрических методологий синтеза, таких как газовая фаза, влажная химическая или критическая фаза, является тем выбором, без которого не осуществить переход от лаборатории к рынку. С точки зрения образовательного процесса, исследователи и студенты

должны работать вместе, участвовать в одном научно-образовательном процессе. В академических институтах и ГНЦ необходимо создавать базовые кафедры и учебно-научные центры. Их объединяющим звеном должны стать ведущие научные школы, перечень которых ежегодно составляется Министерством образования и науки РФ. В каждом федеральном округе необходимо создать 8-10 учебнонаучных центров, руководителями которых будут представители ведущих научных школ по наноиндустрии. В создании учебно-научных центров должны принять участие территориальные администрации, академические институты и ГНЦ, вузы, территориальные отделения Союза промышленников и предпринимателей и Торгово-промышленной палаты, представители промышленных предприятий. Положение об учебнонаучных центрах, их юридический статус должны быть определены распоряжением руководства федерального округа. Учебно-научные центры должны финансироваться из бюджетных средств прямым финансированием на 80%, из внебюджетных источников и на 20% за счет предпринимателей и спонсоров, а также заинтересованными промышленными предприятиями (их доля может быть увеличена). Программа обучения должна быть направлена на всестороннюю подготовку молодого специалиста в области химии, биологии, физики, математики, компьютерного моделирования, метрологии и стандартизации. Кроме того, специалист в области наукоемких технологий должен обладать знаниями в области патентоведения, финансового права и экологии. Фундаментальная особенность нанотехнологии в том, что она в полном смысле этого слова является междисциплинарной наукой и даже мега междисциплинарной. Она вбирает в себя все последние достижения естественных наук - химии, физики, биологии, медицины, экономики, экологии. Роль образования в развитии страны, обеспечении ее реальной безопасности и росте благосостояния населения совершенно очевидна, она не оспаривается и, более того, признается доминантной. Классическая парадигма "кадры решают все" не только не устарела, но

Шевченко В.Я.: Федеральные органы должны пристальное внимание уделять обеспечению студентов учебно-научных центров учебной и методической литературой по нанотехнологии. Необходимо создать инвестиционные программы по подготовке, изданию и переводу иностранной учебной литературы по всем направлениям наноиндустрии.

и становится еще более актуальной и определяющей. Состояние образования в высшей школе и перспективы в этой области, связанные с преподаванием такого направления современных высоких технологий, как нанотехнология, не отвечают современным тенденциям. Законодательно закреплен переход на двухуровневую систему бакалавр-магистр, в которой уровень бакалавра, достигнутый за четыре года обучения, официально признан полноценным высшим образованием.

Специалисты в области нанотехнологии должны иметь лучшее и максимально всеохватывающее фундаментальное образование. Из этого следует первый вывод: элементы нанонауки необходимо вводить в учебные курсы бакалавриата, в котором первые два года проходят в изучении общих для всех студентов дисциплин, вне зависимости от их дальнейшей специализации. К ним в программу бакалавриата первых двух лет обучения необходимо ввести чтение курсов молекулярной биологии, введения в нанотехнологию, основ нанодиагностики. В течение двух последующих лет бакалавриата необходимо углубленное изучение таких фундаментальных дисциплин, как химия твердого тела, физика твердого тела, физическая химия, технология неорганических веществ, неорганическая химия, квантовая механика и квантовая химия. В федеральных округах следует предложить следующую схему циклов лекций и семинарских за��ятий будущих специалистов по наукоемким технологиям. Курс лекций и семинаров по химическим наукам: • Введение в химию • Неорганическая химия • Органическая химия • Аналитическая химия • Кристаллохимия • Коллоидная и электрохимия • Элементорганическая химия • Квантовая химия • Химия твердого тела Курс лекций и семинаров по физике: • Введение в общую физику • Механика и термодинамика • Электромагнетизм • Оптика и волны • Числовая физика • Квантовая физика • Статистическая физика • Неклассическая физика • Физика твердого тела Курс лекций и семинаров по биологии: • Введение в общую биологию • Основы биохимии • Молекулярная биология • Математическая биология • Основы молекулярной генетики • Основы биоинженерии • Теоретическая и экспериментальная биофизика Курс лекций по математическим наукам:

№1 август'2009

Власть

39


• Введение в математический ананлиз • Основы дифференциального и интегрального исчисления • Векторная алгебра, матрицы, теория групп • Геометрия эвклидового и неэвклидового пространства • Математическая кристаллография и кристаллохимия • Фрактальная и афинная геометрия • Математическая и структурная модель наномира Курс лекций и семинаров по инженерным наукам: • Введение в материаловедение • Диагностика и характеризация свойств материалов • Основные понятия технологического процесса • Процессы и аппараты • Основы метрологии и сертификации • Основы конструирования • Технологические процессы в нанотехнологиях Курс лекций и семинаров по нанонаукам: • Основы нанотехнологии • Основные понятия и терминология наномира • Химия, биология и физика наносостояния • Органо-неорганические гибриды, наночастицы, нанокомпозиты, наноматериалы • Металлические кластеры • Углеродные наноматериалы • Биосовместимые материалы • Биоинженерная практика и мембранные технологии

Власть

Российской Федерации потребуется целена-

правленная подготовка специалистов, способных создавать и производить новые виды продукции.

Курс лекций и семинаров по общественным наукам: • Философия научного поиска • Основы научного мировоззрения • Патентоведение • Финансовая и денежно-кредитная политика • Основы предпринимательства • Коммерциализация научных исследований, инновации • Основы охраны интеллектуальной собственности Каждый курс лекций должен чередоваться с лабораторной и приборной практикой. Каждый обучающийся должен знать будущее место своей работы и обязательно стажироваться там. Северо-Западное отделение ГК «Роснанотех» должно знать каждого обучающегося, определять с помощью тестирования его склонности к научной, инженерной или предпринимательской деятельности.

После завершения обучения в бакалавриате студент, в случае проявления им соответствующих способностей, может продолжить обучение в магистратуре (2 года) и впоследствии в аспирантуре (3 года). (На Западе после 3-х курсов бакалавриата студент может перейти к системе 4+4 (4 года в магистратуре и 4 года в докторантуре - аналоге нашей аспирантуры). Подготовка кадров высшей квалификации на Западе официально занимает больше времени, чем у нас, причем при несравненно более высоком материальном, инструментальном и интеллектуальном (научная, учебная и учебно-методическая литература, электронные средства) обеспечении. Организационную работу по созданию учебно-научных центров следует поручить комитетам по образованию и науке территориальных органов региона и руководителям ведущих научных школ. Федеральные органы должны пристальное внимание уделять обеспечению студентов учебно-научных центров учебной и методической литературой по нанотехнологии. Должны быть созданы инвестиционные программы по подготовке, изданию и переводу иностранной учебной литературы по всем направлениям наноиндустрии. Северо-Западное отделение должно курировать вопросы лабораторной базы по подготовке специалистов по нанотехнологии. Высокая стоимость экспериментальных установок и сложность нанотехнологического оборудования должна побудить СевероЗападное отделение ГК «Роснанотех» к созданию различной степени сложности и оснащенности комплексов имитаторов научного оборудования для проведения виртуальных лабораторных работ. Самые простые должны представлять загружаемые в компьютер программы, которые на экране дисплея имитируют научную установку и ее реакцию на производимые с ней действия. Непосредственное участие студентов в научной работе, их постоянное общение с коллективом ведущей научной школы демонстрирует необходимость тех знаний, которые им преподносились на лекциях не в виде чего-то абстрактного и не востребованного реальным сектором экономики, а в виде необходимейшего фундамента их профессионального роста.

Вузы смогут сами реализовать РИД Совет Федерации одобрил в новой редакции закон о создании малых предприятий на базе научных учреждений Как отметил представивший Федеральный закон председатель Комитета СФ по образованию и науке Хусейн Чеченов, закон восполняет пробелы правового регулирования в области отношений, связанных с созданием хозяйственных обществ бюджетными учреждениями науки и образования, научными и образовательными учреждениями государственных академий наук, а также отношений, связанных с распоряжением учреждениями науки и образования исключительными правами на результаты интеллектуальной деятельности, а также доходами от их реализации. Основной его целью является обеспечение реального внедрения в производство создаваемых за счет бюджетных средств результатов научнотехнической деятельности, права на которые принадлежат бюджетным учреждениям науки и образования. Федеральный закон предоставляет бюджетным научным учреждениям (в том числе созданным государственными академиями наук), а также высшим учебным заведениям, являющимися бюджетными учреждениями, право без согласия собственника их имущества быть учредителями (в том числе совместно с другими лицами) хозяйственных обществ, деятельность которых заключается в практическом применении (внедрении) результатов интеллектуальной деятельности, исключительные права на которые принадлежат данным научным учреждениям. Федеральный закон дает закрытый перечень РИД, для реализации которых могут создаваться эти хозяйственные общества. К таким РИД отнесены программы для электронных вычислительных машин, базы данных, изобретения, полезные модели, промышленные образцы, селекционные достижения, топологии интегральных микросхем, секреты производства (ноу-хау). Согласно федеральному закону, при создании хозяйственного общества бюджетные организации вносят в ка-

27 июля 2009 года на 252-м внеочередном пленарном заседании Совета Федерации был одобрен Федеральный закон «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации по вопросам создания бюджетными научными и образовательными учреждениями хозяйственных обществ в целях практического применения (внедрения) результатов интеллектуальной деятельности». честве вклада в уставные капиталы право использования РИД. Федеральный закон определяет порядок денежной оценки и механизм передачи прав на РИД, принадлежащих учреждениям науки и образования, в уставной фонд создаваемого хозяйственного общества. При этом устанавливается, что доля бюджетного учреждения в уставном капитале хозяйственного общества должна составлять более двадцати пяти процентов для акционерных обществ и более одной трети для обществ с ограниченной ответственностью. Доля других лиц в уставном капитале хозяйственного общества должна быть оплачена денежными средствами не менее чем наполовину. Федеральный закон устанавливает, что бюджетные учреждения вправе распоряжаться долями (акциями) в уставных капиталах хозяйственных обществ только с предварительного согласия соответствующих собственников. При этом права участников хозяйственных обществ от имени данных научных учреждений осуществляют их руководители. Важными новеллами являются положения федерального закона о порядке распоряжения бюджетными организациями доходами, полученными как от использования долей (акций) в уставных капиталах хозяйственных обществ, так и прибыли от деятельности хозяйственных обществ. Устанавливается, что указанные доходы поступают в их самостоятельное распоряжение, учитываются на отдельном балансе и направляются только на осуществление уставной деятельности

данных учреждений, в том числе на правовую охрану РИД и выплату вознаграждения их авторам. После работы согласительной комиссии федеральный закон дополнился двумя нормами: об обязательном уведомлении федерального органа исполнительной власти, осуществляющего функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере научной и научнотехнической деятельности, о создании хозяйственного общества, а также о возможности внесения в уставный капитал создаваемого хозяйственного общества в порядке, установленном Гражданским кодексом Российской Федерации, денежных средств, оборудования и иного имущества, находящегося  в  оперативном  управлении  бюджетного научного (образовательного) учреждения. Уже сейчас более двухсот вузов и НИИ готовы создать малые предприятия, отметил глава Комитета СФ по образованию и науке. По его мнению, реализация основных положений федерального закона будет способствовать созданию благоприятных правовых условий для вовлечения РИД в гражданский оборот, а также созданию дополнительных рабочих мест в наукоемких отраслях промышленности. Вместе с тем Хусейн Чеченов допускает, что федеральный закон «может претерпеть некоторые изменения в результате анализа правоприменительной практики», если потребуется защитить интересы государства и исключить возможность злоупотреблений».

№1 август'2009

№1 август'2009

Власть

Источник: Пресс-служба Комитета Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации и Российской академии наук

40

41


Программа Международного Форума по нанотехнологиям – 2009

Предварительная структура научно�технологических секций программы форума По состоянию на 20.05.09*

Научно-технологические секции Максимальный формат секции: Панельная дискуссия, доклады. Содержание: Научные основы применения нанотехнологий в промышленности. Технологии получения наноматериалов. Разработки «завтрашнего дня» (внедрение через 5-10 лет), методические вопросы. Целевая аудитория: Зарубежные и российские представители инвестиционного, индустриального бизнеса, R&D, ученые, аспиранты и студенты.

Предварительная структура деловой части программы форума По состоянию на 30.03.09*

Спикеры: Российские и зарубежные CTO, руководители R&D подразделений, ведущие ученые.

Деловая часть

Íàíîýëåêòðîíèêà. Íàíîôîòîíèêà. Íàíîìàòåðèàëû äëÿ ýëåêòðîíèêè, ìàãíèòíûõ ñèñòåì è îïòèêè. Ôîòîâîëüòàèêà Ðóêîâîäèòåëè: академик А.Л. Асеев, академик С.Н.Багаев

TEMЫ

Институты инновационной экономики

Нанотехнологии в отраслях промышленности

Производство и применение продуктов нанотехнологий

Максимальный формат секции: Панельная дискуссия, доклады.

Максимальный формат секции: Панельная дискуссия, доклады.

Максимальный формат секции: Панельная дискуссия, доклады.

Содержание: Прогнозирование, презентации зарубежных и отечественных отраслевых дорожных карт. Аналитические материалы по влиянию нанотехнологий на рынки, зарубежный и отечественный опыт.

Содержание: Рыночные перспективы продуктов нанотехнологий, прогнозирование, продуктовые дорожные карты.

Содержание: Международный (страновой) опыт создания институтов инновационной экономики. Целевая аудитория: Зарубежные и российские государственные деятели, ответственные за инновационное развитие, представители инвестиционного и индустриального бизнеса, R&D, ученые. Спикеры: Зарубежные и российские государственные деятели, ответственные за инновационное развитие, представители Министерства образования и науки РФ, Федерального агентства по науке и инновациям, топменеджеры инвестиционного и индустриального бизнеса, топ-менеджеры РОСНАНО.

Целевая аудитория: Зарубежные и российские представители инвестиционного, индустриального бизнеса, R&D, ученые. Спикеры: Топ менеджеры зарубежного и российского индустриального и инвестиционного бизнеса, топменеджеры РОСНАНО.

Целевая аудитория: Зарубежные и российские представители инвестиционного, индустриального бизнеса, R&D, ученые. Спикеры: Топ-менеджеры зарубежного и российского индустриального бизнеса, CTO, руководители R&D подразделений, ученые, ведущие R&D разработки, топ-менеджеры РОСНАНО.

Íàíîòåõíîëîãèè â ýíåðãåòèêå, íàíîìåõàíèêà è íàíîïëàçìà Ðóêîâîäèòåëü: академик В.Е. Фортов

Íàíîýëåêòðîìåõàíè÷åñêèå ñèñòåìû Ðóêîâîäèòåëè: член-корреспондент РАН А.Н. Сауров, член-корреспондент РАН О.С. Нарайкин Ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå íàíîòåõíîëîãèé Ðóêîâîäèòåëè: академик В.Е. Фортов, академик В.Б. Бетелин, профессор М.Н. Стриханов Íàíîäèàãíîñòèêà Ðóêîâîäèòåëè: член-корреспондент РАН М.В. Ковальчук, член-корреспондент РАН В.В. Квардаков

Êàòàëèçàòîðû è ìåìáðàíû íà îñíîâå íàíîìàòåðèàëîâ è íàíîòåõíîëîãèé Ðóêîâîäèòåëè: академик В.Н Пармон, академик В.В. Лунин, член-корреспондент РАН В.И. Бухтияров Óãëåðîäíûå âîëîêíà. Àðàìèäíûå âîëîêíà. Êîìïîçèöèîííûå ïîëèìåðû Ðóêîâîäèòåëü: академик Е.Н. Каблов Êîíñòðóêöèîííûå è ôóíêöèîíàëüíûå íàíîìàòåðèàëû Ðóêîâîäèòåëè: академик С.М. Алдошин, академик И.В.Горынин, академик К.А.Солнцев, член-корреспондент РАН Г.С.Бурханов

СЕКЦИИ

Страновые инновационные системы

Нанотехнологии в электронике и фотонике

Инвестиционные инструменты инновационной экономики (венчурные фонды, сидфонды, бизнес-ангелы). Совместно с РАВИ

Нанотехнологии в химической промышленности

Организационные формы инновационной экономики (технопарки, технико-внедренческие ОЭЗ, бизнес-инкубаторы, центры коллективного пользования, региональные программы развития нанотехнологий)

Нанотехнологии в высокотехнологичных отраслях промышленности (атомная промышленность, авиастроение, судостроение, космическая промышленность, связь)

Наука и образование

Стандартизация, метрология, сертификация и техническое регулирование для обеспечения качества и безопасности в наноиндустрии

Нанотехнологии в машиностроении

Нанотехнологии в топливноэнергетическом комплексе (электроэнергетика, нефтегазовая промышленность, водородная энергетика)

Нанотехнологии в строительстве и ЖКХ (в т.ч. дорожное строительство)

Нанотехнологии в производстве потребительских товаров

* Структура деловой части программы Форума может быть изменена.

Нанотехнологии в здравоохранении, медицине и биотехнологиях

Компонентная база наноэлектроники, оптоэлектроники, нанофотоники и фотовольтаики

Производство и применение катализаторов, сорбентов, мембран и продуктов на их основе

Производство и применение органических и полимерных наноматериалов и волокон, включая углеродные волокна и композиционные материалы на их основе

Производство и применение наноструктурированных порошков и объемных материалов

Производство и применение сенсоров и устройств на их основе

Применение микрои наноэлектромеханических систем

Óãëåðîäíûå íàíîìàòåðèàëû: íàíîàëìàçû, óãëåðîäíûå íàíîòðóáêè, ôóëëåðåíû, ãðàôåí Ðóêîâîäèòåëü: член-корреспондент РАН В.И.Конов Ñåíñîðíûå íàíîìàòåðèàëû Ðóêîâîäèòåëü: академик М.В. Алфимов Õèìè÷åñêèå òåõíîëîãèè íàíîìàòåðèàëîâ Ðóêîâîäèòåëü: академик В.Я. Шевченко Ïðîöåññû ñàìîñáîðêè è ñàìîîðãàíèçàöèè â ñîçäàíèè íàíîìàòåðèàëîâ Ðóêîâîäèòåëü: академик Ю.Д.Третьяков Íàíîìàòåðèàëû äëÿ èñòî÷íèêîâ ýíåðãèè Ðóêîâîäèòåëè: профессор Е.В. Антипов, профессор В.А. Собянин Íàíîáèîòåõíîëîãèè Ðóêîâîäèòåëè: академик Р.В.Петров, академик К.Г.Скрябин Íàíîòåõíîëîãèè â ìåäèöèíå: Èììóíîáèîëîãè÷åñêèå ïðåïàðàòû è àäðåñíàÿ äîñòàâêà ëåêàðñòâ Ðóêîâîäèòåëè: академик РАМН А.Л. Гинцбург, академик В.А.Ткачук, академик М.А.Пальцев

Íàíîòåõíîëîãèè â ìåäèöèíå: Îíêîëîãèÿ è êàðäèîëîãèÿ Ðóêîâîäèòåëè: член-корреспондент РАМН И.В.Решетов, профессор Ю.А.Барышников Áèîëîãè÷åñêèå ìîëåêóëÿðíûå ìàøèíû Ðóêîâîäèòåëè: профессор К.В. Северинов, академик А.С. Спирин

Ìåæäóíàðîäíûé îïûò è ìåòîäè÷åñêèå îñíîâû ôîðñàéòà, äîðîæíûõ êàðò è èíäèêàòîðîâ â îáëàñòè íàíîòåõíîëîãèé Ðóêîâîäèòåëü: профессор Л.М.Гохберг


Власть

Власть

Второй Международный форум по нанотехнологиям

№1 август'2009

В декабре 2008 года в столице России прошел Первый Международный форум по нанотехнологиям. Опыт оказался вполне удачным - мероприятие посетили свыше 9000 человек. С докладами и презентациями выступили более 1400 представителей мировой наноиндустрии, государственной власти, бизнеса и науки и ученых из России и 33-х зарубежных стран.

44

За три дня работы Первого международного форума его мероприятия посетили свыше 9000 человек - представителей мировой наноиндустрии, предпринимателей, государственных деятелей и ученых. В форуме приняли участие 670 представителей из 33-х зарубежных стран, таких как: Австрия, Австралия, Великобритания, Германия, Израиль, Италия, Канада, Китай, Польша, США, Финляндия, Франция, Чехия,   Швейцария, Швеция, Южная Корея, Япония и др. В программах презентаций и панельных дискуссий деловой части форума в качестве дискутантов, модераторов и докладчиков приняли участие 236 человек, из которых 131 российский и 105 международных участников. Проведено 12 панельных дискуссий, в которых приняли участие 127 представителей российского и международного бизнеса. В 12 программах презентаций было сделано 109 презентаций продуктов, технологий,

компаний – мировых лидеров наноиндустрии. Панельные дискуссии в рамках деловой части форума затронули наиболее актуальные проблемы нанотехнологий и направления развития наноиндустрии, такие как: «Бизнес и нанотехнологии», «Форсайт, дорожные карты и индикаторы в области нанотехнологий и наноиндустрии», «Политика государств в развитии наноиндустрии»; «Международные инвестиции в российские инновации», «Нанотехнологии в машиностроении», «Нанотехнологии в химической промышленности», «Нанотехнологии в электронике и фотонике», «Нанотехнологии в медицине и биотехнологиях», «Нанотехнологии в строительных материалах», «Нанотехнологии в нефтегазовой промышленности», «Венчурное финансирование нанотехнологий», «Безопасность и качество в наноиндустрии».

В рамках научно-технологической части программы форума было представлено 269 устных секционных (76 зарубежных и 193 российских докладчиков) и 585 стендовых докладов. Научно-технологические секции охватили 18 основных направлений развития нанотехнологий и создания наноматериалов: наноэлектроника; нанофотоника; нанодиагностика; конструкционные наноматериалы и высокочистые вещества, функциональные наноматериалы для энергетики, конструкционные наноматериалы и наноматериалы со специальными свойствами, функциональные наноматериалы (катализаторы, сорбенты, мембраны), химия и химическая технология наноматериалов, наноматериалы для электроники, магнитных систем и оптики; наноэлектромеханические системы; нанотехнологии в энергетике, наномеханика и наноплазма; нанобиотехнологии; биологические молекулярные

Наиболее содержательные итоги форума трудно измерить цифрами. Самое главное, форум действительно стал международной площадкой общения науки и бизнеса, инструментом коммерциализации научных идей и продвижения продукции наноиндустрии на рынок. Развивающаяся в России индустрия нанотехнологий – уникальная по возможностям отрасль для воплощения передовых инновационных идей, реализации амбициозных инвестиционных проектов. Согласно планам, закрепленным в Стратегии деятельности РОСНАНО, к 2015 году объем продаж всей российской продукции наноиндустрии должен достичь 19 млрд. евро, объем экспорта – почти 4 млрд. евро. Это масштабные цифры, сопоставимые с нынешними объемами всей инновационной экономики страны. Предстоящий в октябре 2009 года Второй Международный форум по нанотехнологиям станет еще одним шагом на пути к решению этих задач, даст импульс новым проектам в наноиндустрии. Приглашаю вас принять участие в работе форума!

машины; нанотехнологии в медицине; нанотехнологии в онкологии; математическое моделирование нанотехнологий; образование в области нанотехнологий.

Выставка Одновременно на территории «Экспоцентра» прошла выставка передовых нанотехнологических разработок, на которой демонстрировались проекты 80 российских и зарубежных компаний и организаций. Общая площадь выставки составила 2135 кв.м., в которой приняли участие 309  организаций, в том числе 261 участника из 35 городов Российской Федерации и 48 фирм из 12 стран (Австрии, Великобритании, Германии,  Ирана, Латвии, Литвы, Нидерландов, США, Финляндии, Франции, Швеции, Японии). За три дня выставку посетили свыше 3300 человек.

Важные подписания В первый день работы было подписан ряд важных соглашений. Первое - о сотрудничестве между РОСНАНО и Российской академией наук. Второй документ - соглашение о сотрудничестве между РОСНАНО и Московским государственным университетом. В завершение дня, 3 декабря 2008 г. генеральным директором РОСНАНО Анатолием Чубайсом и статс-секретарем Министерства занятости и экономики Финляндии Микко Алкио был подписан Меморандум о взаимопонимании.

Конкурс научных работ молодых ученых Первый Международный форум по нанотехнологиям завершился награждением победителей международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий. На кон-

курс было представлено 328 научных работ российских и зарубежных участников по 17-ти направлениям развития нанотехнологий и наноиндустрии. Более половины работ представлено конкурсантами из российских регионов. В конкурсе также приняли участие  16  зарубежных участников из 8-ми стран мира. Исследования, представленные на конкурс, посвящены таким темам, как наноэлектроника, нанофотоника, нанодиагностика, функциональные и конструкционные наноматериалы для энергетики, электроники, магнитных систем и оптики, неорганические наноматериалы для электрохимических источников энергии, нанобиотехнологии и медицина. Авторам лучших работ и их научным руководителям были вручены почетные ди-

К 2015 году объем продаж всей российской продукции наноиндустрии должен достичь 19 млрд. евро, объем экспорта – почти 4 млрд. евро.

Предстоящий в октябре 2009 года Второй Международный форум по нанотехнологиям станет еще одним шагом на пути к решению этих задач, даст импульс новым проектам в наноиндустрии.

пломы форума, а также денежные премии.  Полный перечень победителей международного конкурса молодых ученых размещен на сайтах РОСНАНО и Международного форума по нанотехнологиям. В этом году объявлен Второй международный конкурс научных работ молодых ученых в области нанотехнологий. Его итоги будут подведены в октябре 2009 года на Втором международном форуме по нанотехнологиям.

Международная премия в области нанотехнологий Генеральный директор РОСНАНО Анатолий Чубайс также объявил об учреждении Международной премии в области нанотехнологий и наноиндустрии, которая будет присуждаться ученым и научным коллективам за выдающиеся научные исследования и прикладные научно-технические разработки в области нанотехнологий.  В июле текущего года Комитет по присуждению Международной премии в области нанотехнологий RUSNANOPRIZE2009 принял решение присудить премию академику Леониду Келдышу (Россия) и профессору Альфреду И Чо (США) за разработку «Полупроводниковых сверхрешеток и технологии молекулярнолучевой эпитаксии». Кроме того, наградной символ премии получит компания RIBER (Франция) за создание оборудования для молекулярно-лучевой эпитаксии. Церемония вручения Международной премии в области нанотехнологий RUSNANOPRIZE состоится в Москве 6 октября 2009 г. в рамках пленарного заседания Второго Международного форума по нанотехнологиям. Фонд премии в 2009 г. составит 3 миллиона рублей, которые будут вручены в равных долях академику Леониду Келдышу и профессору Альфреду И Чо.

№1 август'2009

6-8 октября пройдет

Анатолий Чубайс:

45


Инвестиции

Инвестиции сии есть перспектива, и мы всячески стараемся этому содействовать.

практика и перспективы применения

Рагозин В.Ю.,

№1 август'2009

директор по нормативноправовой деятельности РОСНАНО

46

Государство не ставило  перед нами задачу как можно быстрее разместиться своим бюджетом на рынке. Задача была в том, чтобы разместиться выгодно и качественно.

В ИА «Гарант» состоялось интернет-интервью директора по нормативно-правовой деятельности Государственной корпорации «Российская корпорация нанотехнологий» (РОСНАНО) Рагозина Виктора Юрьевича и старшего юриста по нормативно-правовой деятельности РОСНАНО Лазаревой Юлии Валерьевны. Темой обсуждения стали перспективы инновационной экономики и актуальные вопросы Федерального закона N115-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «Об акционерных обществах», подписанный в начале июня Президентом РФ Дмитрием Медведевым, в котором предусматривается порядок заключения и исполнения акционерного соглашения, круг его участников, правовые последствия противоречия акционерного соглашения уставу общества и т.д. Инновационная экономика и деятельность РОСНАНО - Какими вам видятся перспективы инновационной экономики в России? Рагозин В. Ю.: Инновационный путь развития для России представляется наиболее важным и перспективным. В сложившейся ситуации на рынке вложение в инновационную продукцию рассматривается как одна из категорий прорыва и приоритета. И то, что корпорация РОСНАНО находится на передовом рубеже этого процесса, для нас очень важно. Мы понимаем, что те изменения, которые предлагает законодательство, не ограничиваются только деятельностью корпорации.

Вопрос гораздо шире. Когда мы анализировали необходимость внесения изменений в законодательство, то убедились, что один вопрос вытягивает за собой сразу же другой. То есть мы начинаем прорабатывать вопрос о совершенствовании законодательства в сфере науки и образования для коммерциализации инновационных технологий. Нам необходимо вносить изменения в налоговое, бюджетное законодательство, в законодательство о венчурном бизнесе. Для того чтобы решить вопросы, связанные с инновационностью законодательства, необходим комплексный подход. Поэтому мы полагаем, что у инновационной экономики Рос-

- В условиях кризиса всем нужны деньги, но полностью разместить на рынке бюджеты, вложившись в прорывные проекты, у РОСНАНО почемуто не получается. В чем причина? Рагозин В. Ю.: При реализации наших проектов необходимо понимать мы не благотворительная организация и деньги просто так не даем, а реализуем проекты на условиям соинвестирования. Если проект серьезен и мы находим соинвестора, который может вложить достаточно серьезные деньги под те условия, которые мы совместно отрабатываем, то этот проект реализуется. Просто придти и

От закона ждут возможности регулировать отношения между акционерами как в крупных публичных компаниях, открытых акционерных обществах, так и венчурных проектах, котоЛазарева Ю.В., рыми как раз в первую старший юрист по нормативно-правовой очередь и занимается деятельности РОСНАНО РОСНАНО. попросить денег не получится, мы идем в те проекты, которые представляют интерес в плане коммерциализации, перспектив, доходности. У нас есть специальный механизм, который отработан, мы прозрачны, мы доступны. Откройте наш сайт в интернете, вы увидите, что у нас создана достаточно четкая, понятная система и структура многоступенчатой экспертизы: научно-техническая экспертиза, инвестиционная экспертиза. Процесс принятия решения по каждому проекту достаточно понятен, прозрачен и доступен. Выложены все документы, которые необходимо заполнить тому, кто хочет представить свой проект либо выступить в качестве соинвестора. Если предлагаются интересные условия, то соинвестор придет, если этот проект интересен. Если же речь идет о том, чтобы просто от РОСНАНО получить деньги, то это не получится. Лазарева Ю. В.: Когда говорят о том, что государственная корпорация не может разместить все выделенные ей средства в проекты, что недостаточный темп инвестирования, не принимают во внимание наш серьезный подход к проектам. Мы должны провести все те экспертизы, о которых сказал Виктор Юрьевич, в том числе, - юридический Due Diligence компании-заявителя. Много внимания уделяем структурированию проекта, подготовке юридических документов, чтобы они устраивали все стороны. И поэтому, безусловно, в первый год после создания корпорации определенная масса проектов, по которым все эти процедуры были проведены, еще не накопилась. Сейчас мы уже выходим на так называемую "проектную мощность", т. е. много проектов, по которым решения о финансирова-

нии уже приняты или могут быть приняты в ближайшее время. И, безусловно, мы ожидаем здесь повышения темпов инвестирования. Рагозин В. Ю.: Государство не ставило  перед нами задачу как можно быстрее разместиться своим бюджетом на рынке. Задача была в том, чтобы разместиться выгодно и качественно. - Какие крупномасштабные проекты корпорация планирует осуществить во второй половине 2009 г. и в 2010 году? Рагозин В. Ю.: В первую очередь, это проекты, связанные с наноструктурированными материалами, предприятиями по производству современных упаковочных материалов, конкурентоспособная продукция в сфере наноструктурных керамических и металлокерамических материалов, солнечная энергетика. То есть таких направлений и проектов очень много. Достаточно широка географическая база для размещения этих предприятий. Это центральная часть России, и Урал, и Сибирь. И во многом перспективность этих проектов говорит о том, что мы соинвесторов найдем. Лазарева Ю. В.: Если говорить еще о географии и действительно о крупномасштабности проектов, то можно отметить, что госкорпорация предполагает участвовать в создании в Германии европейского рентгеновского лазера на свободных электронах. Распоряжение Правительства, в соответствии с которым Россия участвует в проекте, подписано на прошлой неделе. Это крупный проект, который начнется в 2009 году и позволит российским ученым  использовать лазер для научных

№1 август'2009

Инновационная экономика и акционерные соглашения:

- В одном из своих интервью Президент Д. Медведев заявил, что одной только РОСНАНО не под силу создать в России инновационную экономику. Вы согласны с этим заявлением? Рагозин В. Ю.: Создать инновационную экономику силами одной корпорации, даже такой сильной и энергичной, как РОСНАНО, наверное, будет сложновато. Вместе с тем мы ставим перед собой задачу и сейчас предлагаем в Федеральный закон N 139-ФЗ внести норму, касающуюся того, чтобы представить нам функции по оказанию содействия в формировании инновационной среды. Я обращаю внимание, не создание инновационной экономики, а формирование инновационной среды. Мы отвечаем за то направление, которое нам поручило государство, т. е. это коммерциализация результатов интеллектуальной деятельности. Но для того, чтобы коммерциализировать результаты интеллектуальной деятельности и пустить в производство те накопленные знания технологий, которые у нас имеются, необходимо создание инновационной среды. Вот в этом направлении корпорация активно работает. Теперь касательно того, чего нам сейчас не хватает для деятельности корпорации. Мы сейчас разрабатываем проекты нормативно-правовых актов, которые внесут изменения и в корпоративное законодательство, и в законодательство о венчурных инвестициях. Я могу сказать, что мы активно участвовали в работе, которая вылилась в принятие целого ряда поправок, в том числе, в Федеральный закон "Об обществах с ограниченной ответственностью". И надеемся как юристы, что эти изменения в законодательство, в том числе и в Федеральный закон "О Российской корпорации нанотехнологий", придадут большую динамику нашей деятельности и эффективность ее работы.

47


Инвестиции

№1 август'2009

- Как вы оцениваете механизм "инвестиционных госкорпораций"? Рагозин В. Ю.: Длительное время российская наука в сфере коммерциализации результатов интеллектуальной деятельности работала на накопление технологий, идей, разработок. Сейчас поставлена задача коммерциализировать наиболее  интересные, ценные, прорывные технологии, чтобы они приносили доход стране. Как механизм привлечения соинвестиционных средств госкорпорация представляется достаточно интересной и перспективной формой организации. То, с какой динамикой сейчас работает корпорация, то, какие глобальные проекты подготовлены к реализации, я думаю, позволяет говорить о перспективности этого направления и института как такового. Я могу привести очень простой пример, касающийся вопроса, связанного с эффективностью и прозрачностью нашей деятельности. Согласно закону о корпорации, все вопросы и решения относительно финансирования проектов принимает наблюдательный совет из 15 человек: 5 - по представлению президента, 5 по представлению правительства, 2 - от Совета Федерации, 2 - от ГД и только 1 представитель от государственной корпорации. Кроме того, закон, касающийся деятельности корпорации, дополнится положениями, которые предусматривают мониторинг и контроль за реализацией непосредственно самих проектов.

48

- На какой стадии находится проект по созданию посевных фондов нанотехнологий? Лазарева Ю. В.: Во-первых, наблюдательным советом корпорации утверждены Порядок и форматы участия корпорации в венчурных и посевных фондах нанотехнологий. Там описаны различные механизмы, через которые корпорация участвует в венчурных и посевных фондах с привлечением, в том числе, управляющих компаний рынка и, естественно, также с привлечением соинвесторов. В настоящий момент в инвестиционном портфеле корпорации есть несколько венчурных фондов, которые структурированы в формате закрытого паевого фонда венчурных ин-

Процесс принятия решения по каждому проекту достаточно понятен, прозрачен и доступен. Выложены все документы, которые необходимо заполнить тому, кто хочет представить свой проект либо выступить в качестве соинвестора.

вестиций и готовятся к регистрации. Эти фонды предназначены для квалифицированных инвесторов. В декабре прошлого года были приняты изменения в закон о рынке ценных бумаг, в соответствии с которыми корпорация получила статус квалифицированного инвестора и теперь в полной мере может пользоваться преимуществами, которые предоставляет эта форма ЗПИФа. Вместе с тем, наверное, именно для посевного финансирования формат ЗПИФа все-таки излишне регламентирован. Нужно много общаться с регуляторами рынка, нести дополнительные расходы на спецдепозитарии и иные организации, которые в обязательном порядке обслуживают фонд. В связи с этим также возникает вопрос со стороны наших соинвесторов о том, что им гораздо привычнее структурировать посевные фонды в формате зарубежного LP, где все достаточно гибко, понятно, всем давно знакомо. На наш взгляд, здесь есть еще поле для совершенствования законодательства, потому что в Гражданском кодексе есть ряд форм, которые можно, скажем так, докрутить. Например, механизм простого товарищества, с помощью которого можно было бы создавать фонды именно посевных инвестиций. Поскольку там меньше объемы финансирования, большая степень риска, и сторонам опять-таки нужно о многом договариваться, с одной стороны. С другой точки зрения, для стороны важны обязательства по дальнейшему финансированию проекта. Так вот, на наш взгляд, возможно либо совершенствовать форму простого товарищества либо, может быть, создать какую-то особую, главное, чтобы там решался вопрос отсутствия двойного налогообложения для участников. В этом случае была бы большая эффективность от инвестирования именно на ранней стадии. Можно еще добавить, что в соответствии с порядком и условиями финансирования

проектов корпорации (соответствующий документ утвержден наблюдательным советом) мы в принципе не можем финансировать напрямую проекты, годовой объем выручки которых составляет менее 250 миллионов рублей через 5 лет. То есть именно для таких небольших проектов мы должны создавать фонды посевных или венчурных инвестиций. В целом, хочется сказать, что сам принцип рискованности этих инвестиций, именно применительно к средствам государственной корпорации, наверное, должен быть более четко акцентирован. Поскольку, с одной стороны, сред��тва нам были выделены и являются нашей собственностью. С другой стороны, безусловно, происходит контроль за нашей деятельностью, в том числе, за расходованием средств. И мы все понимаем, что посевная стадия еще более рискованная, чем стадия прямых инвестиций или венчурных фондов. Поэтому, если этот момент будет больше акцентирован и у всех будет четкое понимание рискованности таких действий, то наверняка у нас посевные фонды развернутся шире. Мы сотрудничаем с Российской венчурной компанией, проводим переговоры, и, возможно, здесь будут какие-то совместные проекты. В целом это направление представляется очень интересным. - Совет Федерации в итоге одобрил законопроект о создании при вузах и НИИ малых предприятий как раз для того, чтобы упростить процесс коммерциализации для больших промышленных компаний. Каково будет взаимоотношение вашей корпорации с этими новыми предприятиями, это будет помощь или, наоборот, конкуренция? Рагозин В. Ю.: Данный законопроект закладывает определенные перспективы для нашего сотрудничества. Это возможность реализовывать не только проекты в сфере высоких технологий, нанотехнологий, но и реализовывать идеи Роснанотеха по созданию инфраструктурных проектов, нанотехнологической сети, нанотехнологических центров по России. У нас большое количество ведущих вузов, расположенных за пределами центральной России, заслуживают создания на их базе нанотехнологических центров - у них есть разработки и оборудование, зачастую у них есть даже здания, как, например, в Иркутске. Это будет заявка на бизнес-проект. И если условия и наработки, которые имеет тот или иной вуз при создании малого инновационного предприятия, будут соответствовать критериям Роснано, пожалуйста, мы открыты.

Согласно закону о корпорации, все вопросы и решения относительно финансирования проектов принимает наблюдательный совет из 15 человек: 5 - по представлению президента, 5 - по представлению правительства, 2 - от Совета Федерации, 2 - от ГД и только 1 представитель госкорпорации. Лазарева Ю. В.: Во-первых, корпорация планирует участвовать в таких малых инновационных предприятиях вместе с вузами и НИИ, поскольку они сейчас действительно ломают голову над тем, как сделать с нами проект, получить долю в проектной компании. В первую очередь, конечно, их вкладом будет интеллектуальная собственность. Что касается вклада в виде оборудования или зданий, сложность, на мой взгляд, заключается в итоговой редакции. Записано, что такие активы могут вноситься в соответствии с Гражданским кодексом, который говорит о том, что бюджетные учреждения не могут распоряжаться этим имуществом. С другой стороны, в Законе "Об образовании" есть оговорка, в соответствии с которой образовательные учреждения могут являться арендодателями имущества, в том числе, недвижимости. То есть вопрос, могут ли они, например, внести арендные права в качестве взноса в уставный капитал. Просто еще не анализировали, над этим нужно подумать, возможно ли в таком формате структурирование проекта. Но, наверное, проблема, которую еще нужно решить в дополнение к этому принятому закону, это собственно возможность бюджетными учреждениями использовать потом доходы, которые они получат от участия в таких предприятиях. Мы общались с очень большим количеством ученых и людей, которые занимаются вопросами бухгалтерии и налогообложения в бюджетных учреждениях. Они говорят о том, что фактически доходы, даже, например, от предоставляемых лицензий, они не видят, потому что таким образом организован бюджетный процесс. Поэтому первый шаг сделан, реакция многих наших управляющих, директоров "это фантастика", т. е. все очень рады, но дальше нужно опять-таки разбираться в деталях.

Акционерные соглашения - Как Федеральный закон Российской Федерации от 3 июня 2009 г. N 115-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "Об акционерных обществах" и статья 30 Федерального закона "О рынке ценных бумаг" воспринят участниками рынка и что они от него ждут? Лазарева Ю. В.: Чего от него ждут? Во-первых, возможности регулировать отношения между акционерами как в крупных публичных компаниях, открытых акционерных обществах, так и венчурных проектах, которыми как раз в первую очередь и занимается Российская корпорация нанотехологий. И второй момент, который очень актуален для нас: от принятого закона ждут возможности структурирования проектных компаний в российской юрисдикции. Недостатком нашего корпоративного права, по сравнению с иностранными юрисдикциями, юрисдикциями, где применяется англосаксонская система права, долгое время было отсутствие акционерных соглашений. И, естественно, этот момент всегда очень волновал иностранных инвесторов. Рагозин В. Ю.: Для нашей корпорации этот вопрос очень важный. Это связано с тем, что мы работаем в режиме соинвестирования. Для реализации наших проектов (многие из них очень крупные, десятки, сотни миллионов рублей) требуется привлечение инвесторов, в том числе, иностранных. Зачастую иностранные инвесторы ставят вопрос о том, чтобы был задействован механизм акционерных соглашений. Учитывая, что в нашем законодательстве этот механизм долгое время не действовал, мы возлагали большие надежды на этот законопроект. Но при этом в иностранном законодательстве данный  элемент был уже отработан, имелась огромная практика. В этой связи нам понятно пожелание соинвесторов просить о

№1 август'2009

исследований. Также госкорпорация планирует создание определенного количества венчурных фондов, которые будут инвестировать проекты в сфере нанотехнологий.

Инвестиции

49


Инвестиции

50

- Как решится вопрос в сфере нового Федерального закона по оспариванию решений/сделок, совершенных в нарушение акционерного соглашений? Лазарева Ю. В.: Закон прямо предусматривает, что договор, который заключен стороной акционерного соглашения в нарушение акционерного соглашения, может быть признан судом недействительным по иску заинтересованной стороны акционерного соглашения. Но, нужно подчеркнуть, что оспаривание сделок возможно только в том случае, если будет доказано, что другая сторона по договору знала или заведомо должна была знать об ограничениях, предусмотренных в акционерном соглашении. Что касается непосредственно решения органов управления общества отдельно от вопроса об оспаривании сделок, то законом предусматривается, что нарушение акционерного соглашения не может являться основанием для признания недействительным решения органов общества. Этот подход в какой-то мере неполностью решает проблему. Вполне можно представить ситуацию, когда есть необходимость оспаривания решений органов управления общества независимо от контекста оспаривания сделки. Например, в ситуации, когда в соглашении акционеров участвуют все акционеры компании, либо когда голосование акционеров, которые не участвовали в акционерном соглашении, никак не могло повлиять на принятие решения. В этом случае было бы справедливо, если бы нарушение условий соглашений акционеров могло быть основанием для оспаривания решений собрания. Возможно, этот вопрос будет урегулирован когдато в дальнейшем. Недавно принятый закон от 19 июля N 205-ФЗ о внесении изменений в большое количество нормативноправовых актов как в процессуальные, так и в материально-правовые акты в части разрешении корпоративных споров, также затрагивает этот вопрос, предусматривает определенные порядок и основания для оспаривания сделок, которые могут быть совершены в нарушение акционерного соглашения.

- Не будет ли осложнено применение акционерных соглашений по российскому праву для целей структурирования сложных корпоративных проектов следующими проблемами: 1. Невозможностью понуждения стороны акционерного соглашения к выполнению его условий не иначе, чем угрозой применения штрафных санкций; 2. По регулированию акционерным соглашением всех аспектов корпоративного управления в обществе. Каким образом новый Федеральный закон решит эти вопросы? Лазарева Ю. В.: Первый момент касается возможности принудительного исполнения акционерного соглашения. На мой взгляд, этот вопрос до конца не решен нигде, в том числе, и в английском праве, в зарубежной практике. Существуют ситуации, когда невозможно принудить к исполнению. Именно в этом случае включаются возможные штрафные санкции либо стороны выкупают друг у друга акции, т.е. происходит некий раздел бизнеса. В этом смысле Закон N 115 решил эту проблему в части подтверждения того, что штрафные санкции за неисполнение акционерного соглашения могут быть применены. То есть это различные взыскания неустойки, штрафа. Также сторона вправе требовать возмещения убытков, которые ей были причинены в результате нарушения соглашения. Возможны также выплаты компенсаций или применение иных

Ничего не мешает законодательно привлекать посредника и сейчас. Этот механизм настолько гибкий, что стороны могут сами привлекать любых посредников, любых лиц, которых они считают авторитетными и достаточно компетентными, для разрешения спора и прописывать процедуры разрешения спора самостоятельно.

мер ответственности, предусмотренных гражданским правом. Здесь нужно сказать, что в процессе обсуждения законопроекта была идея о неснижаемой неустойке, поскольку в данном случае стороне достаточно сложно доказать убытки, тем более упущенную выгоду. Но в результате обсуждения была принята концепция, в соответствии с которой суд все-таки вправе снизить неустойку за неисполнение акционерного соглашения. Второй вариант принуждения или побуждения стороны к исполнению акционерного соглашения - возможная угроза в виде штрафного опциона, выкупа акций или, насколько я знаю, в американском праве вплоть до возможной ликвидации общества. Эти варианты Законом N 115 напрямую не рассматриваются, хотя с учетом того, что сам предмет акционерного соглашения позволяет включать в него обязательства сторон о распоряжении акциями, можно предусматривать опционы, т.е. обязательства одной стороны продать в будущем другой стороне акции в случае нарушения акционерного соглашения. Стоит еще раз оговориться, что такие вопросы, как русская или техасская рулетка, до конца не решены, поскольку очень многие вещи упираются в юридические тонкости и детали, а именно в действительность договора, в котором заранее не определена цена или количество акций, которые стороны собираются купить и продать друг другу. И второй момент в том, что акционерные соглашения не могут регулировать все вопросы корпоративного управления в обществе. Наверное, в какомто смысле такой подход законодателя оправдан, в противном случае акционерное соглашение просто-напросто заменило бы устав общества и императивные нормы закона об акционерных общества, в частности, о компетенции общего собрания акционеров, и так далее. Здесь можно сравнить поход законодателя с такой формой, как общество с ограниченной ответственностью, где недавно появился институт сог-лашения участников общества. С одной стороны, он менее подробно прописан, чем институт соглашения акционеров. С другой - в обществе с ограниченной ответственностью изначально присутствует большая гибкость в отношениях сторон и в вопросах корпоративного управления. Поэтому участники при выборе организационно-правовой формы для структурирования проекта вольны взвешивать все эти факторы и вы-

бирать ту форму, которая им более удобна. Вместе с тем, мне кажется, что гибкость управления, например, в закрытых акционерных обществах следовало бы повышать. Рагозин В. Ю.: Нет идеальных законов. И в данной ситуации важно то, что идет пошаговое совершенствование законодательства в столь важной и ответственной для корпоративного управления сфере. Создание законодательства не терпит суеты. Мы прекрасно понимаем, что логика законодателя, вероятно, была такова: дать возможность легализовать уже существующий механизм и далее его совершенствовать. Я думаю, что работа по совершенствованию различных форм деятельности юридических лиц будет продолжена. Кроме того, я абсолютно согласен с Юлией Валерьевной в том, что одна из задач, которая стоит перед законодателем - предоставить много вариантов при создании юридического лица. То есть участники взвешивают, что им комфортнее и понятнее, в какой форме удобнее работать. - Разрешение «тупиковых ситуаций» российским правом не регламентировано. В зарубежной практике для этого используются процедуры медиации, а также механизмы принудительного выкупа акций или выхода из проекта. В отсутствие законодательного регулирования «тупиковые ситуации» могут стать реальной проблемой для многих совместных предприятий. Как решается этот вопрос в сфере последних изменений? Лазарева Ю. В.: Новый принятый Федеральный закон урегулировал одну ситуацию, а именно, когда на совете директоров не может быть избран генеральный директор общества. И в этом случае предусмотрено правило, по которому этот вопрос переносится на рассмотрение общего собрания акционеров. Что здесь еще можно сказать? Во-первых, наверное, недостаток или тот вопрос, который Федеральный закон решил не в полной мере, это возможность перенесения на рассмотрение общего собрания акционеров иных вопросов, помимо вопроса о генеральном директоре. Причина, почему именно в таком виде Федеральный закон вышел, достаточно комплексная, на разных  этапах подготовки законопроекта перечень вопро-

спора и прописывать процедуры разрешения спора самостоятельно. Что касается судебной защиты решений, принятых с использованием медиации. Медиация по своей природе является способом разрешения споров, который должен приводить стороны к компромиссу. Таким образом обе стороны заинтересованы в исполнении решений медиатора. Чего здесь может быть недостаточно? Законодательство не предусматривает, что если стороны договорились о досудебной процедуре разрешения спора, то суд не может принять дела к рассмотрению. Тем не менее, также

Окончательное решение вопроса об акционерных соглашениях позволит нам более эффективно привлекать соинвесторов, в том числе, гарантируя иностранным соинвесторам благоприятный режим работы сов был более широкий. В любом случае нам кажется, что было бы неплохо, если бы по большему количеству вопросов можно было бы гибко перераспределять компетенцию органов управления. Что касается медиации, она очень распространена в Америке, Англии, в других странах прежде всего англосаксонской системой права. Очень много говорится о том, что медиация законодательно не урегулирована в Российской Федерации. Но, как мне представляется, вопрос разрешения спора с привлечением третьего лица посредника вполне может быть урегулирован сторонами либо в акционерном соглашении, либо в положении о разрешении корпоративных споров, которое могло бы являться приложением к акционерному соглашению. И собственно ничего не мешает законодательно привлекать посредника и сейчас. При Торгово-промышленной палате Российской Федерации действует коллегия медиаторов-посредников. Кроме того, этот механизм настолько гибкий, что стороны могут сами привлекать любых посредников, любых лиц, которых они считают авторитетными и достаточно компетентными, для разрешения

могу сказать, что корпорация при структурировании своих проектов собирается использовать механизм медиации. Мы разработали типовое положение о порядке рассмотрения регулирования корпоративных споров, которое, помимо медиации, предусматривает также создание различных согласительных комиссий между акционерами. Возможно вынесение вопроса на уровень руководства компаний. И как нам представляется, эти способы могут работать. Что касается принудительного выкупа акций, он во многом упирается в детали, при каких случаях предварительный договор или договор купли-продажи акции будет считаться действительным. То есть, безусловно, в самом акционерном соглашении стороны могут написать, что корпоративный спор будет решаться путем, например, русской рулетки, принудительного выкупа акции и так далее. Вопрос, в том, как такое соглашение, например, приводить в силу в суде. Очень много будет зависеть от судебной практики, которая по опционам пока что очень разная, невыработанная, и здесь предсказывать ничего, наверное, мы не можем.

№1 август'2009

№1 август'2009

структурировании сделки в иностранной юрисдикции. Учитывая, что корпорация является государственной по своей форме, от нас требовалось принятие решения о том, в какой мы юрисдикции будем действовать. И мы надеемся, что окончательное решение вопроса об акционерных соглашениях позволит нам более эффективно привлекать соинвесторов, в том числе, гарантируя иностранным соинвесторам благоприятный режим работы.

Инвестиции

51


Инвестиции

Инвестиции Общая информация по структуре портфеля запросов на финансирование проектов (на 06.07.2009г.)

Как получить деньги в РОСНАНО

60

56,5

54,3

50

35

52

31,4

30

12,5

20 млрд руб.

№1 август'2009

40

36

2013

10 0

2011

0,5 2008

2009

2010

2014

9,5 2015

2012

* С учетом инвестиций из прибыли Корпорации и внебюджетных источников

34%

прочие города РФ

4%

2%

Королев

2% 3%

Казань

Самара

2%

Екатеринбург

3%

По состоянию на 06.07.09 в Корпорацию поступило: 1103 запроса на финансирование проектов с бюджетом 1 286,2 / 843,6 млрд. руб., из более чем 135 городов России и 19 зарубежных стран. В течение 2009 г. сохраняется тенденция к расширению географии и росту числа заявителей при неизменности сложившейся структуры распределения поступающих запросов по первой 10-ке наиболее активных городов.

4%

Челябинск Новосибирск

ров, управляющий директор РОСНАНО, советник губернатора Пермского края А. С. Кондрашов, а также председатель департамента экономического развития Пермского края Р. Ю. Олюнин, министр промышленности, инноваций и науки Пермского края Д. В. Теплов. В процессе общения с потенциальными заявителями специалисты разъяснили правила подачи заявок на финансирование проектов и процедуру прохождения в РОСНАНО инвестиционной и научнотехнической экспертиз.

Это должен быть нанопроект

Планируемые объемы инвестиций РОСНАНО

СанктПетербург

Троицк МО

Экономический форсайт с переходом на инновационные модели развития, который был поставлен в качестве задачи не так да��но, связывался с созданием Российской корпорации нанотехнологий. Госкорпорация с ее предметным интересом к нанотематике поставила стратегическую цель – интеграции России в число мировых лидеров по генерации и применению нанотехнологий.

Для инвестирования избираются проекты российских компаний, имеющих, по экспертным оценкам, существенный экономический или социальный эффект.

8%

Как инструмент развития высокотехнологичных инновационных производств, Корпорация выбирает для инвестирования уникальные и конкурентоспособные проекты, имеющие потенциал для выхода на мировой рынок наноиндустрии. «В процессе выбора проектов для финансирования специалисты Корпорации учитывают соответствующий комплекс требований и целевых индикаторов, предъявляемых к разработкам, - пояснил в ходе семинара директор по развитию проектной деятельности А. Ю. Лукшин. - Ключевым критерием является соблюдение принципа «нанотехнологичности» представленной в проекте идеи, ее инноваци-

5%

2%

Томск

1%

Иркутск

зарубежные города

онного нанопотенциала. Эта система позволяет отбирать наиболее перспективные и высокоэффективные проекты - как с научной точки зрения, так и с позиций финансово-экономической состоятельности». Для инвестирования избираются проекты российских компаний, имеющих, по экспертным оценкам, существенный экономический или социальный эффект, а также конкретные перспективы коммерциализации. Корпорация инвестирует производственные проекты, касающиеся создания или масштабирования производств товарной продукции в сфере нанотехнологий, инфраструктурные проекты, связанные с инвестициями в объекты, от которых напрямую зависит развитие и эффективность наноиндустрии. К этому классификатору, как частность, относится создание бизнес-инкубаторов, центров консалтинга, технопарков. Финансовое обеспечение РОСНАНО может быть предоставлено проектам НИОКР, которое способствует моделированию идей и научно-технических разработок в технологии, готовые к применению в проектах производственной направленности. Корпорация готова осваивать ресурсы и в сфере реализации образовательных проектов, вкладывая инвестиции в основание и функционирование обучающих центров, программ,

формирующих кадровый потенциал для развития научно-технической базы и внедрения нанотехнологических производств. Однако при такой разноплановости РОСНАНО акцентирует внимание на производственные проекты, как основной компонент, позволяющий работать над созданием отечественной наноиндустрии и определяющий начальные условия для привлечения частных инвести-

ций в нанотехнологические программы. Таким образом, приоритетные позиции занимают инвестпроекты, развивающие российский нанотехнологический ресурс, результатом которых должно стать создание на территории страны конкурентоспособных в условиях мирового рынка предприятий наноиндустрии. Критерии и способы финансирования инвестиционных проекОсновные требования к проектам

РОСНАНО: Ключевые условия финансирования ы ет проект

ру финанси РОСНАНО льной стадии ча на на ализации коммерци бизнеса ения и расшир

кредитам я ставка по Процентна 3-летним ОФЗ по % АНО тия РОСН Срок учас до 10 лет е кт ое в пр

ологий

нанотехн

ональная Професси манда я ко на кт ое пр

ав Защита пр твенности собс туальной

АНО Доля РОСН тале капи ом вн та в ус ус 1 акция 50% мин не более

В настоящее время на рассмотрение экспертам Корпорации направлено порядка 1100 проектов в области внедрения нанотехнологий. География предприятий, обратившихся в РОСНАНО для получения финансового обеспечения проектов, масштабна. В частности, как было отмечено в ходе работы семинара, заявки направлены от компаний гг. Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска, Томска, Казани.

Наличие

интеллек

-

нность обоснова мость Научная изуе ал ре я ка и техничес ение ее исполн Надлежащ язательств об х налоговы го

ловие – Главное ус а в России ес зн би ие змещен

е повторно Исключени рования финанси

ра

одств ия произв Локализац ории РФ ит рр те на

№1 август'2009

Сегодня РОСНАНО, соблюдая генеральные приоритеты, снижает имеющиеся барьеры для формирования в российских масштабах площадок реализации высокотехнологичных нанопрограмм. Одним из таких инструментов управления стал прошедший в г. Перми информационный семинар для потенциальных заявителей РОСНАНО, претендующих на финансовую господдержку инновационных разработок. Организованный корпорацией семинар базировался на ключевой цели - интенсификации поиска проектов в сфере нанотехнологий с дальнейшей их доработкой до стадии коммерциализации и внедрением в производство. В качестве основных докладчиков на семинаре выступили представители РОСНАНО – директор по развитию проектной деятельности А. Ю. Лукшин, координатор партнерской сети госкорпорации С. В. Вахте-

30%

Москва

53


Инвестиции

Инвестиции

696

1103

ой а ионн ности к н ц ь е Комитет по Оц вести ател к е н л и ив инвестиционной пр политике

Формирование заявки Заявители Отклонено

407

173

На экс учно Вх ход Входной пе -те рти хн контроль за иче

В стадии запуска:

16

Одобрение проекта и принятие решения о сделке

Наблюдательный совет

ска

Правление

я

Научно-технический совет

тов формализованы нормативными документами РОСНАНО. Главным образом, к ним относятся «Порядок и условия финансирования научно-исследовательских и опытноконструкторских разработок в сфере нанотехнологий, проектов сфере нанотехнологий, предусматривающих внедрение нанотехнологий или производство продукции в сфере наноиндустрии, проектов по подготовке специалистов в сфере нанотехнологий», «Требования к составу и содержанию проектов в области нанотехнологий, предлагаемых к финансированию за счет средств РОСНАНО.

№1 август'2009

Переход к новому уровню сотрудничества науки и бизнеса

54

Говоря об инвестиционной деятельности, сотрудники РОСНАНО четко обозначают такую задачу, стоящую перед госкорпорацией, как устранение многолетнего разрыва между прогрессивным научным сообществом и субъектами бизнес-формаций. В этом ключе перехода к новому уровню сотрудничества «науки и бизнеса» Корпорация намерена стать связующим звеном между прикладной наукой и инженерными решениями, венчурным капиталом и массовым производством, а также внедрить институт коммерциализации научных разработок и технологических новаций. Один из основных инвестиционных механизмов РОСНАНО - долевое участие в проектах нанотехнологических компаний, обладающих высоким потенциалом роста и инновационном

Корпорация инвестирует производственные проекты, касающиеся создания или масштабирования производств товарной продукции в сфере нанотехнологий, инфраструктурные проекты, связанные с инвестициями в объекты, от которых напрямую зависит развитие и эффективность наноиндустрии.

климатом долгосрочного развития. Кроме того, Корпорация работает на принципах предоставления инвестиционных займов, гарантий по займам, осуществления лизинговых операций. Как правило, доля госкорпорации в уставном каптале проектной компании не должна превышать 50%-ного уровня. Минимальный объем проекта, подготовленного инвестиционными подразделениями Корпорации, предполагает рентабельность не менее 250 млн. рублей на пятый год реализации проекта. Как особо подчеркивают специалисты РОСНАНО, выступая в роли соинвестора, Корпорация берет на себя часть рисков, которые могут возникнуть в процессах реализации нанотехнологических проектов. Это обусловлено целью обеспечения привлекательности проектов для инвестиций частного бизнеса.

Экспертиза нанопроектов Возможные статусы запросов на финансирование проектов, поступающих в ГК «Роснанотех»

ие

Обращен

ение

Предлож

Заявка

в

Запрос е м формат свободно

мотрение е на расс Заявлени ителя яв за а ет Анк х о ключевы а Cправка кт елях прое исполнит проекта Паспорт лан, в т.ч. Бизнес-п ическое хн Научно-те ние обоснова

Что касается принятия решений о финансовом сопровождении наноидей, предлагаемых компаниями, то заявки на инвестирование проектов отбираются с применением высококвалифицированных экспертных механизмов. К ним относятся входная экспертиза с оценкой готовности материалов заявки, научно-техническая экспертиза, устанавливающая, соответствует ли содержание проекта сфере нанотехнологий, определяющая также его научную состоятельность и техническую реализуемость. Инвестиционная экспертиза включает

90 дней

30 дней

Правление

Маркетинговая экспертиза Инвестиционная экспертиза Due Diligence Структурирование сделки Первичное рассмотрение

Наблюдательный совет (НС) Научно-технический совет (НТС)

Патентная экспертиза Производственно-технологическая экспертиза

Независимая научно-техническая экспертиза (внешняя) Входная экспертиза

90 дней

60 дней 5 дней

185 календарных дней ния нанотехнологий – перспективными наукоемкими решениями, прикладным использованием инноваций в ведущих отраслях экономики. Активность заявителей Пермского края, где реализуется первая целевая Программа по сотрудничеству с РОСНАНО, оценивается представителями Корпорации весьма п��ложительно - от пермских предприятий подано 5 заявок, претендующих на финансирование инновационных нанотехнологичных разработок. Формируя отечественную наноиндустрию, Корпорация решает не только инновационные и финансовые задачи, связанные с внедрени-

ем высокоперспективных проектов. РОСНАНО ставит цель комплексного подхода, поддерживающего технологические инновации российского уровня. Такая протекционная политика уже сейчас способствует созданию бизнес-проектов, претендующих на статус уникальных нанотехнологических продуктов. Впоследствии с применением ресурсов этого катализатора ставится цель создания в России масштабного класса востребованных отраслевых нанопроизводств, успешно конкурирующих с мировой индустрией нанопродукции.

Процесс рассмотрения проектов Проектный офис ГК «Роснанотех»

нговые Маркети ания исследов ение Рассмотр на НТС

мая

Независи ФЭ

мая Независи ок НТЭ заяв

Подача заявки

Анализ ионной инвестиц сти но эффектив проекта

Входная за эксперти заявки

е Первичны ры перегово

ка Подготов пакета ации нт докуме ирои структур ки ел вание сд

ние Утвержде проекта ем Правлени ГК

ние Утвержде сделки ГК НС

ение Рассмотр на КИП НС ГК

мая

Независи ПЭ

мая

Независи ЮЭ

мая Независи ПТЭ

* При условии предоставления всей требуемой документации

3 дня*

28-50 дней

мая Независи оценка

60-80 дней

30-50 дней

121-183 календарных дня (полностью соответствует мировой практике прохождения проектов в венчурных фондах)

Аббревиатура: НТЭ – научно-техническая экспертиза ПТЭ – производственно-технологическая экспертиза ПЭ – патентная экспертиза ЮЭ – юридическая экспертиза политике при наблюдательном совете

ФЭ – финансовая экспертиза НТС – научно-технический совет НС – наблюдательный совет КИП НС – комитет по инвестиционной

При подготовке статьи Внешний процесс

были использованы ма-

Внутренний процесс

веденного специалистами

териалы семинара, про-

№1 август'2009

Всего запросов (01.04.2008-26.06.2009):

На официальных процедурах:

Инвестиционная экспертиза 5 дней

Принято к рассмотрению и на доработке:

финансово-экономический и юридический контроль, производственный, патентный, маркетинговый, сертификационный и метрологический анализ и, кроме прочего, оценку рисков. На этом этапе реализуется всесторонний анализ бизнес-плана представленного проекта, выстраивается соответствующий диалог с соинвесторами. Научно-технический совет, также входящий в систему экспертного контроля, изучает выводы, полученные в результате оценочных мероприятий. После прохождения через надзорные механизмы научнотехнического совета проектные документы поступают на рассмотрение Правления Корпорации. В случае вынесения положительного заключения в рамках госкорпорации принимается решение о финансировании проекта за счет ресурсов РОСНАНО. В настоящее время на рассмотрение экспертам Корпорации направлено порядка 1100 проектов в области внедрения нанотехнологий. География предприятий, обратившихся в РОСНАНО для получения финансового обеспечения проектов, масштабна. В частности, как было отмечено в ходе работы семинара, заявки направлены от компаний гг. Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска, Томска, Казани. Инициированные российские проекты связаны с различными областями разработки и примене-

60 дней

Порядок отбора запросов на финансирование проектов (по состоянию на 06.07.09)

РОСНАНО в г. Пермь

55


Новости

ММВБ и РОСНАНО презентовали инвесторам совместный проект – Рынок инноваций и инвестиций Генеральный директор РОСНАНО Анатолий Чубайс выразил надежду, что «данная площадка станет важным инструментом создания благоприятной среды для привлечения инвестиций в инновационный сектор российской экономики».

№1 август'2009

РОСНАНО выходит на проектную мощность

56

Наблюдательный совет РОСНАНО одобрил финансирование шести инвестиционных проектов в сфере электроники и оптоэлектроники, солнечной энергетики, фармацевтической промышленности, дорожного строительства и редкоземельной металлургии на сумму 21,4 млрд. рублей, в которой доля РОСНАНО составляет 10,5 млрд. рублей. Планируется, что в 2015 году выручка этих проектных компаний составит около 31 млрд. рублей. Получив одобрение шести проектов, корпорация реализовала свой план - к середине 2009 г. увеличить число инновационных проектов, утверждаемых к софинансированию, в среднем на пять в месяц. Как было отмечено на заседании наблюдательного совета, утвержденные проекты приведут к выпуску конкретных инновационных продуктов в различных секторах экономики, а также помогут решению инфраструктурно-значимых задач, таких как развитие отечественной электроники или расширение дорожной сети.

тарем Совета стал вице-президент ЗАО ММВБ Геннадий Марголит. В рамках нового сектора будут функционировать три основных сегмента, рассчитанные на компании с различной степенью зрелости и капитализацией и разные группы инвесторов: 1. Сектор ИРК, успешно работающий на Фондовой бирже ММВБ с 2007 года и позволяющий быстрорастущим компаниям инновационного сектора проводить IPO и вторичные торги во всех основных режимах ММВБ.

Власти штата Арканзас выразили удовлетворение ходом процесса внедрения в промышленность чистых источников энергии. Чиновники особо подчеркнули вклад нанотехнологий в решение данной проблемы и уверены, что именно применение нанотехнологий выведет их страну в лидеры по производству чистых видов энергии.

В США нанотехнологиям придается первостепенное значение. 47 штатов и округ Колумбия имеют хотя бы по одному институту, работающему в данной сфере. Наиболее известны среди них исследовательские центры Калифорнии и Массачусетса. За ними следуют Нью-Йорк и Техас. Более 138 университетов и государственных лабораторий занимаются исследованиями различных аспектов данной науки.

№1 август'2009

Новый биржевой сектор – Рынок инвестиций и инноваций – создан на основе действующего с 2007 года на Фондовой бирже ММВБ сектора Инновационных и растущих компаний (ИРК). Новый биржевой сектор призван содействовать привлечению инвестиций, прежде всего, в компании малой и средней капитализации, компании инновационного сектора российской экономики. Координационный совет Рынка инноваций и инвестиций при ММВБ возглавил Анатолий Чубайс. Отвественным секре-

2. Площадка частных размещений. В отличие от Сектора ИРК, основной упор будет сделан не на IPO и создании ликвидного вторичного рынка компаний, а на возможности частных размещений с использованием преимуществ биржевых технологий и листинга. Вторичное обращение будет осуществляться среди квалифицированных инвесторов в рамках торговых технологий, ориентированных на торговлю крупными пакетами. 3. Сектор размещения и торговли для непубличных компаний (информационный board), позволяющий привлекать финансирование для молодых и растущих компаний, которые пока не готовы к размещению и обращению на полноценном публичном рынке.

57


Регионы

Регионы

для проектов РОСНАНО Пермский край – первый российский регион, для взаимодействия с которым корпорацией РОСНАНО утверждена отдельная целевая программа. О перспективах развития этого направления, об участии государственной власти в развитии новой «интеллектуальной экономики» журналу «Нанотехнологии Экология Производство» рассказал губернатор Пермского края Олег Чиркунов.

Чиркунов О.А.,

№1 август'2009

губернатор Пермского края

58

- Олег Анатольевич, на каком уровне сейчас наноиндустрия в Пермском крае? Какое участие в развитии наноиндустрии в регионе принимают органы государственной власти? - В регионе работает немало предприятий, использующих в производственной деятельности нанотехнологии и наноматериалы. Но говорить о создании наноиндустрии в Пермском крае как о едином комплексе предприятий, ведущих целенаправленные разработки и выпуск продукции в сфере нанотехнологий, еще преждевременно. Пермский бизнес еще только разрабатывает проекты в сфере нанотехнологий, и несколько проектов уже направлено на рассмотрение в государственную корпорацию нанотехнологий РОСНАНО. А вот в научном секторе Пермский край уже имеет хороший задел в сфере нанотехнологий. С 1972 года в г. Перми работает Научный центр порошкового материаловедения

Проектам, размещаемым на нашей территории, мы гарантируем адресный подход и серьезную административную поддержку, а налоговые ставки в Пермском крае уже несколько лет одни из самых низких в стране: 15,5% по налогу на прибыль и 0,6% по налогу на имущество для приобретенных и вновь введенных в действие основных средств в течение первого года с момента ввода их в эксплуатацию.

Пермского государственного технического университета. Сейчас это современный научно-исследовательский комплекс по порошковой металлургии, материаловедению и покрытиям, позволяющий проводить полный цикл работ от фундаментальных исследований и до создания технологий получения новых материалов и изделий на их основе для использования в производстве. Задача Министерства промышленности инноваций и науки Пермского края – создать условия для более широкого использования нанотехн��логий в региональной экономике. Для этого, очевидно, требуется разработка организационноправовых механизмов и создание поддерживающей инфраструктуры. И первые шаги уже сделаны. В начале июля в Перми открылся проектный офис РОСНАНО. Его задача - инициировать проекты, которые могут претендовать на поддержку госкорпорации, оказывать помощь в их подготовке. Проектный офис будет играть активную роль в создании в Пермском крае посевного и венчурного фондов с участием РОСНАНО. Кроме того, главой корпорации А.Б. Чубайсом утверждена целевая программа по сотрудничеству с Пермским краем. Результаты работы министерства и проектного офиса будут оцениваться по количеству реализованных проектов в сфере нанотехнологий и общему объему привлеченных инвестиций на реализацию проектов. При этом важнейшим вопросом является создание условий для роста негосударственных инвестиций в развитие наноиндустрии.

- Пермский край – первый российский регион, для взаимодействия с которым корпорацией РОСНАНО утверждена отдельная целевая программа. Кто инициировал ее разработку, каковы мотивы сотрудничества с Пермским краем, каковы цели программы? - Идея разработки программы сотрудничества возникла во время визита главы РОСНАНО А.Б. Чубайса в г. Пермь в марте этого года. Руководителю РОСНАНО продемонстрировали разработки в сфере нанотехнологий Пермского государственного технического университета, Медицинской академии, Пермского государственного университета, Института механики сплошных сред РАН и других вузов и научных учреждений Перми. Серьезный задел по разработкам и опытным образцам в области нанотехнологий способствовали тому, что А.Б. Чубайс принял наше предложение сделать Пермский край одним из опорных регионов деятельности госкорпорации. Для этого и утверждена целевая программа, которая рассчитана до конца 2010 года. На первом этапе будет проведен анализ регионального и местного законодательства, региональных и местных программ поддержки малого бизнеса, потенциала научных и образовательных учреждений, промышленных предприятий и т.д. В сентябре-октябре 2009 года будут разработаны более детальные программы по различным направлениям стимулирования применения нанотехнологий в региональной экономике (инфраструктура, инвестиционные и кластерные

Анатолий Чубайс: Основная задача проектного офиса РОСНАНО – инициировать проекты, которые могли бы претендовать на поддержку Корпорации. Проект реализуется в рамках Целевой программы по сотрудничеству с Пермским краем. Программа рассчитана до конца 2010 года и на первом этапе включает в себя анализ регионального и местного законодательства, региональных и местных программ поддержки малого бизнеса, потенциала научных и образовательных учреждений, промышленных предприятий и т.д. После этого будет разработана программа по различным направлениям деятельности (инфраструктура, инвестиционные и кластерные проекты, образование, формирование спроса). Также запланировано создание регионального венчурного фонда и фонда посевных инвестиций, создание технопарка, формирование пула активных проектов в области нанотехнологий, подбор площадок для размещения производства инвестиционных проектов РОСНАНО и т.д. проекты, образование, формирование спроса). В рамках мероприятий запланировано создание регионального венчурного фонда и фонда посевных инвестиций, создание технопарка, формирование пула активных проектов в области нанотехнологий, подбор площадок для размещения производства инвестиционных проектов РОСНАНО и т.д. - Предусматривает ли целевая программа льготные условия для проектов Пермского края? - Некорректно говорить о каких-либо льготах со стороны РОСНАНО для инвестиционных проектов, избранных по «географическому критерию». Чем более проработанным с научной, производственной и финансовой стороны является проект, тем больше у него шансов на привлечение финансирования от РОСНАНО и частных инвесторов. А вот Пермский край готов размещать на своей территории производство по проектам, финансируемым РОСНАНО. Для этого мы сейчас проводим ревизию имеющихся свободных производственных площадок по критериям государственной корпорации. Проектам, размещаемым на нашей территории, мы гарантируем адресный подход и серьезную админи-

стративную поддержку, а налоговые ставки в Пермском крае уже несколько лет одни из самых низких в стране: 15,5% по налогу на прибыль и 0,6% по налогу на имущество для приобретенных и вновь введенных в действие основных средств в течение первого года с момента ввода их в эксплуатацию. - Каковы перспективы, в том числе в связи с реализацией Целевой программы по сотрудничеству с Пермским краем, в области наноиндустрии Пермского края? - Мы рассчитываем на интенсивную совместную работу Пермского края и РОСНАНО с государственными и частными компаниями по  реализации конкретных проектов в регионе, в том числе и в таких сферах, как двигателестроение (Авиадвигатель, Пермский моторный завод), электронное приборостроение, оптоволоконные технологии (Пермская научно-производственная приборостроительная компания), машиностроительный комплекс (ВНИИБТ, Новомет, РадиусСервис, Пермская компания нефтяного машиностроения). Вообще проекты появляются каждый день, работы у проектного офиса РОСНАНО в Пермском крае в этом году будет много.

№1 август'2009

Пермский край открыл границы

- Можно рассказать о наиболее интересных проектах Пермского края? - Одним из примеров использования нанотехнологий в бизнесе является пермское ЗАО «Пеноситал», работающее над производством стройматериалов нового поколения. Проект предприятия предполагает крупномасштабное производство пеноситала – современного конструкционного и теплоизоляционного материала с использованием наноструктурной модификации дисперсного стекла. В настоящий момент ЗАО «Пеноситал» является единственным производителем пеностекла на территории Российской Федерации с действующим промышленным производством, совместный проект с РОСНАНО предполагает несколько млрд. рублей инвестиций. Проект предприятия уже успешно прошел научно-техническую экспертизу РОСНАНО. Это позволяет проекту перейти на следующую стадию инвестиционной экспертизы и в дальнейшем получить финансирование.

59


Регионы

Регионы

Иноземцев А.А., д.т.н., профессор, генеральный конструктор ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь

Согласно Федеральной целевой программе «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002-2010 гг. и на период до 2015 года», в Объединенной двигателестроительной корпорации проводятся работы по созданию семейства перспективных авиационных двигателей с тягой 9-18 тонн для нового семейства ближне-, среднемагистральных самолетов МС-21 и многоцелевого транспортного самолета.

№1 август'2009

Спрямляющий аппарат

60

Базовым двигателем семейства является двигатель ПД-14 с тягой 14 тонн, который по своим уникальным техническим параметрам относится к 5-му поколению авиационных двигателей и будет конкурировать с перспективными двигателями ведущих западных фирм. Определен технический облик ПД14 [1], и в ОАО «Авиадвигатель» (головной разработчик) проектируется демонстрационный газогенератор, испытания которого запланированы на 2010 год. Одновременно проводятся исследования по созданию и применению нанотехнологий в системе полноразмерного двигателя. Эти работы ведутся по следующим основным направлениям: 1. Создание узлов авиационных двигателей из полимерных композиционных материалов, модифицированных наночастицами. В настоящее время полимерные композиционные материалы (ПКМ) находят все более широкое распространение в конструкции узлов авиационной техники. Для самолетов и двигателей нового поколения применение ПКМ является ключевой технологией, позволяющей кардинально снизить вес изделий, а значит повысить топливную эффективность самолетов и увеличить полезную нагрузку. Однако серийно эксплуатируемые типы ПКМ на основе эпоксидной и полиимидной матриц имеют ряд характерных недостатков В частности, им присуще расслоение внутри материала, обусловленное недостаточным уровнем физико-механических характеристик полимерных связующих. Использование углеродных нанотрубок для модификации применяемых и перспективных марок связующих позво-

Решетки, створки, корпусные детали РУ

Рис. 3. Генеральный конструктор ОАО «Авиадвигатель» А.А. Иноземцев знакомит главу «Российской корпорации нанотехнологий» А.Б. Чубайса с элементом звукопоглощающей конструкции двигателя из полимерного композиционного материала.

Кок вентилятор

Панель газогенератора Воздухозаборник и обтекатель мотогондолы

Корпус вентилятора

Звукопоглощающие конструкции Наружные обтекатели РУ

Рис. 1. Расширение номенклатуры деталей из полимерных композиционных материалов позволит снизить массу двигателя на 12-15%

лит снизить вероятность расслоения пластика, повысить прочность самого материала, надежность и долговечность (ресурс) конструкций в целом. Лабораторными исследованиями ряда организаций подтверждено увеличение межслоевой прочност�� углепластиков на 18-30% посредством модификации смол углеродными нанотрубками длиной 20-50 нм. При этом достигается значение межслоевой прочности 85-90 МПа и более. Такое повышение надежности ПКМ дает возможность конструкторам авиадвигателей существенно расширить номенклатуру композитных деталей. Так, применение ПКМ, модифицированных наночастицами, позволяет довести массу узлов из композитных материалов на 30% и более от общей массы двигательной установки ПД-14 (рис.1). 2. Создание полой широкохордной рабочей лопатки вентилятора с использованием наноструктурированного титанового сплава.

В рамках исследований, проводимых в ИПСМ РАН (г. Уфа) совместно с ОАО «Авиадвигатель», предусматривается создание технологии серийного производства полой лопатки вентилятора, внутри которой находится гофрированный листовой наполнитель, соединенный сваркой давлением с обшивками со стороны корыта и Рис. 2. Полая лопатка вентилятора из наноструктурированного титанового сплава ВТ-6

спинки лопатки. В качестве наполнителя используется наноструктурированный титановый лист из сплава ВТ-6 с размером зерен d 100-500 нм, что позволяет осуществить качественное соединение компонентов лопатки диффузионной сваркой при относительно низкой температуре (650-7000С) и обеспечить требуемый ресурс пластичности для формирования ребер жесткости при формовке в интервале температур 700-7500С [2]. Достигаемый эффект от внедрения облегченной конструкции лопатки – снижение массы рабочего колеса вентилятора на 30%. Как следствие, снижение массы других деталей компрессора низкого давления на 1015%, снижение массы бронезащиты и уменьшение дисбаланса ротора при возможном обрыве лопатки, например, из-за попадания крупной птицы на вход в двигатель. В настоящее время осуществляется отработка технологии изготовления на предсерийной лопатке, изготовлена партия модельных лопаток (рис.2), в т.ч. для проведения усталостных испытаний. 3. Разработка технологии изготовления деталей из жаростойких наноструктурированных композиционных материалов типа C-SiC. Целью этой работы, выполняемой совместно с ФГУП «Уральский НИИ композиционных материалов» (г. Пермь), является создание эле-

ментов горячей стенки камеры сгорания из композиционного материала на основе волокнистого каркаса из углеродных волокон и керамической карбидкремниевой матрицы, модифицированной углеродными нанотрубками, с покрытием из карбида кремния. Модификация карбидной матрицы наночастицами позволит существенно повысить трещиностойкость материала и, как следствие, обеспечить длительный ресурс камеры сгорания (до 30 000 часов), ее способность работать в высокотемпературной среде (более 18000С) с большим содержанием кислорода. Не менее значимым является системный эффект по двигателю. Так, изготовление деталей камеры сгорания из композиционной керамики позволит высвободить существенное количество воздуха (до 20%), ранее подаваемого на охлаждение корпуса камеры, и направить его непосредственно на горение. Это позволит снизить локальные температуры в факеле горения и соответственно эмиссию

наиболее вредных веществ в выхлопных газах – оксидов азота NOx, уровень которых строго регламентируется нормами ИКАО. Кроме того, применение материала с низким удельным весом позволит снизить вес камеры сгорания на 10-15%. 4. Создание лопаток турбин из наноструктурированного монокристального сплава с композиционным наноструктурным защитным покрытием. В связи с реализацией предельного уровня тепловых и аэродинамических нагрузок, действующих на рабочие лопатки турбины высокого давления ПД14, возникает необходимость в дальнейшем повышении механических свойств современных жаропрочных сплавов. С целью увеличения ресурса рабочих лопаток турбин в 3 раза (по сравнению с ПС-90А, сплав ЖС26), на двигателе ПД14 предусматривается управление структурой и размером кристаллической решетки жаропрочного сплава ЖС36 (упрочняющей Y/-фазы) посредством внедрения атомов рения и рутения. Для повышения жаростойкости лопаток в среде высокотемпературного газа с большим содержанием кислорода дополнительно предусматривается градиентное наноструктурное комплексное покрытие на наружной поверхности лопатки и жаростойкое газоциркуляционное покрытие во внутренней полости лопатки. Работы проводятся совместно с ФГУП «ВИАМ». Применение нанотехнологий при изготовлении монокристаллических лопаток и нанесении наноструктурных покрытий позволит повысить топливную эффективность двигателя на 5% и одновременно ресурс лопаток до 30 000 часов. Коммерческий и научно-технический успех любой программы авиационных двигателей нового поколения во многом будет определяться тем, насколько эффективно и всесторонне будут реализованы самые передовые инновации и газотурбинные нанотехнологии. Есть все условия, чтобы этот успех пришел в Россию как можно раньше. И такая работа начата.

1. Иноземцев А.А. «Семейство двигателей нового поколения класса тяги 9-18 т – приоритет №1». Взлет, 2009, №6, с.8-10. 2. Иноземцев А.А., Мулюков Р.Р., Сафиуллин Р.В. и др. «Перспективная технология изготовления полой широкохордной лопатки вентилятора».// Нанотехнологии и наноматериалы Пермского края: Сборник статей /Под общ. ред. академика В.Н. Анциферова. – Пермь, Пермский ЦНТИ, 2009. – с.61-65.

ОАО «Авиадвигатель»: 614990 г. Пермь, Комсомольский проспект, 93 тел.: 8 (342) 240-92-67; факс 8 (342) 245-97-77, http:www.avid.ru, e-mail:office@avid.ru

№1 август'2009

Разработка и применение нанотехнологий в авиационных двигателях нового поколения

61


Регионы

Регионы

№1 август'2009

Назначение газосепараторов и проблема их надежности В настоящее время более 70% нефти добывается погружными центробежными насосами. Одним из основных методов повышения добычи является увеличение депрессии на нефтеносный пласт, т.е. создание максимальной разности давлений в пласте и нефтедобывающей скважине. Добываемая жидкость представляет собой смесь различных углеводородов (в том числе и легких, т.е. газообразных) и воды, в которой также растворены газы: азот, углекислый газ и др. Растворимость газов уменьшается при уменьшении давления, поэтому, когда добываемая жидкость проникает из пласта в скважину, обычно растворенный газ выделяется в виде пузырьков. Погружные центробежные насосы не могут эффективно перекачивать газожидкостные смеси. Основным способом повышения устойчивости работы центробежных насосов является применение центробежных газосепараторов. Отделение газа от жидкости основано на разности их плотностей. Более легкий газ скапливается вблизи оси газосепаратора и сбрасывается в затрубное пространство. Жидкие фракции отбрасываются центробежными силами к стенкам корпуса газосепаратора и направляются в нефтяной насос, который перекачивает их на поверхность. Проблема состоит в том, что добываемая жидкость содержит значительное количество твердых частиц, в том числе более твердых, чем материал корпуса газосепаратора. Эти частицы также отбрасываются центробежными силами к стенкам корпуса газосепаратора и вызывают его гидроабразивное разрушение. Чтобы замедлить разрушение, газосепараторы комплектуются защитными гильзами из нержавеющей стали. Это замедляет, но не предотвращает разрушение, см. рис. 1, где вверху показан разрушенный корпус газосепаратора, ниже – разрушенная защитная гильза. Еще ниже, схематично, – типичная конструкция серийного газосепаратора. Разрушение, в зависимости от подачи, происходит в области шнека или кавернообразующего колеса (расположено сразу после шнека по потоку). Газожидкостная смесь на рис. 1 движется справа налево. Гидроабразивное разрушение газосепараторов моделировалось и изучалось

нами средствами вычислительной гидродинамики и экспериментально в стендовых условиях. Расчеты показали, что абразивные частицы распределены неравномерно в проточных каналах шнека, см. рис. 2. Обнаружено образование стационарной зоны с локальной концентрацией частиц в несколько раз большей, чем средняя концентрация. Замеры распределения концентрации абразивных частиц по длине газосепаратора, выполненные на стенде, подтвердили формирование таких зон, см. рис. 3. Для проведения замеров в корпусе газосепаратора были просверлены отверстия, через которые брали пробы рабочей жидкости. На входе в газосепаратор концентрация абразивных частиц была 10 г/л, максимальная локальная концентрация превышала среднее значение более чем в 8 раз. Расчеты и стендовые исследования проводили при подаче около 100 м3/сут. Ясно, что причиной локального повышения концентрации абразивных частиц может быть только локальная неоднородность течения, т.е. вихри. В обсуждаемой конструкции газосепаратора основным источником вихрей является кавернообразующее колесо, направление лопастей которого всегда не согласовано с течением жидкости после шнека, см. рис. 4.

Рис. 1. Типичная картина гидроабразивного разрушения защитной гильзы и корпуса газосепаратора

Рис. 2. Расчеты показали образование в проточных каналах шнека газосепаратора стационарной зоны с повышенной концентрацией абразивных частиц

Разрабатывая новые конструкции газосепараторов, мы стремились избежать вихревого течения в проточных каналах, чтобы уменьшить риск гидроабразивного разрушения [1 – 3]. Второй особенностью конструкции является такое расположение лопастей, при котором абразивные частицы, движущиеся под действием центробежных сил, не могли бы достичь поверхности защитной гильзы, не соприкоснувшись с лопастями. Этот контакт замедлит их движение в радиальном направлении, т.е. увеличит абразивную стойкость газосепаратора. Конструкция проточной части геликоидального типа приведена на рис. 5. Сепарационный узел представляет собой шнек 1 с переменным шагом, состоящий из втулки 2 с винтообразными лопастями 3. Лопасти 3 шнека 1 наклонены в направлении потока и частицы абразива не могут достичь защитной гильзы, не соприкоснувшись с лопастями. Вторая конструкция сепарационного узла, которую назовем моноблок, представляет собой соединенные без разрыва кривизны, шнек переменного шага 1 на входе и сепарационный барабан 2 на выходе, имеющие общую втулку 3. Плоские лопасти сепарационного барабона 2 наклонены в сторону вращения, что, как и в геликоидальной конструкции, затрудняет перемещение абразивных частиц к корпусу газосепаратора. Были проведены сравнительные стендовые испытания серийного газосепаратора с геликоидальным сепарационным узлом и моноблока. Провели: • измерения зависимости напора от подачи на воде; • измерения сепарационных характеристик; • ресурсные испытания. Были разработаны новые газосепараторы 5 и 5А габаритов. Ниже приводятся результаты испытаний 5А габарита. Для 5 габарита были получены аналогичные результаты.

Зависимость напора от подачи Эти испытания позволяют оценить границу рабочей области по подаче – максимальную допустимую подачу Qmax. Каждый газосепаратор имеет входные отверстия, через которые газожидкостная смесь попадает в газосепаратор, и выкидные отверстия, через которые отсепарированный газ (с некоторым количеством жидкости) отводится в затрубное пространство. Газосепаратор является лопастным насосом, перекачивающим обогащенную газом смесь из рабочей камеры, куда она сепарируется, в затрубное пространство. Однако любой лопастной

насос создает напор только при подачах не превышающих Qmax. На рис. 7 приведены напорные характеристики сравниваемых газосепараторов. Видно, что для серийного Qmax J 110 м3/сут, для новых Qmax J 400-450 м3/сут, т.е. примерно вчетверо больше. Если газосепаратор в составе УЭЦН применять при подачах превышающих Qmax, то нефтяной насос будет «засасывать» несепарированную газожидкостную смесь с абразивными частицами через выкидные отверстия газосепаратора, что приведет к срыву подачи. Выкидные отверстия будут «размыты», т.к. из-за малой площади их сечения скорость втекающей жидкости будет большой, что создаст благоприятные условия для гидроабразивного и кавитационного износа.

Сепарационные характеристики Сравнительные сепарационные испытания новых и серийного газосепараторов проводили следующим образом. Газосепаратор помещался в трубу, имитирующую обсадную колонну. Между входными отверстиями газосепаратора и его выкидными отверстиями устанавливали мембрану, предотвращающую перетекание жидкости и газа с выкида на вход. Эта же мембрана делала невозможной гравитационную сепарацию газожидкостной смеси на входе в сепаратор. Измерялись потоки газа и жидкости на входе в сепаратор и на выходе, т.е. прошедшие в насос. При такой постановке эксперимента исключались внешние течения газа и жидкости в зазоре между корпусом газосепаратора и обсадной колонной. Эти течения существенно зависят от диаметра обсадной колонны и регулировок давления газа на устье скважины. Чтобы провести сравнительные испытания только газосепараторов, мы исключили эти течения. Зависимость остаточного содержания нерастворенного газа от подачи газожидкостной смеси и объемной концентрации

Рис. 5. Геликоидальный сепарационный узел

Рис. 6. Сепарационный узел моноблок

газа для моноблока и серийного газосепаратора приведена на рис. 8. Испытания газосепараторов проходили так: • задавалась и фиксировалась подача жидкости, указана на графиках рядом с каждой группой точек; • к этой жидкости добавляли газ в количестве, соответствующем проекции точки на горизонтальную ось; • вычислялась подача по газожидкостной смеси на входе с газосепаратор, где поддерживалось постоянное давление 1,5 атм; • измерялся поток газа, прошедшего через газосепаратор в насос, и рассчитывалась его объемная концентрация, полученные значения указаны на графиках рядом с точками. Видно, что газожидкостная смесь, пройдя через моноблок и нефтяной насос,

Рис. 3.

Стационарное распределение концентрации абразивных частиц (в г/л) по длине газосепаратора, красной линией показана конце� нтрация частиц на входе в газосепаратор

содержит несколько меньше нерастворенного газа, чем в случае серийного газосепаратора. Второй новый сепаратор, с геликоидальным сепарационным узлом, имел близкие характеристики, поэтому мы их здесь не приводим. Другой важной характеристикой газосепаратора является поток газожидкостной смеси, поступающей на вход нефтяного насоса. На рис. 9 показана зависимость этого потока от подачи смеси на входе в газосепаратор и объемной концентрации газа. Из рис. 9 видно, что при одинаковых значениях абсцисс и ординат графиков получим примерно равные потоки смеси, поступающие из газосепаратора в насос. Газосепаратор с геликоидальным сепарационным узлом также имел близкие характеристики, поэтому мы их здесь не приводим. Итак, сепарационные характеристики серийного и новых газосепараторов близки, но: 1. рабочая область новых газосепараторов по подаче (вертикальная ось Рис.7.

Зависимость напора газосепараторов от подачи на воде для:

0.5

100

1 – серийного, 2 – моноблока, 3 - геликоидального

3

0.4

80

2

0.3

60 40 20 10

62

Рис. 4. Вихревое течение в области кавернообразующего колеса

№1 август'2009

Гуркин А.М., Долгих А.В., Перельман М.О., Пещеренко М.П., Пещеренко С.Н., Рабинович А.И.

Новые газосепараторы и их рабочие характеристики

0

0

40

80

120

140

160

180

200

220

240

280

320

360

400

440

0.2

Нопор, м

Гидроабразивостойкие центробежные газосепараторы для УЭЦН

1

0.1 300

0.0

200 100

500 400 3 Подача, м /сут

63


Регионы

Регионы Рис.8.

Зависимость остаточного содержания нерастворенного газа от подачи газожидкостной смеси и объемной концентрации газа для: А) моноблока, Б) серийного газосепаратора А)

7

2 м 2 2 00

т 55 1 50 м 3 /с у 6

3 /с у т

3 1

3

300

Подача по смеси,м /сут.

5

3 /с у т

5

50 м

1

3 /с у т

100

8 5

3 2

80

8

2 90 80 70 60 50

Объемная концентрация газа, %

.

/сут 35 м 3

8

3

2

3

10

6

3

2

0.0

3

4

1

100

.

/сут 65 м

120

7 8

3

1

200

8

4

2 2

1 00 м

Подача по смеси,м /сут.

400

60 10

70 60 50

40

Объемная концентрация газа, %

40

40

Рис.9.

Зависимость потокa газожидкостной смеси, поступающей на вход нефтяного насоса, от подачи газожидкостной смеси и объемной концентрации газа для: А) моноблока, Б) серийного газосепаратора А)

Б) 111 103 152 50 99 8 9 14 14 3 /с у т 3 т 00 м м /с у 97 50 0 196 2 3 5 ут 5 1 /с 14 100 м 3 /с у т 143 95 51 50 м 127 94 137 49 93 49 3 9 49 93 48 48 196

3

Подача по смеси,м /сут.

200

48

100

90 80 70 60

0.0

Рис.10.

50

Объемная концентрация газа, %

40

3/с у 65 м

38

300 37 36

200

37 3/с у 35 м

37

т

100 38

90 80 70

0.0

60 50

Объемная концентрация газа, %

40

Остаточная толщина стенки защитной гильзы после 100 часов ресурсных испытаний: а) газосепаратор с геликоидальным узлом; б) моноблок; с) серийный газосепаратор 2,4 2,2 2

а

1,8 1,6 1,4

б

1

Гидроабразивостойкие нанокристаллические покрытия гильзы

0,8 0,6

в

Толщина, мм

0,4 0,2 0 -0,2 0 -0,4

20

40

60

ОАО «Пермская научнопроизводственная приборостроительная компания» более 50 лет занимается разработкой навигационных приборов и систем для объектов вооружений, военной и специальной техники воздушного, морского и наземного базирования.

Генеральный директор компании А.Г. Андреев представляет новую разработку научного коллектива предприятия «Комплект топопривязки и навигации для подвижных объектов наземного базирования», изготовленный на основе волоконно-оптических технологий, Генеральному директору Государственной корпорации «Российская корпорация нанотехнологий» А.Б. Чубайсу.

38

т

64

3

300

63

400

Подача по смеси,м /сут.

400

1,2

Наибольшей стойкостью к гидроабразивному разрушению обладают нанокристаллические покрытия (с размером зерна менее 100 нм), которые мы и использовали для защиты гильзы. Агломерированные нанопорошки карбидов вольфрама наносили на внутреннюю поверхность гильзы методом высокоскоростного газотермического напыления. Время нагрева порошка подбиралось так, чтобы рекристаллизация не успевала существенно изменить зеренную структуру частиц порошка. Покрытия наносились только на начальную часть гильзы, примерно на 130 – 150 мм, что практически полностью перекрывает область возможного разрушения, см. рис. 10. За полный цикл стендовых испытаний (100 час, см. выше) не было зафиксировано даже следов гидроабразивных разрушений на поверхности покрытий.

9

12

Ресурсные испытания Проводили на воде с 10 г/л кварцевого песка. Использовали частицы двух фракций: 10-20 мкм и 700-800 мкм (в соотношении 1:1 по массе). Частота вращения вала – 3000 об/мин. Концентрация нерастворенного газа – 21%, поток газожидкостной смеси на входе в газ��сепаратор 100 м3/сут. Результаты испытаний приведены на рис. 10, где показана остаточная толщина стенки защитной гильзы после 100 часов ресурсных испытаний. Ниже оси абсцисс схематично изображены основные узлы серийного газосепаратора (слева направо): втулка защитная вала, шнек, суперкавитирующее колесо, сепарационные барабаны. Видно, что в серийном газосепараторе защитная гильза разрушена полностью. В моноблоке толщина стенки гильзы уменьшилась до 0,8 мм, в сепараторе с геликоидальным сепарационным узлом – до 1,6 мм, т.е. износ замедлился в 1,5 и 3 раза. Отметим, что рабочий процесс газосепаратора основан на центробежном разделении фракций в зависимости от их плотностей. Поэтому абразивные частицы всегда будут отбрасываться к защитной гильзе, а т.к. они тверже любого металла, то защитная гильза будет разрушаться. Защитить может только еще более твердое покрытие, наносимое на внутреннюю поверхность защитной гильзы.

Б) 19

ОАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания» наукоемкое предприятие Пермского края

80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460

Длина, мм

Выводы Разработаны новые конструкции газосепараторов, имеющие следующие преимущества перед серийным: 1. Их рабочая область по подаче шире, чем у серийного, примерно в 4 раза. 2. Рабочая область по предельному содержанию нерастворенного газа на приеме простирается до 85% вместо 70% для серийного газосепаратора. 3. Гидроабразивная стойкость выше в 1,5-3 раза. 4. Металлоемкость меньше примерно в 1,4 раза. Сепарационные свойства остались примерно на прежнем уровне. Около 100 новых газосепараторов эксплуатируются на нефтяных месторождениях компании Газпром, отказов не было.

1. Заявка №2008108247/03 (008927), решение о выдаче патента РФ от 18.06.2009 2. Заявка №2008108255/03 (008935), решение о выдаче патента РФ от 02.03.2009 3. Патент РФ на полезную модель №77901

ЗАО «Новомет-Пермь»: 614065 г. Пермь, шоссе Космонавтов, 395, тел. (342) 296-27-56, e-mail: post@novomet.ru

Авиационные навигационные системы и комплексы, изготовленные в Компании, эксплуатируются более чем на 30 типах самолетов и вертолетах российского производства: МИГ29, СУ-27, СУ-30, АН-12, АН-22, ТУ-154, ИЛ-62, ИЛ-76, ИЛ-86, СУ-80, Бе-200, КА-50, КА-52, Ка-226 и др. Гирокомпасы, разработанные и изготовленные в Компании: «Меридиан», «Меридиан Сервейер», «Гюйс М», «РGМ-С-009», «ГКУ-5», морская интегрированная малогабаритная система навигации и стабилизации «Кама-НС» установлены на атомном ракетном крейсере «Петр Великий», кораблях военно-морского флота и катерах пограничной службы Российской Федерации, ледоколах «Ямал» и «50 лет Победы», паруснике «Седов», судах класса «река-море», пассажирских лайнерах, сейнерах, сухогрузах и танкерах российского и зарубежного производства. Центральные модули гироскопических комплексов топопривязки и навигации - курсокреноуказатели, произведенные в Компании, комплектуют навигационные комплексы ракетных и артиллерийских систем Российской армии и армий зарубежных государств. Совместные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы с Научным центром волоконной оптики и рядом институтов Российской академии наук по отработке технологии производства специальных оптических волокон и волоконнооптических компонентов обеспечили Компании возможность разработ-

ки и производства модельного ряда волоконно-оптических гироскопов и инерциальных навигационных систем подвижных объектов различных способов базирования. Технологическая площадка Компании позиционируется как «HighTech»-территория, внедряющая наукоемкие, экологически чистые высокопроизводительные технологии и представляет собой сформированный де-факто кластер волоконнооптического приборостроения в экономике Пермского края. Все производство наукоемкой продукции, начиная от фундаментальных научных исследований, разработки и изготовления опытных образцов, серийного изготовления товарного продукта и заканчивая его продажей, идет по единой цепи в рамках единой технологической политики Компании. Стратегические приоритеты Компании и ожидаемые результаты - рост производительности труда и рентабельности; увеличение процента занятости населения; расширение номен-

клатуры инновационной продукции; освоение передовых технологий; модернизация оборудования; внедрение международных стандартов; расширение рынков сбыта, и т.д. - достигаются в рамках частно-государственного партнерства. Компания обеспечена заказами на производство продукции в 2009 г. и на ближайшие годы. В связи с увеличением объемов производства закупается и вводится в эксплуатацию современное высокопроизводительное оборудование. В процессе визита в Компанию в марте 2009 г. Генеральный директор корпорации А.Б. Чубайс отметил высокий уровень развития волоконнооптических технологий и подчеркнул, что заявленный проект «ОАО «ПНППК»: расширение производства гироскопов на волоконных световодах типа Панда и создание информационноизмерительных устройств на основе наноструктурированных световодов» имеет все шансы получить финансовую поддержку от государства.

ОАО «ПHППК»: 614990 г. Пермь, ул. 25 Октября, 106, тел.: +7 (342) 240-05-02, факс: +7 (342) 245-12-19, www.ppk.perm.ru, e-mail:root@ppk.perm.ru

№1 август'2009

на рис. 8 и 9) шире примерно в 4 раза; 2. рабочая область по предельному содержанию нерастворенного газа на приеме газосепаратора (горизонтальная ось на рис. 8 и 9) простирается до 85% вместо 70% для серийного газосепаратора.

65


Регионы

Мартенситные наноструктурированные стали в конструкциях забойных двигателей Андоскин В.Н., Кобелев К.А.,

Стандартная двигательная секция Cтатор

Двигательная секция R-Wall Профилированный остов

ООО «Радиус-Сервис»

Клейнер Л.М., Ларинин Д.М., Шацов А.А.,

Трубчатый остов Ротор

№1 август'2009

ООО «КРАСС», ГОУ ВПО «Пермский государственный технический университет»

66

В последние годы на мировом рынке бурения все большее распространение получают долота PDC, требующие высоких моментов при бурении. Для реализации высоких моментов при бурении получила развитие конструкция статора двигательной секции винтового двигателя с равномерным слоем резиновой обкладки. За счет этого удалось повысить стойкость резиновой обкладки к изгибающим усилиям и поднять развиваемый момент рабочей пары минимум на 50%. Повышение мощности привода забойного двигателя требует соответствующего повышения прочности деталей и узлов, передающих момент от ротора двигательной секции к выходному валу шпиндельной секции, соединенного с долотом. Конструктивные возможности повышения прочности в настоящий момент ограничены механическими свойствами применяемых материалов. Наиболее распространенный материал, используемый для изготовления деталей и узлов забойного двигателя – сталь 40ХН2МА, имеет прочность σВ ≥ 930 МПа, σ0,2 ≥ 780 МПа, вязкость KCU ≥ 70 Дж/см2. Прокаливаемость не превышает 45 мм. Изготовление основных деталей забойных двигателей, таких как валы и корпуса шпиндельных секций, деталей трансмиссии, соединяющей ротор рабочей пары и вал шпиндельной секции, деталей регулятора угла, корпусных соединительных элементов забойного двигателя из мартенситной наностали позволит улучшить следующие эксплуатационные показатели по сравнению с деталями из серийных конструкционных сталей: 1. Повышение конструкционной прочности деталей на 40% 2. Увеличение мощности, передаваемой деталями трансмиссии, на 40%

Cтатор

Ротор

Эластомер

3. Повышение механической скорости бурения, в том числе за счет применения долот PDC (Polycrystalline Diamond Cutter поликристаллические алмазные резцы). 4. Повышение надежности изделий, выраженное в увеличении наработки на конструктивный отказ, не менее чем на 30% 5. Снижение эксплуатационных расходов на 30% 6. Возможность применения сварных конструкций в некоторых корпусных деталях двигателей, что позволит сократить затраты на ремонт таких деталей (например остовов статоров) до 30% В настоящее время ООО «РадиусСервис» совместно с ООО «КРАСС» занимается проектированием и производством новых забойных двигателей с применением высокопрочных наноструктурированных сталей. Целью работ является создание винтовых забойных двигателей с показателями работоспособности выше мирового уровня, снижение производственных и эксплуатационных расходов, улучшение экологических показателей производства. Повышение конкурентоспособности и качества изделий при одновременном снижении производственных затрат и улучшении экологических показателей производства будет достигнуто благодаря внедрению низкоуглеродистых мартенситных наносталей (НМНС) и экологически безопасных технологий их обработки. Исследования показали (научный руководитель – профессор Л.М. Клейнер) возможность получения мартенситной структуры с нанометрическим размером характерного элемента без использования интенсивной пластической деформации с прочностью σВ ≥ 1400 МПа, σ0,2 ≥ 1300 МПа, вязкостью KCU ≥ 150 Дж/см2 в результате термической или термоциклической обработки.

ООО «Радиус-Сервис»: 614990 г. Пермь, ул. Окулова, 75а, тел. +7 (342) 218-22-44, е-mail:office@radius-s.ru

Наноструктура будет получена благодаря сохранению дисперсной фазы у НМС с новым типом структурной наследственности до темп��ратуры перекристаллизации, измельчению зерна аустенита при фазовом переходе со значительной долей диффузионного превращения и последующим образованием нанокристаллов (реек) в результате образования пакетного мартенсита из аустенита с зернами микронных размеров (порядка 3 мкм). Благодаря особому виду структурной наследственности требуемый размер зерна сохраняется до температур, превышающих принятые в технологиях термической и химико-термической обработок. Технология обработки не требует специального сложного оборудования, исключает применение при упрочняющей термической обработке вредных охлаждающих сред, а состав мартенситных наноструктурированных сталей гарантирует прокаливаемость изделий сечением не менее 400 мм. Уровень конструкционной прочности и технологичности НМНС достаточен для производства нового поколения забойных двигателей по эксплуатационным характеристикам, в 1,5-2 раза превосходящих мировые аналоги, при этом затраты на единицу продукции будут ниже, а экологические показатели производства лучше. Серийное производство забойных двигателей предполагается организовать на базе производства ООО «Радиус-Сервис» (директор Андоскин В.Н., главный конструктор Кобелев К.А.) при поддержке Государственной корпорации РОСНАНО в рамках проекта «Создание и производство конкурентоспособных на мировом рынке забойных двигателей в результате использования высокопрочных свариваемых наноструктурированных сталей».

Астер


Регионы

О развитии нанотехнологий в Томской области

№1 август'2009

Томская область в целом и город Томск, в частности, не является крупным технологическим центром. По сравнению с Новосибирском, например, здесь мало больших промышленных предприятий. В то же время Томск отличается от большинства других российских городов мощным научно-образовательным комплексом и развитой инновационной инфраструктурой.

68

Томский научно-образовательный комплекс (ТНОК) является одним из признанных лидеров в России в области нанотехнологий и создания новых материалов. По этому направлению сформировались ведущие научные школы в Томском политехническом университете (ТПУ), Томском государственном университете (ТГУ), Томском научном центре СО РАН (ТНЦ СО РАН), Сибирском государственном медицинском университете (СибГМУ). Благодаря существенному научно-технологическому заделу разработки этих школ являются актуальными и конкурентоспособными не только в России, но и за рубежом. Многие из этих разработок успешно реализуются на малых и средних предприятиях наноиндустрии Томской области и за ее пределами. В последнее время в связи с интенсивным развитием нанотехнологий во всех ведущих странах мира во многих высокотехнологичных отраслях (электроника и средства связи, авиакосмический комплекс, атомная энергетика, машиностроение, химическая, фармацевтическая промышленность и др.) возникла острая потребность в квалифицированных кадрах, способных проводить исследования, применять и совершенствовать нанотехнологии и наноматериалы в промышленных масштабах. Без такого персонала в современных условиях невозможно развитие вышеперечисленных отраслей, а также поддержание их конкурентоспособности. В Томском научнообразовательном комплексе над созданием и развитием нанотехнологий работают более 50 докторов наук и 100 кандида-

Зинченко В.И., заместитель губернатора по научно-технической и инновационной политике и образованию тов наук. В 2008 г. затраты на укрепление материальной базы научных исследований (научное, аналитическое, лечебнодиагностическое оборудование) составили более 1,5 млрд. руб.

Образование в области нанотехнологий Три Томских университета (ТГУ, ТПУ и ТУСУР) являются зарегистрированными членами национальной нанотехнологической сети (ННС) России. В них в рамках Федеральной целевой програм-

Томская школа физики твердого тела, к которой относится приоритетное направление «Нанотехнологии и новые материалы», зародилась в Томском государственном университете в середине двадцатых годов прошлого столетия. Ее основателем был профессор В.Д. Кузнецов, ставший затем действительным членом Академии наук СССР. Научные исследования по этому направлению выполняют ученые, входящие в ведущую научную школу академика РАН Панина В.Е.

мы (ФЦП) «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2010 гг.» созданы научнообразовательные центры (НОЦ) по нанотехнологиям: НОЦ по наноэлектронике (ТУСУР), НОЦ «Наноматериалы и нанотехнологии» на базе ТПУ («Нано-Центр ТПУ»); НОЦ по нанотехнологиям (ТГУ). В этих университетах на протяжении последних десяти лет традиционно велась подготовка кадров для отраслей промышленности, связанных с нанотехнологиями. К настоящему времени разработаны образовательные программы подготовки и переподготовки высококвалифицированных кадров по направлениям «Нанотехнологии», «Наноматериалы». В ТГУ ведется подготовка дипломированных специалистов и кадров высшей квалификации (магистров, кандидатов и докторов наук) в области новых материалов и химических технологий, включая наноматериалы и нанотехнологии. Открыты новые специализации: «Наноматериалы», «Нанотехнологии в электронике», «Нанотехнологии в оптоэлектронике», «Фотоника наноразмерных структур», «Наноэлектроника и нанофотоника», «Физические методы создания многослойных гетероструктур и квантоворазмерных систем», «Твердотельная оптоэлектроника», «Квантовые приборы и системы», «Конструирование и производство изделий из композиционных материалов», «Нанотехнологии в материаловедении». В ТГУ при поддержке Американского фонда гражданских исследований и развития, Роснауки, Администрации Томской области созданы Материаловедческий центр коллективного пользования, Научно-образовательный центр (НОЦ) «Физика и химия высокоэнергетических систем». Тематика работы этих центров включает такие направления, как «Физические и химические закономерности создания нано- и субмикронных частиц методами аэромеханики»; «Экспериментальные исследования, разработка физико-математических моделей, компьютерных программ по проблемам синтеза наноразмерных частиц»; «Физикоматематические модели образования и поведения наносистем»; «Фундаментальные закономерности и механизмы формирования наноструктурных состояний в твердых телах при интенсивных внешних воздействиях»; «Закономерности и механизмы диффузионно-контролируемых процессов в объемных наноструктурных системах»; «Дизайн новых типов сверхтвердых нанокомпозитных пленок»; «Создание наноструктурных сплавов и нанокомпозитов с уникальными механическими свойствами»; «Разработка принципов создания новых керамических гомогенных и композиционных материалов

с нанофазной и нанокристаллической структурой». В ТПУ с 2004 г. ведется работа по подготовке бакалавров и магистров по направлению 554500 «Нанотехнология» и дипломированных специалистов по направлению 658300 «Нанотехнология» (специальность 073800 «Наноматериалы»). С 2006 г. в ТПУ по направлению 150614 открыта магистерская программа «Материаловедение и технологии наноматериалов и покрытий». При поддержке Американского фонда гражданских исследований и развития, Минпромнауки РФ и Администрации Томской области в НИИ ядерной физики при ТПУ создан ЦКП «Центр измерения физических и эксплуатационных характеристик новых материалов и покрытий». Разработку нанотехнологий и исследования наноматериалов в ТПУ проводят более 20 профессоров-докторов наук, доцентов и кандидатов наук.

Прикладные исследования в области нанотехнологий Имеющийся научно-технический потенциал организаций ТНОК, значительный опыт интеграции Томских вузов с научноисследовательскими институтами ТНЦ СО РАН и ТНЦ СО РАМН позволяют решать поставленные задачи развития наноиндустрии при высококвалифицированном научно-методическом и организационном обеспечении. При этом используются уже существующие научные результаты, материально-технические и кадровые возможности, а также модернизируются и разрабатываются новые материалы и наукоемкие технологии. В настоящее время в ТНОК выполняются следующие фундаментальные и прикладные работы в области нанотехнологий и создания новых материалов: • Нанопорошки: развитие промышленного производства, аттестация, расширение областей применения, продвижение на рынок; • Нановолокна: получение, аттестация, производство фильтровальных материалов, сорбентов; • Наноструктурные материалы: смазочные материалы, нанокерамика конструкционного и функционального назначения, объемные нанокристаллические материалы на металлической основе; • Технологии модификации свойств, создания наноструктурных поверхностных слоев и покрытий на конструкционные и инструментальные материалы, обеспечивающие повышение характеристик прочности, износостойкости, коррозийной стойкости, сопротивления усталостному разрушению: • Композиционные материалы на полимерной и неорганической основах, син-

тезированные сплавы из порошков металлов и неорганических соединений для машиностроения, металлур��ии и нефтегазовой отрасли; • Наноструктурные материалы для полупроводниковой промышленности и лазерной техники; • Объемные наноструктурные биосовместимые материалы для изготовления медицинских имплантантов, протезирования костной ткани; • Новые материалы для ядерной энергетики. Разрабатываемые в рамках этих направлений продукты уже сегодня реально востребованы и являются конкурентоспособными на отечественном и международном рынках. В продукции, разрабатываемой в рамках данных направлений, заинтересованы многие предприятия СНГ, Японии, США, Германии, Словении, Израиля, Индии, Сингапура, Китая и других стран. В настоящее время Томскими предприятиями реализуется продукции, созданной на основе нанотехнологий, на сумму, превышающую $ 8,0 млн. в год. В Томске создан ряд принципиально новых способов и устройств, защищенных сотнями авторских свидетельств, отечественными и зарубежными патентами, отмеченных наградами международных, всесоюзных и всероссийских выставок. Разработки томских ученых в области нанотехнологий неоднократно получали высокие оценки в России и за рубежом. В частности, ТПУ по результатам экспертизы фирмы IBM получил высший рейтинг проекта, представленного в Силиконовой долине США на российско-американском форуме высоких технологий, премию компании Nanotechnology News Network. По результатам ежегодного конкурса, проводимого престижным американским журналом R&D Magazine, нанопорошки металлов, производимые в Томском научном центре СО РАН, вошли в число 100 лучших наукоемких продуктов, представленных на рынке США в 2000 г., а керамические нановолокна оксида алюминия были аналогично отмечены в 2002 г. (www.nrel.gov). В 2005 г. разработанный в Томске фильтровальный материал на основе стекломикроволокон победил в конкурсе NASA (США) высокотехнологичных продуктов STHOF как лучший продукт года. Томский научно-образовательный комплекс является одним из признанных лидеров в области вакуумных пучково-плазменных технологий формирования наноструктурных покрытий и слоев в материалах. Томская школа сильноточной электроники и пучковых технологий берет свое начало с 50-х годов прошлого века. В 1966 г. в Томске было открыто явление взрывной эмиссии электронов. Автором является вице-

№1 август'2009

Регионы

69


Регионы

№1 август'2009

По инициативе губернатора Томской области создан Межведомственный центр нанотехнологий «Томскнанотех» в форме консорциума для поиска и отбора перспективных результатов научно-технической деятельности в регионе, формирования комплексных проектов для их последующей коммерциализации

70

президент РАН, академик Г.А.Месяц, создатель и научный руководитель ИСЭ СО РАН. Открытое явление позволило создать новый класс технологического и исследовательского вакуумного оборудования, привело к революции в технологиях обработки материалов. Разработанное пучковое оборудование открывает принципиально новые возможности для высокоэнергетического воздействия на среды различной природы (материалы, газы, жидкости, биологические объекты). Технологические возможности применения такого оборудования в настоящее время далеко не исчерпаны. С использованием этого оборудования созданы технологии формирования наноструктурных поверхностных слоев и покрытий. Отличительной особенностью технологий модификации поверхности материалов является низкая стоимость сырья и высокая стоимость технологий в конечном продукте по сравнению с другими отраслями промышленности. Уже сегодня ионно-плазменные технологии создания наноструктурных поверхностных слоев применяются в металлообработке, энергетическом и общем машиностроении, электронной и электротехнической промышленности, медицинской технике. Их применение обеспечивает значительную экономию материальных и энергетических ресурсов, экологическую чистоту производства, замещение вредных химико-термических технологий, увеличение в 3-4 раза ресурса работы деталей машин и технологического оборудования. Томская школа физики твердого тела, к которой относится приоритетное направление «Нанотехнологии и новые материалы», зародилась в Томском государственном университете в середине двадцатых годов прошлого столетия. Ее основателем был профессор В.Д. Кузнецов, ставший затем действительным членом Академии наук СССР. В настоящее время научные исследования по этому

направлению выполняют ученые, входящие в ведущую научную школу академика РАН Панина В.Е.

Инновационная деятельность в области нанотехнологий Развитие инновационной инфраструктуры нанотехнологического сектора Томского научно-образовательного комплекса основано на следующих основных принципах и целях: • Продвижение наукоемких разработок на российский и зарубежный рынки, адаптация наукоемкой продукции к отраслевым и международным стандартам. • Интеграция научных организаций ТНЦ СО РАН с образовательным комплексом для объединения усилий по продвижению наукоемкой продукции на рынок, привлечению многоканального финансирования, обеспечения квалифицированными кадрами. • Формирование научно-производственной кооперации организаций ТНОК и научно-производственного комплекса Сибирского и других регионов страны. Комплексное информационно-аналитическое обеспечение развития нанотехнологий сейчас обеспечивает Томский научный центр СО РАН. Для этого в 2007 г. в Томском академгородке было создано ЗАО «Томский региональный центр коммерциализации разработок» (ЗАО «ТРЦК»). Сегодня в ТНЦ СО РАН развиваются следующие инновационные проекты в области нанотехнологий, реализация которых имеет высокое региональное значение: • Вакуумное электронно,- ионно-плазменное оборудование и технологии формирования наноструктурных слоев и покрытий с целью кратного повышения ресурса работы машин и механизмов; • Нанотехнологии для очистки воды и обеспечения микробиологической безопасности населения; • Синтез наноразмерных порошков неорганических материалов импульсными технологиями.

Псахье С.Г., председатель президиума Томского научного центра СО РАН, руководитель Томскнанотех Их реализацией занимаются институты Томского научного центра СО РАН в кооперации с томскими вузами и институтами РАН.

Развитие нанотехнологий на базе ОЭЗ Важным шагом в направлении развития нанотехнологий в г. Томске стало решение Правительства России о создании на территории Томской области особой экономической зоны техниковнедренческого типа. Одним из трех приоритетных направлений, в которых осуществляется деятельность резидентов Томской особой экономической зоны (ОЭЗ) технико-внедренческого типа, является направление «Нанотехнологии и новые материалы». На настоящий момент в Томской ОЭЗ зарегистрировано 40 резидентов, 8 из которых работают в области нанотехнологий. На южной площадке ОЭЗ ускоренными темпами идет строительство корпуса в 17,8 тысячи квадратных метров, сдача которого намечена на второй квартал 2010 года. Стратегия развития опытных производств наноматериалов и изделий из них на территории Томской техниковнедренческой зоны предусматривает в ближайшие годы увеличение производства нанопорошков и вывод на рынок новых продуктов: нанотрубок, нановолокон и новых фильтровальных материалов для очистки жидкостей и газов, объемных биокомпозиционных материалов для медицины на основе наноструктурного титана, нанокомпозиционных материалов для автотранспорта и машиностроения, кислородных датчиков для определения содер-

жания кислорода в расплавах металлов, композитов из никелида титана с наноструктурными поверхностными слоями, вакуумного электронно,- ионно-плазменного оборудования и технологий для нанесения наноструктурных покрытий. Реализация в Томской области вышеупомянутой стратегии развития нанотехнологий и наноматериалов позволит в ближайшие несколько лет вывести на рынок новые продукты: автоматизированное вакуумное ионно-плазменное оборудование для осаждения сверхтвердых покрытий на детали машин и механизмов, стекло и фурнитуру; электроннолучевое оборудование для наплавки градиентных покрытий с аномальной абразивной устойчивостью, электроннолучевые установки для модификации импульсными низкоэнергетическими электронными пучками поверхностных слоев в материале, электронно-лучевых стерилизаторов материалов медицинского назначения и др.

Перспективы развития инфраструктуры Для решения первоочередных задач, предусмотренных Федеральной целевой программой «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2010 гг.», в Томске по инициативе губернатора Томской области В.М.Кресса в феврале 2008 г. создан Межведомственный центр (МЦ) нанотехнологий «Томскнанотех» в форме консорциума для поиска и отбора перспективных результатов научнотехнической деятельности в регионе, формирования комплексных проектов для их последующей коммерциализации, организации работ по доведению перспективных разработок до стадии промышленного производства, продвижения на рынок наукоемкой продукции и генерации новых производств для их последующего размещения в ТВЗ. Основными целями МЦ «Томскнанотех» являются: • содействие реализации государственной политики в сфере нанотехнологий; • осуществление взаимодействия с государственной корпорацией (ГК) «Роснанотех» для реализации крупных проектов в области наноиндустрии и продвижения продукции на российский и зарубежный рынки; • координация деятельности организаций ТНОК и инновационных предприятий, в том числе резидентов Томской особой экономической зоны, в области разработки новых наноматериалов и нанотехнологий; • развитие региональной инновационной инфраструктуры в области наноиндустрии.

В настоящее время участниками консорциума являются 14 томских учреждений и организаций, играющих определяющую роль в развитии региональной наноиндустрии. Выполняемые консорциумом исследования лежат в наиболее перспективных секторах наноиндустрии и поддерживаются ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 гг.», областной инновационной программой, Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере и бизнес-сообществом. Общий годовой объем финансирования, привлекаемого консорциумом для развития нанотехнологий в Томской области, составляет порядка 1 млрд. руб. Силами МЦ «Томскнанотех» подготовлена и представлена коллективная экспозиция Томской области на Первом международном форуме по нанотехнологиям (г. Москва, 3-5 декабря 2008 г.). В 2009 г. организована выставка приоритетных региональных проектов в области нанотехнологий, которая была представлена делегации РОСНАНО во главе с ее генеральным директором А.Б.Чубайсом. На ежеквартальных заседаниях Совета МЦ «Томскнанотех» руководители проектов (заявителей РОСНАНО) рассказывают о динамике подготовки документации и состоянии заявок, вырабатываются рекомендации по повышению их качества, ищутся возможные стратегические партнеры и соинвесторы. Совместно с членами правления РОСНАНО вырабатываются предложения по совершенствованию законодательной базы, выработке рекомендаций в отношении совершенствования политики государства, направленной на стимулиро-

Имеющийся научно-технический потенциал организаций ТНОК позволяет решать поставленные задачи развития наноиндустрии при высококвалифицированном научно-методическом и организационном обеспечении.

вание приоритетного развития отрасли наноиндустрии, создания благоприятных условий для роста отечественного малого, среднего и крупного бизнеса. На заседаниях Совета обсуждаются возможные пути привлечения зарубежных технологических партнеров, инвесторов и потребителей нанопродукции. В целом межведомственный центр «Томскнанотех» является отраслевым координатором и интегратором, на базе которого в настоящее время формируется стратегия развития региональной фундаментальной прикладной и вузовской науки, являющейся частью высокотехнологичной отрасли экономики нанотехнологий. В настоящее время два томских проекта от резидентов - Томской ТВЗ ООО «Субмикронные технологии» и ООО «РИД» - одобрены научно-техническим советом РОСНАНО, еще около десяти проектов проходят различные этапы экспертизы. Проект ООО «Субмикронные технологии» связан с организацией в Томске и Новосибирске промышленного производства GaAs электронной компонентной базы СВЧ-диапазона и изделий на их основе для телекоммуникации, радиолокации и приборостроения с использованием полупроводниковых наногетероструктур. Разработчиками данного проекта являются Томская инновационно-активная фирма ЗАО «НПФ «Микран» и институт физики полупроводников СО РАН из Новосибирска. Бюджет проекта — 2,3 млрд. руб., из которых средства РОСНАНО 2 млрд. руб., собственные средства и средства соинвестора 300 млн. руб. Второй проект (ООО «РИД») связан с организацией производства и выводом на рынок квантово-чувствительных сенсоров, элементов, устройств и систем функциональной наноэлектроники широкого назначения. Разработчиком проекта является ГУ ВПО «Томский государственный университет». Бюджет проекта – 900 млн. руб., из которых средства РОСНАНО 300 млн. руб., собственные средства и средства инвестора 600 млн. руб. В настоящее время Томск активно готовится к участию во Втором Международном форуме по нанотехнологиям, проведение которого намечено в г. Москве на 6-8 октября 2009 г., и к ХII Всесибирскому инновационному форуму (г. Томск, 25-26 сентября 2009 г.). На данных мероприятиях обсуждению стратегии развития нанотехнологий в Томской области будет уделено пристальное внимание. На основании вышесказанного можно сделать вывод, что горизонты томской наноиндустрии определены. Ученые и производственники Томской области смотрят в будущее с большим оптимизмом.

№1 август'2009

Регионы

71


Регионы

Особая экономическая зона г.Томска – стартовая площадка для развития наноиндустрии Новый импульс развитию наноиндустрии в России призваны придать, в том числе, и особые экономические зоны. Ряд таможенных, налоговых и других видов льгот и услуг позволяют резидентам особых экономических зон более эффективно внедрять в производство инновационные разработки и технологии.

Положительный опыт развития наноиндустрии в одной из особых экономических зон России - Томской ОЭЗ - был отмечен главой РОСНАНО Анатолием Чубайсом.

№1 август'2009

Томская особая экономическая зона

72

В связи с расположением достаточно большого количества предприятий, занимающихся внедрением в производство нанотехнологий, представители РОСНАНО неоднократно посещали ОЭЗ г. Томска. В свой майский приезд представители делегации во главе с генеральным директором корпрорации РОСНАНО осмотрели Северную и Южную площадки особой экономической зоны технико-внедренческого типа г. Томска, где реализуются проекты резидентов ОЭЗ, работающих в области наноиндустрии. Свои проекты членам делегации представили такие компании, как ЗАО «Элекард Девайсез», ООО «Зи Поли Томск», ООО «Сибспарк». Отдельное внимание было уделено посещению производственных площадок ЗАО «НПФ «Микран», ООО «НИОСТ», Холдинга «ЭлеСи», которые также являются резидентами особой экономической зоны. Помимо этого, представители делегации РОСНАНО посетили выставку, посвященную проектам, реализуемым в области нанотехнологий в Томске. В рамках посещения Северной и Южной площадок ОЭЗ Анатолий Чубайс получил возможность убедиться в том, что проект создания особой экономической зоны технико-внедренческого типа на

действие упрощенной системы налогообложения. Так, ставка налога на прибыль организаций в течение 10 лет с момента регистрации в качестве резидента ОЭЗ г. Томска составляет 15,5%. Среди прочих льгот: - налог на имущество организаций 0% в течение 10 лет с момента постановки на учет имущества; - налог на землю – 0% в течение первых пяти лет; - транспортный налог - 0% в течение 10 лет с момента регистрации в качестве резидента ОЭЗ.

Таможенный режим

Чубайс А.Б., генеральный директор РОСНАНО

Очевидное конкурентное преимущество Томска состоит в том, что он раньше других системно начал строить инфраструктуру инновационной экономики. То, что здесь можно сделать в следующие 5-7 лет, открывает поразительные возможности даже для меня в работе РОСНАНО. Особая экономическая зона для Томска - тяговая лошадь инновационной экономики 21-го века. территории г. Томска успешен – созданы все условия для реализации бизнеспроектов компаний-резидентов, ведется проектирование и строительство новых зданий и инфраструктуры, резиденты пользуются таможенными льготами. В ходе состоявшейся в Центре инноваций и технологий презентации проектов резидентов ОЭЗ, работающих в области наноиндустрии, были представлены: проект разработки и производства по наноэлектронным технологиям семейства высокопроизводительных многопроцессорных систем на кристалле для цифровой обработки сигналов ЗАО «Элекард Девайсез»; проект резидента ТВЗ ООО «Зи Поли Томск» по опытно-промышленному производству поликристаллического кремния.

По итогам поездки Анатолий Чубайс подчеркнул, что именно техниковнедренческие особые экономические зоны должны получить приоритетное развитие среди других ОЭЗ и что в рамках стратегического партнерства РОСНАНО и Федерального агентства по управлению особыми экономическими зонами возможен настоящий прорыв в развитии нанотехнологий в России. При этом, по его словам, именно Томск с его готовой инфраструктурой должен стать стартовой площадкой для реализации проектов в сфере нанотехнологий.

Налоговые льготы Особый режим осуществления предпринимательской деятельности на территории ОЭЗ г. Томска предполагает

Существенным фактором повышения инвестиционной привлекательности реализуемых резидентами ОЭЗ проектов является и использование специального таможенного режима, действующего на территории ОЭЗ г. Томска, – режима свободной таможенной зоны, в соответствии с которым: - иностранные товары, ввозимые резидентом для осуществления техниковнедренческой деятельности, размещаются и используются на территории особой экономической зоны без уплаты ввозных таможенных пошлин и налога на добавленную стоимость и без применения в отношении этих товаров запретов и ограничений экономического характера; - российские товары размещаются и используются на территории ОЭЗ на условиях, применяемых к вывозу товаров в соответствии с таможенным режимом экспорта с уплатой акциза и без уплаты вывозных таможенных пошлин. При этом наиболее экономически выгодным для резидента ОЭЗ является ввоз технологического оборудования, которое будет использоваться на территории ОЭЗ в течение всего срока действия Соглашения о ведении техниковнедренческой деятельности, поскольку после окончания действия Соглашения оборудование перейдет в распоряжение резидента без уплаты ввозных таможенных пошлин и НДС и для таможенных целей оно будет рассматриваться как выпущенное для свободного обращения.

Принцип «Одно окно» В рамках системы предоставления государственных услуг на территории ОЭЗ по принципу «Одно окно» резиденты ОЭЗ и другие заинтересованные лица могут оперативно решать вопросы, связанные с земельно-имущественными отношениями, проектированием и строительством объектов инфраструктуры

ОЭЗ, взаимодействием с налоговыми и таможенными органами, привлечением иностранной рабочей силы и другими направлениями деятельности. Главным и основным участником технологии «Одного окна» в ОЭЗ ТВТ г. Томска, а также ее организующим звеном являются представители Территориального управления РосОЭЗ, предоставляющие от лица федерального органа исполнительной власти - Федерального агентства по управлению особыми экономическими зонами - государственную услугу «Содействие резидентам ОЭЗ и заинтересованным лицам, осуществляющим деятельность на территории ОЭЗ по системе «Одно окно». Данная государственная услуга предоставляется бесплатно.

Институт интеллектуальной собственности В мае 2009 года в конференцзале Центра инноваций и технологий ОЭЗ г. Томска была проведена презентация республиканского научноисследовательского института интеллектуальной собственности для резидентов особой экономической зоны г. Томска. По результатам переговоров с руководством Томского государственного университета и Территориального управления РосОЭЗ по Томской области было принято решение о размещении представителя научно-исследовательского Института интеллектуальной собственности (РНИИС) в системе администрирования «одно окно» в Центре инноваций и технологий в ОЭЗ.

Проект создания особой экономической зоны технико-внедренческого типа на территории г. Томска успешен – созданы все условия для реализации бизнес-проектов компаний-резидентов,

ведется проектирование и строительство новых зданий и инфраструктуры, резиденты пользуются таможенными льготами.

Гавриленко Ю.Н., руководитель территориального управления РосОЭЗ по Томской области: - Приоритетными научно-техническими направлениями в ОЭЗ г. Томска являются: новые материалы и нанотехнологии, ИТ и электроника, медицина и биотехнологии. На сегодня в ОЭЗ г. Томска зарегистрировано более 40 компаний резидентов, из них 17 компаний арендуют земельные участки на территории ОЭЗ и намерены построить свои административно-производственные корпуса для ведения технико-внедренческой деятельности. Остальные арендуют лабораторные и офисные помещения в Центре инноваций и технологий на Южной площадке. Среди компаний резидентов шесть с иностранным капиталом (Австралия, Германия, Норвегия, США, Тайвань). Как раз на Северной площадке идет полным ходом реализация проекта (ООО «Зи Поли Томск») тайваньских инвесторов по созданию опытно-промышленного производства поликристаллического кремния для солнечных батарей, и первая опытная партия готового продукта ожидается уже осенью этого года. До 2010 г. на строительство Инженерного центра, объектов инженерной инфраструктуры будет выделено из федерального бюджета более 4 млрд. руб. При этом для наполнения Инженерного центра общей площадью 18  000 кв. м проектами резидентов прорабатывается кластерная модель развития с центрами коллективного пользования стандартным аналитическим и технологическим оборудованием. Так, «Биомедицинский кластер» будет формироваться вокруг Центра по разработке новых лекарственных препаратов и нанобезопасности, «Аппаратнопрограммный» - вокруг Дизайн центра микросхем, «Кластер наномодифицированных материалов» интегрирует близкие проекты в области создания полупроводниковых материалов и электрохимии. Непрерывность поступления в ОЭЗ г. Томска новых идей и проектов обеспечивает высокая концентрация университетов и исследовательских институтов РАН и РАМН в г. Томске.

№1 август'2009

Регионы

73


Регионы

Регионы

За 18 лет своего существования НПФ «Микран» из группы единомышленников выросла, по словам генерального директора Госкорпорации «Российская корпорация нанотехнологий» А.Б. Чубайса, «в одного из безусловных лидеров в стране в области СВЧ-электроники».

Гюнтер В.Я.,

№1 август'2009

генеральный директор ЗАО «Научно-производственная фирма «Микран»

74

Стратегической целью развития предприятия является импортозамещение в одном из наиболее важных направлений развития радиоэлектроники - радиоэлектроники диапазона сверхвысоких частот. Это относится ко всем сферам деятельности НПФ «Микран»: • СВЧ-электронике, включающей твердотельную электронную компонентную базу (ЭКБ СВЧ), узлы, модули и комплексированные устройства, • аппаратуре беспроводных систем связи и телекоммуникаций; • контрольно-измерительной аппаратуре СВЧ-диапазона и системам на ее основе; • судовым радиолокаторам. Достижения предприятия и его потенциал являются одной из причин посещения НПФ «Микран» в апрелемае 2009 года академиком Ж.И. Алферовым, заместителем министра промышленности и торговли РФ Ю.И. Борисовым и председателем правления Госкорпорации «Российская корпорация нанотехнологий» (РОСНАНО) А.Б. Чубайсом. По результатам визита Ю.И. Борисов сделал вывод о целесообразности создания в Томске Сибирского кластера производителей СВЧ-аппаратуры с участием НПФ «Микран» и второго Федерального центра компетенции. Ключевую роль в выполнении задач, стоящих перед отечественной ра-

диоэлектронной промышленностью, и, в частности, перед НПФ «Микран», играет находящийся на последних стадиях рассмотрения в ГК РОСНАНО совместный инновационный проект НПФ «Микран» и Института физики полупроводников Сибирского Отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) «Фабрика Молекулярно-лучевой эпитаксии – Фабрика Монолитных интегральных схем». Целью проекта является создание в России передового научнопроизводственного комплекса наногетероструктурной СВЧ-электроники, обеспечивающего организацию промышленного производства ликвидной на отечественном и мировых рынках арсенид-галлиевой электронной компонентной базы СВЧ-диапазона для телекоммуникации, радиолокации и приборостроения. Производство полупроводниковых структур предполагается разместить на «Фабрике МЛЭ» в Технопарке Новосибирска, а ЭКБ СВЧ - на «Фабрике МИС» в особой экономической зоне технико-внедренческого типа города Томска. Оба предприятия предполагается построить «с нуля» и оснастить передовым технологическим оборудованием ведущих мировых производителей. При этом в промышленное производство будет внедрен целый ряд нанотехнологий как при создании полупроводниковых гетероструктур, так и конечного продукта - монолитных интегральных систем СВЧ-диапазона. Ввод в строй двух новых фабрик с полным автоматизированным производственным циклом позволит значительно снизить зависимость отечественной радиоэлектроники от зарубежной комплектации, особенно при создании радиоэлектронных товаров широкого применения. Это, в свою очередь, обеспечит решение за-

Визит генерального директора РОСНАНО А.Б. Чубайса

Визит заместителя министра промышленности и торговли РФ Ю.И. Борисова

Визит академика Ж.И. Алферова

дач, продиктованных принятой недавно концепцией национальной безопасности Российской Федерации. По словам А.Б. Чубайса, «речь идет об абсолютно уникальном проекте для российской микроэлектроники». Надеемся, что в ближайшее время после начала реализации проекта эта оценка получит реальное подтверждение.

ЗАО «НПФ«Микран»: 634045 г. Томск, ул. Вершинина, 47, тел.: +7 (3822) 413-403, факс: +7 (3822) 423-615, www.micran.ru, e-mail:invest@micran.ru

Компания ЭлеСи – разработчик и производитель электроники ЭлеСи – один из ведущих системных интеграторов в России, признанный лидер рынка в производстве средств автоматизации, систем управления и SCADA-систем, поставщик интеллектуальных решений для нефтегазового комплекса.

Компания создает системы автоматизации учета и хранения нефти в резервуарных парках, микропроцессорные системы автоматики нефтеперекачивающих станций и пожаротушения, а также комплектные пункты управления для линейной телемеханики. За 19 лет работы компания ЭлеСи приобрела авторитет на мировом рынке. Заказчики знают ее как надежного партнера и ответственного поставщика высококачественной продукции, обладающего всем необходимым научным и техническим потенциалом для выполнения государственных, отраслевых и частных проектов. Разработка современного электронного оборудования является одним из основных направлений деятельности компании. Основные компетенции разработок предприятия: Микропроцессорная техника – разработка программируемых логических контроллеров, коммуникационного оборудования, устройств ввода-вывода, искробезопасных разделительных преобразователей, устройств электропитания. Совместно с немецкой компанией Phoenix Contact завершена разработка системы корпусов для нового поколения контроллеров. Силовая электроника – разработка устройств силовой преобразовательной техники постоянного и переменного тока, малой и средней мощности на напряжение до 1000 Вольт, автоматизированных электроприводов для промышленной трубопроводной арматуры и подъемнотранспортных механизмов. Разработка систем управления движением. Медицинская электроника - производство высокоточных медицинских приборов, разработанных совместно с немецкой компанией Söring. Это аппараты для ультразвуковой хирургии, устройства для холодноплазменной коагуляции и прибор для лечения опухолей методом электрохимического лизиса. Компания ЭлеСи - обладатель уникального оборудования и передовых технологий производства электрони-

Чириков С.В., Председатель Совета директоров ЗАО «ЭлеСи» ки. Основу контрактного производства электроники составляют технологические линии поверхностного монтажа SMDкомпонентов и пайки THT-компонентов. Компания в короткие сроки обеспечивает проведение работ по опытному производству электроники с последующим запуском в серию. Серийное производство электроники с 1998 года. Компания ориентируется на выполнение комплексных производственных программ, производит электронику в соответ-

ствии с мировыми стандартами качества и надежности. В компании внедрена система планирования и поэтапного технологического контроля качества, испытаний и тестирования, гарантирующая безусловное соответствие продукции конструкторской документации, требованиям контракта и ожиданиям заказчика. Современное производство оснащено оборудованием для автоматизированного контроля параметров выпускаемой продукции. Конструкторское бюро разрабатывает оборудование, позволяющее производить контроль качества изделия на каждом этапе технологического цикла изготовления изделия. Система менеджмента качества компании сертифицирована в соответствии с требованиями международных стандартов и подтверждена сертификатами TÜV SÜD Management Services, «Транссерт» и «Петросерт». 23 мая 2009 г. представители делегации Российской корпорации нанотехнологий во главе с Генеральным директором Анатолием Чубайсом в рамках визита на площадку особой экономической зоны технико-внедренческого типа в г. Томске посетили компанию ЭлеСи. Председатель Совета директоров С.В. Чириков наглядно продемонстрировал производственные мощности, возможности в области научных разработок и интеллектуальных решений. Кроме того, компанию ЭлеСи представили как солидную производственную базу для российских наукоемких предприятий. Анатолий Чубайс отметил широкий спектр задач, решаемых компанией ЭлеСи, современное оснащение и высокий уровень производства. Генеральный директор РОСНАНО считает, что ОЭЗ Томска – это тяговая площадь инновационной экономики 21 века. Компания ЭлеСи по праву считается «жемчужиной инновационной инфраструктуры города»

ЗАО «ЭлеСи»: 634021 г. Томск, ул. Алтайская, 161а, тел./факс: +7 (382-2) 499-900, www.elesy.ru, e-mail: elesy@elesy.ru

№1 август'2009

Наногетероструктурная СВЧ-электроника пропуск к информационному обществу XXI века

75


Регионы

Нано-Центр Томского политехнического университета Нано-Центр и кафедра «Наноматериалы и нанотехнологии» Томского политехнического университета (www.tpu.ru/html/nano.htm; www.tpu.ru/eng/nanoc.htm; www.tpu.ru/html/nmnt.htm) созданы на базе НИЦ перспек-

тивных технологий «Спектр» ТПУ в рамках Инновационной образовательной программы (ИОП) Приоритетного национального проекта «Образование», а также Федеральной целевой программы (ФЦП) «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2010 годы» как междисциплинарный центр опережающей подготовки элитных специалистов в области материаловедения, наноматериалов и нанотехнологий.

№1 август'2009

Нанокерамика: от медицины до геологоразведки

76

Опыт исследований нано- (ультрадисперсных) порошков и разработок нанокерамических материалов у ведущих специалистов Нано-Центра ТПУ составляет около 30 лет. - В 2008 г. мы достигли определенных результатов, - рассказал директор Нано-Центра ТПУ и зав.кафедрой НМНТ профессор О.Л. Хасанов. - Важным мы считаем прорыв в оснащении современнейшим нанотехнологическим и аналитическим оборудованием. На эти цели удалось использовать из федеральных ресурсов в рамках ИОП ТПУ и указанной ФЦП «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в РФ» 166,1 млн. руб. Кроме того, для модернизации и оснащения Нано-Центра и кафедры мы привлекли внебюджетные средства на сумму 11,6 млн. руб. В целом, консолидированный бюджет Нано-Центра ТПУ в 2007-2008 гг. составил более 190 млн. руб. По результатам нашей презентации в Нано-Центре ТПУ для топ-менеджмента РОСНАНОа в период их визита в Томск проект Наноцентра ТПУ по производству нанокерамики выбран в качестве приоритетного от Томской области. А уже в мае 2009 г. состоялся второй визит делегации РОСНАНО во главе с А.Б. Чубайсом, в ходе которого был представлен проект «Создание промышленного производства изделий из функциональной и конструкционной нанокерамики». Новая технология, на которой основан этот масштабный проект, разработана в Нано-Центре и запатентована ТПУ как в России, так и за рубежом. Мы поддерживаем в силе патенты на территории США, ряда европейских стран (Европатент),

стран СНГ (Еразийский патент), Южной Кореи, Украины. Размещение этого производства (или его части) планируется на территории Томской особой экономической зоны технико-внедренческого типа («Томской ТВЗ»). Производственную часть проекта разрабатывают ООО «Научно-производственное предприятие «Нанокомпакт» и ЗАО «Центр точной механообработки» (г. Томск). Намерения войти в проект в качестве крупного промышленного партнера выразила Холдинговая компания «НЭВЗ-Союз» из Новосибирска. А.Б.Чубайс высказал пожелание ускорить продвижение этого проекта на этапах экспертизы РОСНАНО для скорейшего принятия решения об его инвестировании. Прогнозируется, что изделия из оптической нанокерамики найдут свое применение в самых различных отраслях, от медицины (компьютерная томография, рентгенография) до систем обнаружения и досмотра, физики высоких энергий, лазерной техники, геологоразведки (осцинтилляторы для гамма-нейтронного каротажа и др.).

Потенциал и возможности НЦТ

Установка для спекания нанокерамик в плазме Spark Plasma Sintering SPS 515S (Syntex Inc.)

Просвечивающий электронный микроскоп JEM 2100F (JEOL) с системой пробоподготовки Ion Slicer

Сканирующий электронный микроскоп JSM 7500F (JEOL) с энергодисперсионным микроанализатором (EDS)

Центр и кафедра «Наноматериалы и нанотехнологии» размещены в аудиториях двух корпусов ТПУ. Целью НаноЦентра ТПУ является развитие научных исследований и подготовка элитных специалистов и команд профессионалов мирового уровня в сфере наноматериалов и нанотехнологий. В Нано-Центре ТПУ создана лабораторная линия для производства наноструктурных объемных материалов на основе порошков - керамических, металлических и композитных составов. Линия состоит из оборудования как для подготовки, обработки, компактирования и спекания нанопорошков (ультразвуковые генераторы, диспергаторы, пресс-формы, прецизионные прессы, компьютеризованные вакуумная и атмосферные печи, установка для спекания наноструктурных материалов SPS – Spark Plasma Sintering – вторая в России, приобретенная у японской фирмы-разработчика, и др.), так и из уникального диагностического оборудования: просвечивающий и сканирующий электронные микроскопы выпуска 2008 года японской фирмы JEOL (мирового лидера в этом сегменте приборостроения), нанолаборатория «Ntegra Aura» и учебный класс из 10 атомно-силовых и зондовых микроскопов Nanoeducator (NT MDT, Россия), рентгеновский дифрактометр XRD-7000S (Shimadzu, Япония)

Нано-центр ТПУ: 634050 г. Томск, пр. Ленина, 30, тел. +7 (3822) 427-242, факс +7 (3822) 426-936, www.tpu.ru/html/nano.htm, www.tpu.ru/eng/nanoc.htm e-mail: khasanov@tpu.ru

с высокотемпературной приставкой для изучения кристаллической структуры и фазовых переходов в диапазоне температур до 22000С; нанотвердомер (Shimadzu, Япония), микротвердомер с CCD-телекамерой (ЛОМО, Россия), нанопоромер (Quantachrome, США), БЭТ-анализатор удельной поверхности Sorbi (МЕТА, Россия), испытательнотехнологический комплекс для исследования механических свойств объемных наноматериалов и многое другое. Для проведения исследований было приобретено специальное программное обеспечение - пакет программ SIAMS для моделирования и анализа наноструктур и объемных наноматериалов, кристаллографическая база данных PDF-4, пакеты Solid Works, Nexsys и др. Описание возможностей оборудования Нано-Центра ТПУ представлено на указанной выше веб-странице. Для работы на новом сложном оборудовании, разработки научнообразовательных п��ограмм наши сотрудники прошли стажировки в ведущих научно-образовательных российских и зарубежных центрах, фирмахпроизводителях. Для компактирования нанопорошков в изделия заданной формы используются разработанные сотрудниками Нано-Центра ТПУ ультразвуковой и коллекторный способы прессования, которые позволяют без применения примесных пластификаторов провести уплотнение трудноформуемых нанопорошков с минимальными градиентами плотности по объему изделий даже сложной формы. В результате достигается однородная плотность при спекании изделий из функциональной и конструкционной нанокерамики с обеспечением заданных типоразмеров и эксплуатационных свойств. На «образовательном направлении» мы разработали учебные планы и комплект учебно-методических материалов для подготовки бакалавров и магистров по программам «Производство изделий из наноструктурных материалов», программы повышения квалификации специалистов, ППС, научных сотрудников, ИТР в сфере наноматериалов и нанотехнологий. Таким образом, Нано-Центр ТПУ динамично развивается и реализует планы по формированию комплексных интеграционных проектов в сфере технологий керамических и композитных наноматериалов и функциональных изделий из них для электроники, средств связи, атомной техники, машиностроительных и многих других отраслей.

РОСНАНО и МФТИ прорабатывают вопрос создания инновационновнедренческого технопарка Российская корпорация нанотехнологий (РОСНАНО) и Московский физикотехнический институт (МФТИ) подписали соглашение о сотрудничестве, направленное на развитие инфраструктуры наноиндустрии. В частности, стороны договорились о проработке возможности создания инновационно-внедренческого технопарка «Нанотехнологии и наноинжиниринг». Технопарк будет функционировать в качестве инфраструктурной базы для реализации собственных и совместных проектов МФТИ и РОСНАНО в сфере нанотехнологий. Также он сможет оказывать услуги для проведения исследований и выполнения работ по реализации проектов в сфере нанотехнологий другим организациям. «Технопарк необходим для устранения разрыва между результатами научной деятельности в области нанотехнологий и применением этих результатов на практике. То есть для коммерциализации разработок и вывода высокотехнологичных продуктов на рынок и дальнейшей технологической поддержки производства реальной продукции», - рассказал управляющий директор РОСНАНО Георгий Колпачев. Помимо идеи создания технопарка, РОСНАНО и МФТИ договорились о совместной подготовке и реализации инновационных проектов в сфере нанотехнологий, наноэлектроники, бионанотехнологий и информационных технологий. А также о реализации образовательных проектов по подготовке, переподготовке и повышению квалификации специалистов в сфере наноиндустрии. Для этой цели институтом будут разработаны специальные программы. Еще одним пунктом соглашения стала договоренность об использовании корпорацией экспертного потенциала специалистов МФТИ для экспертизы проектов РОСНАНО и привлечении лабораторий института к деятельности сертификационного центра корпорации.

Подмосковный наукоград Троицк примет участие в конкурсе на создание центра коммерциализации нанотехнологий РОСНАНО предложила Троицку принять участие в конкурсе на создание наноцентра - крупного инфраструктурного комплекса, ориентированного на коммерциализацию результатов фундаментальных и прикладных исследований в области нанотехнологий и наноматериалов. Условия конкурса будут окончательно сформулированы до сентября 2009 г. Преимущества города - мощная научно-техническая база, наличие уже коммерциализируемых проектов и поддержка городской администрации, а также существующая инфраструктура поддержки инновационных компаний: бизнес-инкубатор и технопарк под управлением УК «Русские Технопарки». Генеральный директор РОСНАНО Анатолий Чубайс, глава Троицка Виктор Сиднев, председатель Совета депутатов Троицка Владимир Бланк и председатель Троицкого научного центра РАН академик Виктор Матвеев подписали протокол, содержащий направления взаимодействия города и госкорпорации. Согласно документу, РОСНАНО будет оказывать организационную и информационную поддержку предприятиям и организациям Троицка, реализующим проекты в сфере нанотехнологий. Администрация Троицка и УК «Русские Технопарки», со своей стороны, будут вести мониторинг проектов промышленных предприятий и научных организаций для подачи заявок на финансирование в РОСНАНО, а также мониторинг инновационной и производственной инфраструктуры, которая может стать базой для инвестиционных проектов госкорпорации.

№1 август'2009

Регионы

77


Регионы

Удмуртия на пути к наноиндустрии

№1 август'2009

В Ижевске прошла Вторая Всероссийская конференция с международным интернет-участием «От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий - к наноиндустрии». К участию было заявлено более 30 организаций России, Чехии, Казахстана, Абхазии и др. Всего в форме очного и заочного участия было представлено более 130 докладов, посвященных развитию нанотехнологий в разных отраслях промышленности.

78

Прошедшая конференция стала площадкой общения науки и бизнеса, еще одним шагом на пути решения задач актуализации и последующего внедрения наноразработок в производство. Предлагаем вашему вниманию выдержки из некоторых актуальных докладов по различным отраслям народного хозяйства.

Нефтегазодобыча Я.И. Кравцов, Е.А. Марфин Исследовательский центр проблем энергетики Казанского научного центра РАН

Гидраты метана, встречающиеся в природе, представляют собой наиболее перспективный альтернативный источник углеводородного топлива. Газовые гидраты – классические представители клатратных соединений, включающих молекулы газа и кристаллические ячейки размером порядка 1 нм, состоящие из молекул воды, удерживаемых водородной связью. Потенциальные ресурсы гидратированного газа оцениваются специалистами в количестве 2х1016м3, что превышает 50% всех располагаемых на планете энергетических ресурсов.

Определяющим вопросом решения проблемы освоения природных газогидратов является разработка метода процесса разложения газогидратов энергоэффективных средств его осуществления. В основе рассматриваемого метода – разложение в пласте. Анализ механизма разложения природных газогидратов показывает, что эффективность этого процесса обусловлена влиянием нескольких факторов, а именно: - неустойчивостью клатратных соединений при условиях, близких к наземным; - возможностью интенсификации процесса разложения природных газогидратов за счет изменения термоборических условий; - возможностью интенсификации этих процессов применением методов волнового воздействия; - возможностью достижения синергетического эффекта за счет совмещения всех процессов и использования принципа «спускового крючка». Интегрированное воздействие, сущность которого состоит в совмещении применяемых методов с волновым воздействием, является перспективным методом интенсификации процесса добычи природного газа из скоплений газогидратов. А.Я. Хавкин ИПГН РАН, Москва Считалось, что процесс вытеснения нефти – это почти механическое замещение нефти вытесняющей ее водой или другими агентами. На самом деле это сложный физико-химический процесс, эффективность которого определяется наноявлениями. Диапазон наноявлений в нефтегазодобыче весьма широк – это и окислительные процессы, и биодеструкция, и фазовые переходы. К нанотехнологиям в добыче нефти и газа поэтому следует относить технологии управления наноявлениями, определяющими извлечение углеводородов из недр. Знание особенностей наноминералогии и поведения ультрадисперсных

систем при многофазной фильтрации позволяет определить механизмы воздействия на наноразмерные явления в нефтяных пластах и создавать нанотехнологии повышения коэффициента извлечения нефти (КИН). Мы обосновали тип регентов, позволяющих уменьшить негативное влияние глин, и провели пробные промысловые испытания. Развитие этих работ позволит на участках с низким КИН увеличить его до 0,6, что в 2 раза выше среднего проектного КИН. Е.А. Марфин, Я.И. Кравцов, Р.Н. Гатауллин, А.Р. Загидуллина Исследовательский центр проблем энергетики Казанского научного центра РАН Значительное повышение эффективности применяемых методов нефтеотдачи возможно за счет интегрированного воздействия на продуктивные пласты. Сущность этого предложения состоит в совмещении применяемых методов увеличения нефтеотдачи с волновым воздействием. Промышленной апробацией этой технологии на Мордово-Кармальском месторождении природных битумов подтверждена возможность кратного увеличения дебита скважин и снижения обводненности извлекаемой продукции. Подобный результат получен впервые и обусловлен совокупностью процессов, протекающих в пластах. В рассмотренном случае было применено сочетание внутрипластового горения с волновым воздействием, которое позволяет увеличить подвижность нефти главным образом за счет ее разог��ева. Наложение волнового поля приводит к интенсификации ряда внутрипластовых процессов. В частности, повышается эффективность процесса горения и передачи тепла, что еще больше снижает вязкость и увеличивает проницаемость пористого коллектора. Использование знаний о наноявлениях позволяет значительно повысить полноту извлечения нефти из недр. В частности, канадские и французские компании уже добывают природные битумы путем внутрипластового перевода их в синтетическую нефть за счет регулирования молекулярного веса углеводородов. Благодаря использованию этих нанотехнологий Канада вышла по запасам углеводородного сырья на второе место в мире, опередив страны-производители нефти.

Строительные материалы А.Г.Ткачев, З.А. Михалева, А.И. Попов Тамбовский государственный технический университет Одним из перспективных направлений в области улучшения качества строитель-

ных материалов является организация их производства на основе нанотехнологий. С целью оценки перспективности использования наноматериалов в строительных технологиях проводились исследования влияния модифицирования различных строительных композиций углеродным наноматериалом «Таунит», производство которого освоено в ООО «НаноТехЦентр» (г.Тамбов). В результате экспериментальных исследований модифицирования смесей мелкозернистых бетонов установлен интервал концентрации наномодификатора и методы его внесения в строительные композиты, обеспечивающие значительное повышение их физикомеханических характеристик. Внесение и равномерное распределение УНМ «Таунит» в количестве 0,0001-0,0010% обеспечивает повышение прочностных характеристик на 20-25%. Применение УМН «Таунит» в производстве пенобетона марки Д600 с различными ингредиентами в сухом виде вместе с пенообразователем в количестве 0,00017% показало прирост прочности на 25-30%. Результаты предварительных исследований о целесообразности введения наноматериала в цементобетон показали, что при введении наночастиц в количестве менее 0,001% от массы цемента прочность на изгиб и сжатие увеличивается на 25-35%, при этом ускоряется набор прочности, повышается морозостойкость цементобетона. Многочисленные исследования, проведенные специалистами по использованию УНМ в дорожной отрасли, показали несомненное преимущество и перспективы использования УМН «Таунит». Увеличение прочности образцов на сжатие и растяжение составляет более 20% как на ранних стадиях, так и в 28-суточном возрасте, при этом ускорился набор прочности, уменьшилось водопоглощение, снизился расход вяжущего при приготовлении газофибробетона.

Экология В.В. Тритнева Институт прикладной механики УрО РАН, Ижевск Метод восстановления металлургической пыли в матрицах функциональных полимерных материалов с применением двух стадий (механохимической и термохимической) представляется перспективным, поскольку наряду с решением вопросов снижения стоимости, повышения активности получаемых нанопродуктов, реализации на производстве также позволяет решить проблему переработки отходов.

Плетнев М.А., директор АНО «Региональный центр наноиндустрии Удмуртской Республики», д. х. н.

Среди организаций, работающих по научной составляющей применения нанотехнологий, – Физико-технический институт РАН, Институт прикладной механики РАН, Удмуртский государственные университет, Ижевский государственный технический университет, Ижевская государственная медицинская академия. При этом следует отметить, что все перечисленные организации не работают оторванно от жизни, а активно сотрудничают с реальными секторами экономики и друг с другом. В результате целый ряд промышленных предприятий Удмуртии пытается найти и находит приложение нанотехнологий в развитии своего бизнеса.

№1 август'2009

Регионы

79


Регионы

Регионы

Опыт создания высокотехнологичного производства в ОАО ЧМЗ

№1 август'2009

Предприятием ОАО «Чепецкий механический завод» (Удмуртская Республика, г. Глазов) создано промышленное производство сверхпроводящих материалов (СПМ) для экспериментального термоядерного энергетического реактора – ИТЭР (International Ternonuclear Experimental Reactor).

80

Последовательное открытие новых классов сверхпроводящих материалов расширило возможности практического использования сверхпроводимости. Несмотря на это, в российских масштабах инновацию на протяжении длительного периода не удавалось вписать в практическую плоскость. И только на современном этапе, с прогрессирующим развитием решений в сфере сверхпроводимости, была обозначена новая точка роста отечественных наукоемких производств. В апреле текущего года на ОАО «Чепецкий механический завод» создано промышленное производство сверхпроводящих материалов (СПМ) для экспериментального термоядерного энергетического реактора – ИТЭР

(International Reactor).

Ternonuclear

Experimental

Опыт внедрения интеллект-производств Ключевые принципы, обозначившиеся во вновь открывшемся производстве, можно рассматривать как новую генерацию идей сверхпроводимости. Они имеют самое непосредственное отношение к сфере современных нанотехнологий. Первая нобелевская премия за обнаружение явления сверхпроводимости была присуждена в 1913 году физику Х. Камерлингу-Оннесу. Явление, заключающееся в полном исчезновении элек-

трического сопротивления проводника при его охлаждении ниже критической температуры, открытое нидерландским ученым, с адекватным объяснением открытия, отмеченного именами американских физиков Л. Купера, Дж. Бардина, Дж. Шриффера, советского математика и физика Н. Н. Боголюбова, получило практическое использование в середине шестидесятых годов прошлого столетия, после того как были разработаны сверхпроводящие материалы, пригодные для технических применений. Наиболее крупномасштабными областями использования сверхпроводников явилось производство электромагнитов ускорителей заряженных частиц, термоядерных установок, МГДгенераторов. Были созданы опытные образцы сверхпроводниковых электрогенераторов, линий электропередачи, накопителей энергии, магнитных сепараторов и др. В последние годы в различных западных странах началось массовое производство диагностических медицинских ЯМР-томографов

со сверхпроводниковыми магнитами. С момента открытия высокотемпературных сверхпроводников за рубежом инновационные компании начали реализацию проектов внедрения ВТСП в электротехнику и энергетику. Лидер-принципом современных инвестиционных программ и разработок в сфере сверхпроводимости является применение нанотехнологий. Именно нанокомпонент стал определяющим в инновационном проекте, реализуемом сегодня на ОАО ЧМЗ.

Hi-tech производство с высоким IQ В настоящее время ОАО «Чепецкий механический завод» - единственное предприятие в России, обладающее уникальным оборудованием для выпуска сверхпроводников на основе сплава NbTi и соединения Nb3Sn. В недавнем времени на предприятии завершился ввод в эксплуатацию оборудования основной

Сухарев С.Б., генеральный директор ОАО «Чепецкий механический завод»

технологической цепочки, была успешно выпущена опытная партия профильной продукции. В апреле текущего года на ОАО ЧМЗ торжественно открылось промышленное производство низкотемпературных сверхпроводников. Проект имеет стратегическую направленность - новое высокотехнологичное производство создано с целью выполнения обязательств России по поставке сверхпроводников для магнитной системы международного термоядерного реактора ИТЭР. Внедренная инициатива уже сегодня классифицируется специалистами как революционный шаг в области развития нанотехнологий. «Запуск производства сверхпроводящих материалов в промышленную эксплуатацию – значимое событие международного уровня, – высказал свое мнение на предмет важности и инновационности проекта генеральный директор ОАО «Чепецкий механический завод» Сергей Борисович Сухарев в ходе

Наша стратегическая цель - выход на мировой рынок коммерческих продаж. Для этого необходимо решить задачи, связанные с оптимизацией технологии и снижением себестоимости производимых нами низкотемпературных сверхпроводников.

Рождественский В.В., первый вице-президент ОАО «ТВЭЛ» презентации. – Он уникален как с точки зрения интегрированных в него высоких технологий, задействованных финансовых средств, так и в целом с позиций значимости для мирового научно-технического сообщества». Открытие российского производства СПМ связывают с новой вехой развития наукоемкой индустрии сверхпроводников. Об этом, в частности, говорил на состоявшейся презентации первый вицепрезидент одного из мировых лидеров по производству ядерного топлива ОАО «ТВЭЛ» Владимир Владимирович Рождественский. Представитель компании обратил внимание на то, что магнитная система ИТЭР, обеспечивающая уникальные условия для удержания и термоизоляции плазмы в термоядерном реакторе, будет содержать центральный соленоид, создающий магнитное поле, а также обмотки тороидального и полоидального полей, стренды для которых и будут изготовлены на Чепецком механическом заводе. «Создание нового высокотехнологичного производства – значительное событие в развитии современных наукоемких проектов, - констатировал первый вице-президент ОАО «ТВЭЛ». – Решение о создании производственной площадки было принято в 2002 году, и сегодня ее технологическая состоятельность имеет высокий коэффициент, согласующийся с самыми высокими международными стандартами. Это достижение важно, главным образом, в той связи, что основная нагрузка в магнитной системе экспериментального термоядерного реактора приходится на стренды – изделия, ответственность за качественное производство и поставку которых возложена на российских участников общемировой программы ИТЭР».

№1 август'2009

Сверхпроводимость:

Создание нового высокотехнологичного производства в ОАО «Чепецкий механический завод» – значительное событие в развитии современных наукоемких проектов. Его технологическая состоятельность соответствует самым высоким международным стандартам.

81


Регионы

Регионы

• ниобий-титанового сплава - ТУ 001.407-2008 • соединения ниобий-олово - ТУ 001.406-2008

№1 август'2009

Предоставлено и. о. заместителя директора ВНИИНМ им. А. А. Бочвара Александрой Евгеньевной Воробьевой.

82

Высокую конкурентоспособность выпускаемых сверхпроводников на основе сплава NbTi и соединения Nb3Sn детализировал в своем выступлении на презентации директор ВНИИНМ им. А. А. Бочвара Александр Константинович Шиков: - При создании российского производства сверхпроводников достигнуто главное – обеспечены соответствующие мировому уровню качества свойства сверхпроводящих материалов. Напомню, что в конкурсе на право участия в проекте ИТЭР по линии производства сверхпроводников для магнитной системы приняло участие 17 зарубежных компаний. Из этого числа только семь фирм практически в полном объеме справились с обозначенными целями. ВНИИНМ успешно решил полный комплекс поставленных задач, что послужило основой для принятия решения о создании производства сверхпроводников на Чепецком механическом заводе. Следует указать на тот аспект, что в феврале 2008 года Международной организацией ИТЭР были предъявлены новые, повышенные требования к электрофизическим характеристикам сверхпроводящих Nb3Sn стрендов. Изменение технологических требований на сверхпроводящие стренды было в полном объеме учтено при корректировке разработанной ВНИИНМ технологии и в ходе дальнейшего выпуска продукции на Чепецком механическом заводе. Руководитель агентства ИТЭР РФ Анатолий Витальевич Красильников оценил открытие нового производства как ресурс формализации лидерства России по выполнению наукоемких проектов: - Идея масштабной реализации в высокотехнологичных производствах того научного потенциала, который имеет-

ся сегодня в рамках Российской Федерации, существовала давно. Помимо соответствующих факторов развития, этот подход дает возможность обозначения новой точки технологического роста наукоемких производств в России. Отмечу, что на сегодняшний день для международного проекта - экспериментального термоядерного реактора - создается 19 систем различного типа. И уже сейчас понятно, что Россия является одним из лидеров в работах по ИТЭР. Показательны в этом смысле примеры невыполнения отдельными субъектами деятельности взятых обязательств производства компонентов для реактора. В ряде стран имеются прецеденты отзыва заявленных возможностей по выпуску сверхпроводников в рамках программы ИТЭР. Тема интеграции России в конъюнктуру международной сверхпроводниковой индустрии была продолжена в выступлении директора отделения сверхпрово-

дников НИИ кабельной промышленности Виктора Евгеньевича Сытникова: Исходя из нашего опыта, можно прогнозировать, что внедрение нового сверхпроводящего производства должно коренным образом изменить направление hi-tech деятельности в области сверхпроводимости. На протяжении ряда лет российские компании систематически получали предложения от западных коллег по участию в специализированных тендерах. Однако, из-за отсутствия собственной базы производства СПМ, они не имели возможности реализации перспективных проектов, связанных с производством сверхпроводников. Постепенно эта ситуация меняется - в России создано вертикально интегрированное сообщество компаний, заинтересованных в развитии промышленного выпуска СПМ. С открытием производства на ОАО ЧМЗ будет сделан новый виток по созданию отечественной сверхпроводниковой индустрии. Ее ресурсы послужат не только внутренним потребностям страны, но и внедрению новой системы высокоэффективных экспортных операций.

Ноу-хау технологических процессов Реализуемый на ОАО ЧМЗ процесс выпуска сверхпроводников представляет собой весьма сложную модель - замкнутый производственный цикл, начинающийся с изготовления исходных материалов и комплектующих (ниобия, ниобийтитановых сплавов, высокооловянистой бронзы) с замыкающим производством готовых сверхпроводящих стрендов. Следует сказать, что производственные процессы включают в себя участки измерения электрофизических характеристик стрендов и контроля комплекса технологических параметров. - Осуществляемый проект является уникальным, в первую очередь, с техно-

логической точки зрения, - отметила в ходе презентации производства и. о. заместителя директора ВНИИНМ им. А. А. Бочвара Александра Евгеньевна Воробьева. – Для ниобий-титанового проводника стренды должны иметь диаметр 0,73 мм. Они должны содержать ниобийтитановые волокна 5-7 микрон в медной матрице. Еще более сложны композиты на основе Nb3Sn соединения. Они содержат около 10 тысяч ниобиевых волокон в высокооловянной бронзовой матрице, отделенной от медной стабилизации ниобиевым барьером с танталовыми вставками. Длина таких изделий может также превышать 20 км, диаметр составит 0,82 мм. По подписанному Соглашению, завод к 2013 году должен выпустить 105 тонн сверхпроводников на основе Nb3Sn. В ближайшем времени будет подписан документ о поставках ниобий-титановых сверхпроводников в количестве до 130 тонн. На вопросе специфики организации производства СПМ отдельно остановился технический директор ОАО ЧМЗ Владимир Андреевич Котрехов. - О том, что укрупненный график создания сверхпроводников является трудоемкой инновационной программой, свидетельствует аппаратурнотехнологическая схема производства, - пояснил специалист. – Для обеспечения производственного процесса было закуплено 109 единиц оборудования различного типа, в том числе уникального, такого, в частности, как электронно-лучевая печь для получения высокочистого ниобия, печь для плавки ниобий-титанового сплава. В ходе работы созданы мощности по производству ниобия до 100 тонн в год, для производства сверхпроводящих стрендов ниобия и олова — 25 тонн в год и ниобий-титана — 35 тонн в год. Фактические затраты на создание нового производства составили порядка 2,4 млрд. рублей. Ожидаемый срок окупаемости – 10,2 года. В 2009 году стоит задача выпуска 6-ти тонн СПМ. Созданное на площадях завода производство СПМ позволит России участвовать в других международных программах по изготовлению магнитных систем. Параллельно с приобретением статуса крупнейших производителей сверхпроводников на основе высококачественных наноматериалов у российских компаний появится возможность активной коммерциализации выпуска СПМ. На этом остановилась и представитель ВНИИНМ А. Е. Воробьева: - После завершения выпуска продукции для ИТЭР завод должен перейти к изготовлению «коммерческих» сверх-

проводников, СПМ для магнитных систем крупных проектов. Надо сказать, что коммерческой продукцией могут стать не только сверхпроводники, но и исходные для их изготовления материалы – высокочистый ниобий с низкой твердостью, высокогомогенный ниобий-титановый сплав, бронза высокооловянистая. Так называемые полуфабрикаты, в особенности из ниобия и ниобий-титанового сплава, востребованы на мировом рынке – на сегодняшний день только один завод в США выпускает подобную продукцию, имеющую высокие показатели качества. Созданные на ОАО ЧМЗ мощности позволят производить, в частности, наноструктурные медьниобиевые проводники, полуфабрикаты из высокочистого ниобия, высокогомогенного ниобий-титанового сплава. Что касается перспектив использования самих сверхпроводников, то они могут быть применены в осуществляемых международных проектах. К примеру, таких, как проект строительства ускорителя, для которого потребуется порядка 20 тонн ниобийтитановых сверхпроводников, программа по модернизации андронного коллайдера с использованием сверхпроводников на основе сплава NbTi в количестве 520 тонн. На период после завершения экспериментального проекта ИТЭР намечено и строительство демонстрационного термоядерного реактора, для которого потребуется значительное количество сверхпроводящих материалов. Наряду с крупными проектными решениями безусловный интерес представляет, как уже было сказано, вопрос коммерциализации производства. Перспективным видится изготовление СПМ для медицинских томографов, диагностических приборов, накопителей энергии, токоограничителей. В 1997 г. в мире было произведено 2500 тонн низкотемпературных сверхпроводников. В 2007 году цифра возросла до 4500 тонн. Этот объем обеспечен по большей части ведущими фирмами Европы, США, Японии, за последние годы – Китая и Южной Кореи. Важно, чтобы в ближайшее время и Россия вошла в число крупнейших производителей СПМ. Для выхода на мировой рынок коммерческих продаж необходимо решить основную задачу, связанную с оптимизацией технологии, которая позволит снизить себестоимость продукции. Стратегической же целью должна стать реализация на площадях ОАО «ЧМЗ» проекта по производству высокотемпературных сверхпроводников. В рамках первого этапа инновационного проекта, осуществляемого на ОАО «ЧМЗ», можно прогнозировать буду-

Шиков А.К., директор ВНИИНМ им. А. А. Бочвара

В конкурсе на право участия в проекте ИТЭР по линии производства сверхпроводников для магнитной системы приняло участие 17 зарубежных компаний. Из этого числа только семь фирм справились с обозначенными целями. В том числе и ОАО ЧМЗ щий экономический и наукоемкий эффект производства сверхпроводников на основе сплава NbTi и соединения Nb3Sn. Благодаря уникальности идеи, базирующейся на перспективных нанорешениях и технологиях уровня hi-tech, будет дан серьезный импульс для развития отечественной промышленности, увеличения доли наукоемкой продукции в системе внешнеэкономических отношений, дальнейшей интеграции в российскую индустрию стандартов качества мирового образца.

ОАО «Чепецкий механический завод»: 427620 Удмуртская Республика, г. Глазов, ул. Белова, 7 Тел. +7 (34141) 3-60-70, факс +7 (34141) 3-45-07, e-mail: post@chmz.net

№1 август'2009

Разработанные и внедренные на ОАО «ЧМЗ» технологии изготовления сверхпроводников на основе:

83


Регионы

Регионы

и новая эра электролитических конденсаторов

№1 август'2009

В электролитических конденсаторах используются как электронные, так и ионные свойства применяемых материалов. При этом рассматриваются модели работы электронного компонента на уровне кристаллической решетки и молекулы электролита. ОАО "Элеконд" (Удмуртская Республика, г. Сарапул) изначально специализируется на разработке и производстве электролитических конденсаторов. В последнее время на предприятии большое внимание уделяется не только оксидным системам, из которых состоит электролитический конденсатор, но и системам взаимодействия большой поверхности углерода с молекулами электролита, т.е. структуре двойного электролитического слоя. Электролитические конденсаторы состоят из вентильного металла (тантал, ниобий, алюминий и др.), специального оксида, полученного на этом материале, и электролита, являющегося катодом конденсатора. Спектр применения электролитов довольно широк: от водных кислот, неорганических оксидов до сложных комплексообразующих органических соединений и проводящих полимеров. Выбор катода определяется совместимостью оксидов с материалом катода, его электрофизическими свойствами. Емкость электролитического конденсатора прямо пропорциональна площади соприкосновения оксида вентильного ме-

84

Понятие наноматериалы и нанотехнологии уже знакомо широкому кругу читателей. Об электронных и ионных свойствах и принципах работы приборов известно большинству специалистов. Не является исключением и такой сегмент электронной компонентной базы, как пассивные электронные компоненты, к которым относятся электролитические конденсаторы. талла с молекулами электролита, поэтому на предприятии широко применяются вентильные металлы, имеющие большую удельную поверхность.

Специальным травлением гладкой алюминиевой фольги в ОАО "Элеконд" удается получить туннели в объеме алюминия с размерами пор от нескольких нанометров до сотен нанометров

Конышев В.С., генеральный директор ОАО «Элеконд»

К примеру, посредством специального травления гладкой алюминиевой фольги специалистам ОАО "Элеконд" удается получить туннели в объеме алюминия с размерами пор от нескольких нанометров до сотен нанометров в зависимости от режимов травления. В результате площадь поверхности увеличивается более чем на два порядка. Затем такую пористую алюминиевую фольгу подвергаем оксидированию (формовке). Толщина оксида задается ре-

ОАО "Элеконд" специализируется на разработке и производстве электролитических конденсаторов. При этом широко применяются специальные технологии получения нанопор или нанотуннелей, технологии пропитки таких нанопор различными электролитами

100 микрометров

За счет нанотуннелей, полученных при травлении алюминиевой пленки, площадь ее поверхности увеличивается более чем на два порядка

конд" разработаны и внедрены в серийное производство ряд электролитических конденсаторов, по своим электрофизическим характеристикам не уступающих лучшим зарубежным образцам. В частности, разработан макет суперконденсатора (ионистора) на напряжение 2,3 вольта и емкостью 120 фарад и 3600 фарад. На базе ионисторов возможно создать модули на 14 и 28 вольт, аналогичных модулю фирмы Epcos, то есть аналог аккумуляторов.

На ОАО "Элеконд" разработан макет суперконденсатора (ионистора) на напряжение 2,3 вольта и емкостью 120 фарад и 3600 фарад Суперконденсаторы (ионисторы) также работают на молекулярном уровне. В них используется энергия двойного электрического слоя, возникающего при заряде ионистора и сосредоточенного на поверхности углеродного слоя, состоящего из нанопористого углерода и прилегающих молекул электролита. Для работы с такими наноматериалами применяются специальные технологии получения нанопор или нанотуннелей, технологии пропитки таких нанопор различными электролитами. Для реализации соответствующих технологий используется специальное технологическое оборудование, которое успешно работает на ОАО "Элеконд". Для контроля качества применяется специальное испытательное оборудование и приборы. При проведении НИОКР и для контроля некоторых характеристик нано-материалов уже много лет используется аналитическая база Физикотехнического института Уральского отделения РАН (Удмуртская Республика, г. Ижевск, директор В.И.Ладьянов). В результате применения наноматериалов и нанотехнологий на ОАО "Эле-

При получении танталовых и ниобиевых конденсаторов применяются методы порошковой металлургии. Пористость напрессованного и спеченного анода различна и состоит из нано-, мезо- и микропор

Модуль из суперконденсаторов производства фирмы Epcos, Германия

Электролитические конденсаторы производства ОАО "Элеконд" Ионистор, разработанный ОАО "Элеконд", с аналогичными техническими характеристиками

Перспективы применения нанотехнологий на ОАО "Элеконд" В последние годы на ОАО "Элеконд" активно идет работа по реализации инновационных проектов, в том числе с применением наноматериалов и имеющихся нанотехнологий. В стадии начального этапа реализуется проект по разработке и освоению электролитических конденсаторов с полимерным проводящим катодом. В России аналогов нет, а в мире этот сектор электролитических конденсаторов активно расширяется. Дело в том, что электролитические конденсаторы с полимерным катодом имеют на порядок меньше внутреннее сопротивление и соответственно эффективность работы таких конденсаторов выше. Перспективным инновационным проектом, на наш взгляд, является разработка и производство суперконденсаторов (ионисторов). Применение суперконденсаторов и модулей на их основе очень широкое: от резервных источников питания до гибридного транспорта. На данном этапе с РОСНАНО идет работа по согласованию техникоэкономического обоснования проекта.

ОАО «Элеконд»: 427968 Удмуртская Республика, г. Сарапул, ул. Калинина, 3, тел./факс +7 (34147) 4-27-53, e-mail: elecond@udm.net, www.elecond.ru

№1 август'2009

Нанотехнологии

жимами обработки и составляет от десятков до сотен нанометров. При этом чем толще оксид, тем выше напряжение пробоя. Тем самым толщина оксида определяет рабочее напряжение конденсатора. В сформированные на оксидированной алюминиевой фольге поры (туннели) посредством специальных методов загоняются молекулы электролита. Чем больше будет площадь контакта молекул электролита с поверхностью оксида, тем больше будет удельная емкость конденсатора. Аналогична методика получения танталовых и ниобиевых конденсаторов. Разница заключается в том, что в качестве анода применяется порошкообразный в основном агломерированный материал и методы порошковой металлургии. Каждая частица порошка представляет собой пористую структуру. Пористость напрессованного и спеченного анода из такого порошка различна и состоит из нано-, мезои микропор. В качестве катода применяются различные электролиты, водные растворы кислот, твердый диоксид марганца, проводящие полимеры.

85


Безопасность

Безопасность

Широкое применение нанотехнологий и использование наноматериалов и нанопродуктов не только открывает новые перспективы, но и может представлять опасность, которую трудно заранее предсказать. Для эффективного выявления возможной опасности необходима консолидация усилий международного сообщества.

Радилов А.С., д.м.н. Глушкова А.В., к.м.н. Дулов С.А. к.м.н. ФГУП «НИИ гигиены, профпатологии и экологии человека» ФМБА России, Санкт-Петербург

Экспериментальная оценка токсичности

86

Поступление наночастиц в биосферу чревато различными, как правило, негативными последствиями, прогнозировать которые пока не представляется возможным из-за недостатка информации. Серьезное изучение поведения наночастиц в окружающей среде началось лишь недавно. Они способны накапливаться в объектах окружающей среды, однако пока не хватает необходимых экспериментальных данных для точного моделирования таких процессов. Наночастицы могут легко проникать в организм человека и животных через кожу, респираторную систему и желудочно-кишечный тракт в неизмененном виде, а также способны нака-

пливаться в органах-мишенях. Поэтому вопросы безопасности при работе и использовании наноматериалов достаточно актуальны [1, 2]. Токсикологическая концепция наночастиц на сегодняшний день базируется на относительно систематическом изучении 10 типов частиц: оксиды алюминия, титана, цинка, железа, диоксид кремния, селенид кадмия, наночастицы золота, серебра, дендримеры, углеродные наночастицы (наноалмазы, фуллерены, нанотрубки). Актуальные вопросы разработки методов безопасной работы в области нанотехнологий связаны, во-первых, с отсутствием необходимых экспериментальных данных по токсичности наночастиц и наноматериалов, во-вторых, с не-

обходимостью создания единой системы параметров, определяющих токсикологические свойства различных наночастиц, а в-третьих, с необходимостью разработки методических подходов к оценке эффективности использования средств индивидуальной защиты при работе с наноматериалами. Особенные свойства наночастиц обусловлены рядом их физико-химических свойств, которые могут проявляться, например, в высокой дисперсности наночастиц, чрезвычайно высокой кривизне поверхности наночастиц, громадной удельной поверхности, избыточной свободной поверхностной энергии наночастиц, крайне высоких величинах напряженности электростатического поля у поверхности наночастицы.

Особенные свойства наночастиц, в свою очередь, ведут к качественным изменениям физико-химических свойств, таких как температура плавления и затвердевания; давление паров; растворимость; адсорбционная активность; возможность активации молекул в электростатическом поле наночастиц; изменение реакционной способности и характера кинетики химических процессов и т.д. [3-5]. Среди традиционных характеристик вещества при определении его безопасности обычно используют название по номенклатуре IUPAC, химическую формулу, молекулярную массу, агрегатное состояние, температуру плавления и кипения, давление и концентрацию насыщенных паров, растворимость, коэффициент распределения в системе октанол/ вода. Среди дополнительных – для наноформ: гетерогенность структуры; химический состав фаз наночастицы; распределение наночастиц по размерам и формам; удельная поверхность наночастиц; поверхностный заряд наночастицы. Оценку безопасности при работе с наноматериалами следует проводить поэтапно, начиная с изучения физикохимических свойств наночастиц и наноматериалов, далее – изучение реакционной способности наночастиц и наноматериалов, создание прогностических моделей in silico, моделирование реакций in vivo и in vitro, оценка и управление рисками [6]. Ожидается, что при уменьшении размера может изменяться температура кипения, плавления, летучесть и растворимость компонентов нанокомпозитов, следовательно, будет увеличиваться биологическая активность. Биологическая активность наночастиц может пропорционально увеличиваться с ростом удельной поверхности наночастицы, а удельный

заряд частиц может сильно влиять на реакционную способность наночастицы, каталитическую активность, физикохимические свойства (летучесть, растворимость, устойчивость наносистем). Изучение относительной реакционной способности и каталитической активности в модельных реакциях, имитирующих биохимические процессы в организме, возможно в реакциях перекисного окисления липидов по относительной инициирующей или ингибирующей способности наночастиц в радикально-цепных реакциях перекисного окисления углеводородов, сложных эфиров, спиртов. Метод сводится к установлению степени влияния вещества наночастиц на скорость реакции окисления, определяемую по интенсивности хемилюминесценции, волюмометрически, барометрически и т.п.; в окислительно-восстановительных реакциях по относительной каталитической активности поверхности наночастиц в газовой фазе (например, при газофазном каталитическом разложении пероксидов); в системе ведущих биохимических реакций, подобранной исходя из механизма действия конкретного химического соединения в обычной форме [5, 7]. Исходя из вышеописанных свойств и особенностей наночастиц и наноматериалов, возможно создание моделей in silico, особенностями которых являются: - использование физиологически обоснованной фармакокинетики (ADME –

адсорбция, распределение, метаболизм, выделение) – описание биораспределения и расчеты перемещения движения наночастиц по респираторной и сердечнососудистой системам; - использование специальных программ (Dart, Toxtree) и мультивариационного статистического анализа для математического моделирования процессов, протекающих в живой клетке [6]. Согласно литературным данным, в исследованиях, посвященных изучению токсичности ряда наноматериалов, в реакциях in vitro обычно использовались открытые системы и органеллы, например, при изучении ингибирования ЛДГ, подавлении активности митохондрий (для CdO, Ag, MoO3, MnO2, Fe3O4, Al, W) [1, 2]. На бактериях изучалось ингибирование роста V. Fischeri, которое вызывалось TiO2, ZnO, CuO [1-3]. Цитотоксическое действие Fe3O4, Cs, Si, As, CdTe, CdSe/ZnS, точек, покрытых полимером полиакриловой кислоты, изучалось на клетках эпителия легких, клеточных культурах BRL 3A (ATCC, CRL-1442), клетках печени крыс, предшественниках альвеолярных макрофагов, бластомерах Xenopus [1-5]. Исследования, проведенные на гидробионтах (ракообразные, рыбы), для фуллеренов обнаружили вызываемый ими летальный эффект для Daphnia magna, t. Platyurus Micropterus salmoides. А ингибирование роста Pseudokirchneriella subcapitata для TiO2, ZnO, CuO изучалось на микроводорослях [1-5].

В качестве дополнительного показателя критерия реальной опасности наночастиц разработан индекс опасности, характеризирующий опасность наночастиц вещества по сравнению с нативным веществом.

№1 август'2009

№1 август'2009

и опасности наноразмерных материалов

87


88

Среди особенностей скрининговых реакций in vitro отметим, что обычно проводятся исследования клеток и клеточных культур от восьми репрезентативных органов, которые могут быть подвержены воздействию при экспозиции наночастицами перорально, ингаляционно и парентерально. При этом наблюдаются такие явления, как оксидативный стресс, воспаление, иммунотоксичность, цитотоксичность, генотоксичность [6]. При исследовании общей токсичности наночастиц меди, диоксида титана, нанотрубок, политетрафлюороэтилена в реакциях in vivo обнаружены летальные эффекты при внутрижелудочном, интратрахеальном, ингаляционном введениях [1, 2, 8]. Отмечены изменения в биохимических, физиологических и морфологических показателях крови при исследовании наночастиц оксида алюминия, диоксида кремния, диоксида титана, квантовых точек, дендримеров, фуллеренов, нановолокон [9, 10]. Эффекты оксидативного стресса, воспаления, эффекты площади поверхности, наноэффекты, вновь возникшие/отставленные эффекты, механизмы клиренса, изучались для наночастиц Al2O3, CeO2, CuO, Fe2O3, NiO, TiO2, ZnO, дендримеров, наночастиц золота, многои однослойных нанотрубок [1, 2, 8, 11-15]. Эффекты кожной абсорбции и местного накожного действия изучались для квантовых точек, наночастиц железа и серебра [1, 2, 8]. В экспериментах было установлено, что наночастицы диоксида титана могут вызывать патоморфологические изменения в печени и почках, изменения показателей АЛТ, АСТ, альбумин-, фермент- и глюкозурию [11, 16]. При изучении токсикокинетики различных наночастиц было установлено, что наночастицы серебра распределяются в органах и тканях при хроническом ингаляционном воздействии на крыс [1], а наночастицы оксида алюминия, оксида железа, диоксида кремния, диоксида титана, оксида цинка обеспечивают доставку к участкам, отдаленным от источника первоначального воздействия, а также отвечают за персистентность в реакциях in vivo (печень, мозг, почки, ольфакторный ганглий) при внутрижелудочном и внутривенном введении [2, 8, 11]. Сродство с клеточными мембранами, наличие оксидативных повреждений, связь «структураактивнность» обнаруживали в исследованиях с наночастицами оксида алюминия, оксида меди, оксида железа, диоксида кремния, диоксида титана, оксида цинка, дендримерами [1, 2]. Генотоксичность в реакциях СХО была обнаружена для наночастиц оксида алюминия, диоксида кремния, диоксида титана, квантовых точек, дендримеров, фуллеренов, нановоло-

Безопасность

Наночастицы могут легко проникать в организм человека и животных через кожу, респираторную систему и желудочнокишечный тракт в неизмененном виде, а также способны накапливаться в органах-мишенях. кон. Кроме того, для наночастиц диоксида титана было установлено ярко выраженное канцерогенное действие. Среди особенностей скрининговых реакций in vivo можно отметить то, что оценка достоверности полученных данных в реакциях in vivo должна рассматриваться в комплексе с данными, полученным в реакциях in vitro. Кроме того, необходимо соответствие стандартных тестовых процедур положениям OECD. Предпочтительно в каждой группе иметь 8-10 крыс мужского пола. Для исследования обязательны легкие, головной мозг, кровь, селезенка, костный мозг, печень, почки, сердечно-сосудистая система; однократные экспозиции с последующей оценкой после 1, 2, 3 и 4 недель [6]. Для оценки относительной токсичности наночастиц мы разработали индекс токсичности, который характеризует токсичность наночастиц вещества по сравнению с нативным веществом. Рассчитывается данный показатель как отношение параметров токсичности нативного вещества к параметрам токсичности наночастиц. При этом индекс токсичности более 1 свидетельствует об опасности наночастиц. Более того, нами были разработаны стандартные и дополнительные показатели потенциальной и реальной опасности наночастиц. В качестве дополнительного показателя критерия реальной опасности наночастиц мы разработали индекс опасности, который характеризует опасность наночастиц вещества по сравне-

нию с нативным веществом. Рассчитывается данный показатель, например, для подострого воздействия, как отношение коэффициента кумуляции для нативного вещества к коэффициенту кумуляции для наночастицы. В качестве примера ниже приводится расчетный метод определения индекса токсичности и класса опасности для наночастиц меди (Bjorn et al., 2003; Galhardi et al., 2004). ЛД50 для наночастиц меди – 413 мг/кг ЛД50 микрочастиц меди – 5000 мг/кг ИТ = ЛД50 нв/ЛД50 нч = 12 Таким образом, наночастицы меди относятся к более высокому классу опасности. По нашему мнению, величина индексов токсичности и опасности может использоваться в качестве поправочного коэффициента для определения класса опасности при определении ориентировочных гигиенических регламентов и опасности наночастиц Например, учитывая, что индекс токсичности наночастиц меди равен 12, поправочный коэффициент к ПДК в.р.з. аэрозоля наночастиц меди составит не менее 10: ПДК в.р.з. меди / 10 = ПДК в.р.з. наночастиц меди ПДК в.р.з. меди = 0,1 мг/м3 ПДК в.р.з. наночастиц меди = 0,01 мг/м3 Не менее актуальным остается вопрос оценки и управления рисками при проведении работ с наноматериалами и нанотехнологиями. Например, датские исследователи предлагают при оценке рисков для наноматериалов делать акцент на исследования, посвященные в первую очередь оценке химических рисков, которые предположительно могут состоять из 4 частей, а именно: - определение опасности; - оценка доза-ответ; - оценка экспозиции; - характеристика риска. При этом они отмечают, что на существующем этапе развития знаний о наноматериалах и наночастицах, а также оценке рисков имеются следующие проблемы: - невозможно систематизировать связи между получаемыми свойствами наночастиц и вызываемыми ими эффектами; - не ясно, действительно ли отсутствие порогового эффекта может быть определенным; не ясно, какой критерий является оптимальным для описания опасности наночастицы; - имеются определенные трудности при мониторинге рабочих мест и оценке экспозиции на объекты окружающей среды. Совершенно не изучены биологические пути миграции и пути миграции в объектах окружающей среды [17].

Крайне интересным является опыт европейских стран, связанный с REACH (REACH – Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemical substances) регулированием и оценкой безопасности использования наноматериалов. Порядок, гарантирующий высокий уровень защиты при развитии рисков при работе с наноматериалами, поддерживается на законодательном уровне Евросоюза и регламентируется концепцией Евросоюза по регулированию аспектов работы с наноматериалами. Правила REACH регулирования содержат большое количество инновационных мероприятий, связанных с оценкой и управлением рисками в химии для охраны здоровья и окружающей среды. Основанные на принципе: нет данных - нет рынка, они способствуют повышению ответственности предприятий химической промышленности в плане обеспечения безопасности химической продукции. В этой новой системе для производителей и импортеров сообщается вся необходимая информация для всех веществ, производимых или импортируемых в объемах от 1 тонны в год, в виде регистрационных форм, подписанных Европейским химическим агентством. Требования этого документа базируются на объеме производимой или импортируемой продукции и включают данные о физико-химических, токсикологических и эко-токсикологических свойствах. Более того, если объем производимой или импортируемой продукции превышает более 10 тонн в год, отчет химической безопасности (CSR – chemical safety report) должен включать информацию, касающуюся опасности вещества, время его экспозиции вокруг мест производства и импортирования, инденитификацию пользователей вещества, условиях эксплуатации и управления риском описанными средствами или рекомендованными пользователями. Первым шагом для сбора данных стали общественные данные и специальные информационные листы безопасности (SDS – Safety Data Sheet). Информация анализировалась и изучалась в процессе обработки более 1000 нормативных документов, публикаций, литературных обзоров, исследовательских проектов, информационных листков на специфическую химическую продукцию стран Евросоюза, связанных с требованиями оценки химической безопасности (CSA – Chemical Safety Assessment). Результатом такой работы стала созданная схема оценки химической безопасности для веществ (REACH Chemical Safety Assessment), состоящая из трех этапов: - физико-химические свойства, включая биореактивность;

- фототоксичные и фотокластогенетические эффекты; - генерация ROS (Reactive oxygen species). Первые результаты выявили значительные различия между нано- и макроформами химических веществ по их физико-химическим и токсикологическим свойствам. Но полученные данные недостаточны, зачастую противоречат друг другу и не соответствуют поставленным задачам при оценке рисков. Одним из следующих шагов должно стать понимание этапности сбора данных и качества и количества необходимых данных для производства наноформ диоксида титана. Следующим этапом должно стать выполнение мероприятий по сбору данных относительно всех токсикологических свойств, определение сценариев специфического воздействия и связанных с

этим мероприятий по управлению рисками. Особое внимание должно быть уделено аспектам, связанным с безопасным потреблением и распространением этих продуктов в окружающей среде. На завершающем этапе изучения необходимо создание новых протоколов исследования и стратегий, которые могут быть использованы при производстве наноформ в соответствии с требованиями REACH для оценки химической безопасности [18-21]. Таким образом, оценка безопасности наноматериалов и нанотехнологий должна иметь наивысший приоритет в условиях ожидаемого их распространения и вероятного воздействия на людей непосредственно или опосредованно через окружающую среду (воздух, воду, почву) и продукты питания.

1. Oberdorster G. Significance of Particle Parameters in the Evaluation of Exposure-DoseResponse Relationships of Inhaled Particles. // Inhal. Toxicol. – 1996. – Vol. 8 (Suppl. 8). – P. 73-89. 2. Oberdorster G., Maynard A., Donaldson K., et al. Principles for characterizing the potential human health effects from exposure to nanomaterials: elements of a screening strategy. – A report from the ILSI Research Foundation. Risk Science Institute Nanomaterial Toxicity Screening Working Group. Part. Fibre Toxicol. – 2005. – Vol. 2. – P. 8. 3. Jaffe R.L. 2005. The Casimir Effect and the Quantum Vacuum. Massachusetts Institute of Technology. – Cambridge: MIT–CTP. – 2005. – Vol. 1. – P. 9. 4. Liu W. K., Karpov E. G. and Park H. S. Nano Mechanics and Materials: Theory, Multiscale Methods and Applications. – England: John Wiley & Sons, Ltd. – 2006. – 337 p. 5. Мелихов И.В. Тенденции развития нанохимии. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И.Менделеева). – 2002. – T. XLVI, №5. – C. 7–14. 6. www.nanotest-fp7.eu 7. Ребиндер, П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. – М., 1979. – 64 c. 8. Oberdorster E. Manufactured nanomaterial (fullerenes, C60) induce oxidative stress in the brain of juvenile largemouth bass. // Environ. Health Perspect. – 2004. – Vol. 112(10). – P. 10581062 (DOI:10.1289/ehp.7021, available at http://dx.doi.org/). 9. Wittmaack K. In search of the most relevant parameter for quantifying lung inflammatory response to nanoparticle exposure: particle number, surface area, or what? // Environ Health Perspect. – 2007. – Vol. 115(2). – P. 187-94. PMID: 17384763 10. Current hypotheses on the mechanisms of toxicity of ultrafine particles. / K. Donaldson, V.Stone // Ann Ist. Super Sanita. – 2003. – N 39 (3). – Р. 405-410. 11. Toxicology of nanoparticles: A historical perspective. / G. Oberdorster, V. Stone, K. Donaldson // Nanotoxicology. – 2007. – Vol.1, N 1 – P. 2-25. 12. Cheng, S.H., Cheng, J. 2005. Carbon Nanotubes Delay Slightly the Hatching Time of Zebrafish Embryos. // 229th American Chemical Society Meeting, San Diego, CA. – 2005. – P. 15-26. 13. Oberdorster E. 2004. Toxicity of nC60 Fullerenes to Two Aquatic Species: Daphnia and Largemouth bass. American Chemical Society, Anaheim, CA. – 2004. Abstract IEC21 14. Lovern, S.B. and Klaper, R. Daphnia magna mortality when exposed to titanium dioxide and fullerene (C60) nanoparticles. // Environ. Toxicol. Chem. – 2006. – Vol. 25(4). – P. 1132-1137. 15. Yang, L., Watts, D.J. Particle surface characteristics may play an important role in phytotoxicity of alumina nanoparticles. // Toxicol. Lett. – 2005. – Vol. 158. – P. 122-132. 16. Morgan D.L. NTP Toxicity Study Report on the atmospheric characterization, particle size, chemical composition, and workplace exposure assessment of cellulose insulation (CELLULOSEINS). // Toxic Rep Ser. – 2006. – Vol. 74. – P. 1-62, A1–C2. PMID: 16686422 17. http://www2.er.dtu.dk/publications/fulltext/2009/ENV2009-069.pdf 18. http://ec.europa.eu/environment/chemicals/reach/reach_intro.htm 19. IRGC (International Risk Governance Council) Off.Rep. 2006, June, http://www.irgc. org/…_version.pdf. 20. Nanotechnology: Small Matter, Many Unknowns. – 2004. – www.swissre.com 21. Nanoparticles: An Occupational Hygiene Review. – Research Report 274. – UK Health and Safety Executive. – 2004. http://www.hse.gov.uk/research/rrhtm/rr274.htm.

№1 август'2009

№1 август'2009

Безопасность

89


Безопасность

Как совместить технологический прогресс

№1 август'2009

с экологическим

90

Прорывные технологические возможности, уже обеспеченные и обещаемые в дальнейшем разными применениями нанотехнологий и наноматериалов, сделали наступление наноэры неизбежным. Более того, она уже началась. Насколько мы к ней готовы и чем это нам грозит?

Сухенко Е.П.,

На последней конференции по медико-биологической цитометрии в Москве были приведены слова одного академика о том, что «наноструктуры – это то, что, наконец, сотрет грань между живым и неживым». Видимо, имелось в виду, что, например, подходы к пониманию механизмов сборки и самосборки наноструктур, которые позволят видоизменять структуру и функции биологических молекул и клеточных элементов живых тканей, дают надежду на создание способов коррекции и восстановления поврежденных либо неполноценных тканей и органов с помощью подходящих наноструктурных заготовок. А в более широком смысле, появится понимание, как все-таки возникает жизнь в различных сочетаниях и комбинациях «мертвых» элементов таблицы Менделеева? Однако у собравшейся аудитории логично возник другой вопрос: а что живое останется, когда она, эта самая грань, будет стерта? Эта невеселая шутка очерчивает две стороны того, что другой ученый, профессор-химик из РХТУ, лаконично соединил в одной фразе: «Нанотехнологии прекрасны, но опасны». В чем же может состоять опасность нанотехнологий, наноматериалов и наноструктур? Судя по материалам различных интервью, репортажей с выставок и конференций, а также публикаций в научных журналах, можно выделить несколько аспектов этой проблемы:

2. Наночастицы благодаря своим размерам и строению, в целом, обладают значительно более высокой поверхностной энергией и химическим потенциалом, способностью к химическим реакциям и взаимодействиям, к которым неспособны частицы того же вещества в обычной дисперсной форме (например, к катализу). 3. Почти все наноматериалы и наноструктуры еще очень слабо изучены, особенно в экстремальных условиях, они нередко обладают метастабильными и нестабильными состояниями, способны к необъяснимому и непредсказуемому поведению. Стандартизация наноструктур и наноматериалов - в зачаточном состоянии, еще не сложилась в немалой степени даже терминология для описания их свойств. 4. Коммерческий подход и стремление к сиюминутной эффективности финансовых вложений, особенно в кризисные периоды, как это уже не раз бывало в истории, не позволяют всесторонне, надежно и вовремя изучить и реально минимизировать основные риски при разработке, производстве и использовании наноматериалов и наноструктур,. Тем более что эти риски качественно отличаются от уже известных. Понимание этих аспектов и их совокупного значения в научно-технической среде и даже кое-где в руководящих властных структурах уже иногда приводят к адекватным выводам и высказываниям о том, что мероприятия и методы обеспечения безопасности и экологиче-

За рубежом данный комплекс пока не имеет аналогов, и постановка подобной работы, возможно, помогла бы нам не только сохранить и продвинуть свою, уже изрядно пострадавшую экологию, но и в какойто степени сократить отставание от развитых стран в деле безопасного освоения грядущей и уже наступающей на нас наноэры. 1. Наиболее мелкие фракции нанопорошков, наноколлоидов и аэрозолей в силу своих размеров и подвижности могут беспрепятственно и бесконтрольно проходить через любые биологические барьеры вплоть до клеточных и ядерных мембран, а также через искусственные защитные системы, кроме герметичных стенок.

руководитель проекта «Цито-Эксперт», к.ф.-м.н.

ского контроля при разработках, производстве и применении наноматериалов и наноструктур должны стимулироваться и развиваться опережающими темпами по сравнению со всей остальной нанотематикой. Тем не менее, конкретные мероприятия и программы по развитию этой сферы деятельности пока что, поднапрягшись, можно пересчитать по пальцам одной руки. Они практически отсутствуют в опубликованных и доступных планах деятельности самой крупной и самой обеспеченной организации РОСНАНО, созданной для подъема наноиндустрии, и тем более отсутствуют в десятке проектов, уже поддержанных ею после полутора лет вроде бы интенсивной деятельности (хотя некоторые намерения уже высказываются – см. ниже). А тем временем на российских телеэкранах уже можно наблюдать, например, победное интервью с перспективным молодым ученым, наработавшим недавно тазик углеродных нанотрубок и безмятежно пересыпающим их, как пляжный песок, между пальцами… Углеродные нанотрубки – один из наиболее известных и распространенных наноматериалов, и ученые из Центра воспалительных процессов Университета Эдинбурга уже выяснили, что они являются таким же канцерогенным веществом, как и асбест. В легких они приводят к образованию гранулем, которые могут стать причиной рака мезотелия, покрывающего плевру легкого («Компьютерра» №22, 2008). Ученые же Кембриджского университета в США отмечают, что нанотрубки не поглощаются лизосомами в макрофагах, призванных бороться с инородными веществами в межклеточном простран-

стве, и смерть клеток наблюдается через 4 дня, а также происходят изменения в клетках крови. Исследователи из фирмы Superconnect в США сообщили, что углеродный бакиболл из рода фуллеренов (С60) настолько токсичен, что убивает дафний, часто используемых при биотестировании на предмет токсичности. Примеры можно продолжить. Вместе с тем, если придерживаться взвешенного подхода, необходимо учесть, что наноматериалы и наноструктуры появились все же не вчера и не являются исключительно плодом деятельности и фантазий неугомонных ученых. Оказывается, источниками наночастиц, в определенной степени, являются даже обычные домашние приборы вроде газовых и электрических плит, моторов кофемолок, нагревателей утюгов и тостеров («Компьютерра» №44, 2008). Исходя из общих соображений, коротко- и долгоживущие наночастицы должны присутствовать при исполнении большинства технологических процессов плавления, испарения и конденсации (например, в плавильных печах и цехах металлургических производств), а также при взрывных работах, особенно в шахтах и рудниках. И последствия их негативного воздействия людям давно знакомы – например, такое заболевание работников старых типографий, как «цинковая лихорадка» («Поиск» №15, 2009), или силикоз среди шахтеров и рабочих рудников. Таким образом, само воздействие подобных частиц для живых организмов, увы, не новость, но наличие этих болезней само по себе ясно показывает, что, по крайней мере, человеческий организм адаптироваться и как-либо нейтрализовать это

воздействие за несколько сотен лет так и не смог. Может показаться, что наиболее распространенная сейчас нанопродукция – сплавы и композиционные материалы – не могут быть опасны, поскольку часто содержат лишь малые добавки наноматериалов, не превышающие долей процента. Однако механизмы воздействия нанодобавок на свойства объемных материалов еще совсем не изучены, и нет абсолютно никаких гарантий, что, аномально повышая прочность или износостойкость сплава, малая добавка не повысит также и его токсичность! Поэтому представляется, что все же зря «тема нанобезопасности, к счастью, не вызывает сверхтревоги» у руководства РОСНАНО («Поиск» №9, 2009). И можно только согласиться, что при этом всетаки «ею надо заниматься параллельно с созданием наноиндустрии, а возможно, и с опережением» (там же). Ведь происхождение самого названия болезни «силикоз» указывает, что она возникает при негативном воздействии кремниевых частиц и наночастиц простой структуры, образующихся при обычном, традиционном производстве. А ведь недавно появились уже и кремниевые нанотрубки – какие недуги вызовут они? Подобные, уже изрядно «перезревшие» вопросы могут адекватно решаться только при системном подходе, с организацией многостадийных анализов воздействия каждого наноструктурного материала на биологические объекты на уровне генов, хромосом, субклеточных элементов, клеток, тканей, органов и разных видов живых организмов, включая растения. Учитывая, что сейчас уже существует около 1600 разных наноматериалов и наноструктур, становится очевидно, что всю эту работу надо было начинать даже не вчера, а поза- позавчера. И единственный разумный способ выйти из этого положения – подбор экспрессных методов и приборов для каждой аналитической стадии, а также срочный предварительный скрининг наноматериалов с их помощью для выявления наиболее опасных, которые должны быть подвергнуты всестороннему изучению и сопровождению адекватными мерами безопасности. Алгоритм определения уровня потенциальной опасности наноматериалов изложен в приказе Роспотребнадзора от 12.10.07 г. №280 (п.6), однако там он носит несколько формальный Рис.1 Автоматизированный комплекс для экспресс-анализа живых клеток «Цито-Эксперт»

№1 август'2009

Безопасность

91


Безопасность

Б

ританские ученые достигли определенных успехов в испытании оборудования для лечения тромбофлебита наночастицами серебра. Как сообщается, ученым в лабораторных условиях удалось предотвратить свертываемость клеток крови у подопытных мышей. В мире около 500 млн. чел. страдают различными видами заболеваний из-за чрезмерной свертываемости крови, что вынуждает больных принимать антикоагулянты. Это приводит к побочным эффектам, таким, как внутреннее кровотечение и вызывает иные дисфункции организма.

У

№1 август'2009

ченые Медицинского центра Стэнфордского университета добились положительных результатов в исследовании изменений на микроуровне белковых соединений в организме человека. Главным объектом была реакция белковых соединений в организме, пораженном раковыми опухолями. По предположению ученых, достигнутые результаты приведут к прорыву в лечении рака крови.

92

В

Центре науки и технических материалов Университета Гаваны удалось получить изображения мельчайших частиц с помощью нанотехнологического оборудования, созданного на Кубе. Сканирующий микроскоп был создан совместно с Национальным автономным университетом Мексики в рамках программы по внедрению нанотехнологий на Кубе.

времени протестированы наночастицы коллоидного серебра и механоактивированного глюконата кальция, тестовыми объектами в первом случае были растительные клетки микроводоросли хлорелла, во втором – эпителиальные клетки слизистой полости рта и клетки крови человека. Комплекс способен тестировать порошковые, коллоидные и пленочные наноматериалы, а также поверхность композитных материалов, полученных с использованием внедренных наноструктур. Поскольку длительность одного анализа на этом комплексе, включая пробоподготовку и инкубацию с наночастицами, для одного вида тестовых клеток не превышает 35-40 мин., нетрудно посчитать, что предварительный скрининг всех 1600 существующих наноматериалов в двух концентрацях (для надежности) на 10-ти параллельно работающих приборах мог бы занять всего 26,5 рабочих дня при непрерывной работе, или около 2-х месяцев работы в обычном режиме. Для 3-х видов клеток (как это принято по стандартам биотестирования) понадобилось бы соответственно полгода. Та же методика и оборудование могли бы применяться и для более углубленного анализа отобранных после скрининга потенциально опасных наноматериалов – в частности, для изучения подробных концентрационных и временных зависимостей клеточных реакций при воздействии этих материалов. При этом принципиально важно, что параллельно на основе полученной базы данных была бы произведена стандартизация опасных наноматериалов по степеням и видам их воздействия на живые клетки разных видов, растительные и животные. Этому способствует возможность проведения, при необходимости, дополнительных морфометрических анализов видеозаписей поведения клеток под воздействием наночастиц, выполненных по ходу основного анализа. Предлагаемая аналитическая методика первоначально была разработана для экспресс-контроля токсичности питьевых, поверхностных и очищенных сточных вод, для этой цели осенью прошлого года она прошла государственную аттестацию (Свидетельство № 223.1.01.03.67/2008). За рубежом данный комплекс пока не имеет аналогов, и постановка подобной работы, возможно, помогла бы нам не только сохранить и продвинуть свою уже изрядно пострадавшую экологию, но и в какой-то степени сократить отставание от развитых стран в деле безопасного освоения грядущей и уже наступающей на нас наноэры.

КОНГРЕСС НАНОТЕХНОЛОГИЙ Организаторы мероприятий:

Правительство Республики Башкортостан, Министерство промышленности и внешнеэкономических связей Республики Башкортостан, Торгово-промышленная палата Республики Башкортостан, Академия наук Республики Башкортостан, Уфимский государственный авиационный технический университет совместно с ООО «Наномет», Коммерческий инновационный центр «Лигас» Девиз Конгресса - «От науки к инновациям». Форум призван содействовать развитию инновационных процессов в стране, научно-техническому и деловому сотрудничеству, производству высококачественной и конкурентоспособной продукции. Участие в Конгрессе подтвердили более 300 ученых из России, Германии, США, Японии, Китая, Австрии, Турции, Италии, Испании, Бразилии, Польши, Южной Кореи, Чехии, Венгрии, Швейцарии, Великобритании, Ирана, и других стран, включая номинанта на Нобелевскую премию проф. Г. Гляйтера, директора Института Нанотехнологий Исследовательского Центра Карлсруе проф. Х. Хана, управляющего директора по инфраструктурной деятельности ГК «Роснанотех» Е.И. Евдокимова и других.

В выставке примут участие ведущие предприятия в области наноиндустрии Республики Башкортостан и других регионов России

г. Уфа, ул. З.Валиди, д. 2, Конгресс-холл, тел.: (347) 279-96-05, 279-96-47

№1 август'2009

Нано новости

характер, поскольку построен на размерных характеристиках частиц материала и требует наличия предварительных данных о его токсичности, способности вызывать оксидантный стресс, системном воздействии на организм и т.д. Как и с помощью какого оборудования должны быть получены предварительные данные, там не сообщается. Вообще, в целом вопросы безопасности и контроля в сфере наноиндустрии в разной степени относятся к компетенции нескольких ведомств («Поиск» №9, 2009): 1. Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование); 2. Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор); 3. Федерального медико-биологического агентства (ФМБА); 4. Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития (Росздравнадзор). Как следует из репортажа «Двойной надзор» в указанном еженедельнике РАН «Поиск», в 1-м квартале с.г. корпорация РОСНАНО вырабатывала единую систему оценки и подтверждения безопасности, основанную на взаимодействии со всеми перечисленными ведомствами. Для этого между пятью указанными организациями второй год идет заключение двусторонних соглашений и проводятся контакты с национальными организациями других стран. Глава Роспотребнадзора назвал эту деятельность «фундаментом для дальнейшей совместной работы». Что будет построено на этом фундаменте – покажет будущее. Будем надеяться, что оно не за горами. А мы, со своей стороны, тем временем можем попытаться, в меру своих возможностей, доработать алгоритм определения уровня потенциальной опасности из упомянутого приказа №280 путем конкретизации, например, метода получения предварительных данных о токсичности наноматериалов на клеточном уровне. Для этой цели весьма подходит разработанный и выпускаемый НТУ «Инженерно-технический центр» (г. Ижевск) автоматизированный комплекс для электрофоретического клеточного экспресс-анализа «ЦитоЭксперт» (Рис. 1). Он позволяет оперативно измерять электрокинетические показатели (ЭКП) разных видов живых клеток, которые оказались весьма чувствительными к воздействию наночастиц. К настоящему

ПЕРВАЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ВЫСТАВКА ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ, ВТОРОЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ «ОБЪЕМНЫЕ НАНОСТРУКТУРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ: ОТ НАУКИ К ИННОВАЦИЯМ – BNM-2009»

93


Безопасность

Безопасность

№1 август'2009

или Новая гонка вооружений

Перевод с английского для журнала «Нанотехнологии Экология Производство»

Владислав Гулевич 94

Сотрудник Морского центра науки и технологий ВС США Томас Вандермолен считает, что основная угроза кроется в злоупотреблении новейшими разработками в области нанотехнологий. Дешевизна изготовления практически любого вида вооружения спровоцирует гонку вооружений. Если же в производстве новейших видов вооружения с использованием нанотехнологий будет заинтересовано какое-либо государство, то за короткий промежуток времени оно оставит далеко позади своих соперников, не вооружившихся разработками нанотехнологов. Производство вооружения в таких условиях займет не более нескольких месяцев.

Нанотехнологии представляют прямую угрозу странам, зависящим напрямую от массового производства товаров. Так, китайский экономический бум – следствие использования дешевой рабочей силы в массовом порядке. Но что случится с Китаем, если любой магазин в США сможет производить более дешевые и качественные товары в своей собственной небольшой нанолаборатории? И далее… Если нанотехнологии будут низведены до индивидуального уровня, кто будет нуждаться в магазинах, когда все можно будет создать в своей домашней лаборатории? Когда сообщества и индивидуумы смогут сами производить предметы, в которых они нуждаются,

Наноорганизмы VS-биосферы Многие ученые отмечают, что развитие молекулярных нанотехнологий послужит трамплином для технологической революции и промышленного рывка, в т.ч. в области безопасности и оборонных технологий. Это приведет к появлению новых суперсовременных систем вооружения, что качественно изменит структуру безопасности многих стран. Неподконтрольное развитие молекулярных нанотехнологий заставит человечество столкнуться с проблемами и вызовами, ранее не известными, поэтому важно заранее выработать определенные механизмы контроля за данным процессом. Нанотехнологии - это не просто уменьшение масштаба исследований, это работа с базовыми частицами материи, что позволяет достигать неимоверных результатов. Таким образом, единицей, с которой работают нанотехнологии, является нанометр. На уровне нанометра законы обычной физики Ньютона, которой подчинены все проявления человеческой жизни на физическом уровне и правила квантовой физики, оперирующей атомарными и субатомарными частицами, могут быть преодолены. В ученом сообществе не существует единого мнения о конечном потенциале данной области науки. Научная школа доктора Эрика Дрекслера, автора термина «нанотехнологии», выдвигает идею молекулярной нанотехнологии или экстремальной нанотехнологии, оперирующей с настолько мелкими величинами, что почти граничит с невозможным в природе. Под руководством доктора Э. Декслера осуществляется тщательное расчленение материи на молекулы и изучение мельчайших частиц побочных продуктов. В свою очередь, большинство ученых задействовано в создании более крупных соединений, состоящих из малоразмерных компонентов, полученных в результате применения молекулярных нанотехнологий. При этом наиболее опасными в случае бесконтрольных исследований считаются именно молекулярные нанотехнологии. Результаты работы на основе молекулярных нанотехнологий зависят от нескольких ключевых факторов. Первый из них – возможность механически сопровождать химические реакции на молекулярном уровне, т.н. механохимия. В молекулярных нанотехнологиях механохимия будет достигнута при помощи молекулярных фабрикаторов. Эти микроскопические устройства способны физически схватывать молекулы для дальнейшего их соединения нужным способом. Использование единственного фабрикатора бессмысленно, т.к. понадобились бы тысячи лет для создания достаточно крупного объекта. Наконец, третьим, решающим фактором является способность фабрикаторов создавать более крупные соединения из мельчайших частиц, доводя их до видимых человеческому глазу размеров. Если при каждой последующей операции количество соединений будет удваиваться, потребуется 30 таких операций, чтобы объект величиною в несколько атомов превратился в объект величиною в метр. В результате получаются Продолжение на следующей странице

№1 август'2009

Угроза наноtech,

Из рук государства эти технологии перекочуют в руки различных групп и индивидуумов. Тогда гонка вооружений перейдет на количественно иной, индивидуальный уровень. Билл Джой, соучредитель и главный научный сотрудник компании Sun Microsystems, окрестил подобное гипотетическое явление «знания массового поражения». По его мнению, по примеру компьютерных хакеров, штампующих компьютерные вирусы, нанохакеры смогут создавать вирусы, представляющие угрозу для всего мира. Доктор Декслер, учредитель Института Форсайта, для оказания содействия обществу в приобщении к последним достижениям науки, призывает не оснащать частное нанотехнологическое оборудование по последнему слову техники, накладывая, таким образом, определенные ограничения на возможности его использования. Ущерб будет нанесен и окружающей среде, хотя изначально нанотехнологии предполагалось поставить на службу экологам. Наноразработчики выдвигали даже идеи по «ремонту» озонового слоя планеты и уничтожению парниковых газов. Однако сейчас сами нанотехнологии рассматриваются как имманентная угроза флоре и фауне. Наночастицы и побочные продукты применения нанотехнологий образуют так называемый наномусор, воздействие которого на атмосферу еще не изучено. Воздействие на экономику будет поистине огромно. Билл Джой оценивает потенциальные экономические изменения в тысячи триллионов долларов США. Вторя ему, Ньют Джинрич добавляет, что это эквивалентно добавлению 100 экономик США к мировой экономической системе. Ни один эксперт еще не знает с полной вероятностью, как именно будет выглядеть под воздействием нанотехнологий экономика будущего. Однако все они едины во мнении, что она будет схожа с производством программного обеспечения: самой затратной частью будет разработка и оформление проекта, тогда как производство и распространение не потребуют больших затрат. Это приведет к возникновению проблем с пиратством и охраной интеллектуальной собственности, что станет бичом наноразработок.

Во время первого периода освоения нанотехнологий в мире будет царить граничащий с помешательством восторг. Расслоение между теми, кто успел ими воспользоваться, и теми, кто отстал и цепляется за «старую экономику», будет увеличиваться.

95


Безопасность

96

Наноразработчики выдвигали идеи по «ремонту»

озонового слоя планеты. Однако сейчас сами нанотехнологии рассматриваются как угроза флоре и фауне. Наночастицы и побочные продукты применения нанотехнологий образуют т.н. наномусор, воздействие которого на атмосферу еще не изучено.

изделия повышенной прочности и плотности, но менее тяжелые, чем то, что было произведено до сегодняшнего дня. Сфера применения молекулярных нанотехнологий поистине безгранична. Они прочно войдут в каждый аспект человеческой жизни. В то же время и издержки такого применения безграничны. Массовость и дешевизна производства приведет к спазматической гонке вооружений, в результате чего появятся новые, доселе неведомые виды вооружений, а прежние приобретут большую разрушительную силу. Но наиболее обсуждаемая проблема – это вероятность того, что искусственно созданные организмы вытеснят со временем организмы, созданные природой, превращая биосферу в обыкновенную пыль, что займет не так уж много времени. Кроме того, применение нанотехнологий изменит саму концепцию безопасности. Если для преобразования молекул природе требуются миллиарды лет, то при помощи нанотехнологий преобразование молекул будет иметь место в мире каждый день. Не вызывает сомнений, что это возможно. Национальный научный фонд США в своих исследованиях уточняет, что нанотехнологии привнесут фундаментальные изменения в науку, технику и человеческое общество в целом, т.к. их потенциальное воздействие на человеческую деятельность будет гораздо шире доселе известных отраслей науки. Сотрудник Массачусетского института Центра молекулярных технологий доктор Нейл Гершенфельд и его коллеги открыли Начало на предыдущей странице

сор Карлота Перес неминуемую технологическую революцию, которая разразится с приходом нанотехнологий. Согласно ее теории, технологическая революция будет состоять из 2-х периодов: установочного, когда новая техноэкономическая парадигма получит неимоверную поддержку крупных промышленных кругов, и переломного периода, когда данная парадигма приобретет иное выражение и иную форму. Во время первого периода в мире будет царить граничащий с помешательством восторг по поводу применения нанотехнологий, особенно молекулярных. Расслоение между теми, кто успел ими воспользоваться, и теми, кто отстал, будет увеличиваться. Инвесторы будут стремиться вложить деньги во все новые разработки. Но затем общество достигнет поворотного пункта, характеризуемого рецессией и застойными явлениями. Это и есть второй период, когда общество вынуждено будет реформироваться для того, чтобы выработать необходимые соответствия для воцарившегося переломного момента в новой техно-экономической парадигме. Если прогноз Карлоты Перес верен, тогда мир ввергнется в период разброда и шатаний, разрываемый между стремлением некоторых поскорее приобщиться к благам, даваемым нанотехнологиями, и теми, кто будет с упорством обреченного цепляться за «старую» версию научно-технического прогресса.

сеть лабораторий в местах, практически не имеющих доступа к ресурсам и новейшим технологиям, например, в сельской местности в Индии. Такие лаборатории были снабжены минимумом высокоточного оборудования, используя которое, сотрудники лабораторий могли создавать предметы по собственному усмотрению. Таким образом были созданы компьютерные детали и даже произведения искусства. И это сделано людьми с ограниченным опытом и минимумом необходимого оборудования. На обустройство одной лаборатории было затрачено не более $26  000. Доктор Гершенфельд продолжает работу над тем, чтобы максимально оптимизировать необходимые затраты для обустройства лабораторий с тем, чтобы повысить их эффективность и увеличить производственные возможности. По словам самого Гершенфельда, он близок к созданию оборудования, способного создать любое оборудование. Это указывает на то, что главное применение молекулярных нанотехнологий будет иметь место в работе небольших, раскинутых по всему земному шару лабораториях. Это веха, означающая слияние информационной и промышленной революции в одну научную парадигму с неограниченными возможностями превращения разработок и планов в реальные, твердые объекты с затратами лишь на электроэнергию и закупку сырья. Это неизбежно приведет к распространению таких технологий, сведенных к нуждам и потребностям отдельной организации или даже индивидуума.

№1 август'2009

№1 август'2009

политика глобализации потеряет былую привлекательность и тогда изоляционизм станет добровольным выбором большинства стран. Энергосберегающие нанотехнологии – большой плюс для любой экономики. Произведенные с их использованием солнечные батареи обладают гораздо более высоким коэффициентом полезного действия. Комбинируя энергосберегающие технологии с производством более прочных, но одновременно более легких средств передвижения, мы придем к ситуации, когда нужда в автомобилях с горючим топливом отпадет сама собой. Это будет финальный удар по нефтяным компаниям и странам, чей экономический бум зиждется на торговле энергоресурсами. Непредсказуемы воздействия нанотехнологий на социум. Клонирование, продукты ГМО и аборты уже приобрели не только этическое, но и политическое значение. Однако нанотехнологии предлагают качественно иное решение таких проблем. По сути, человеческое тело может быть сконструировано и человек превратится в постчеловека. Реакция на такой трансгуманизм варьируется от восторженного восприятия до страха и враждебности. К примеру, историк Фрэнсис Фукуяма назвал трансгуманизм «самой опасной идеей на Земле». Слияние нескольких угроз в одну порождает угрозу глобального масштаба. Именно в таких тонах трактует профес-

97


Технологии

Технологии

Регулирование этих наноявлений с целью более эффективной работы нефтегазового комплекса с полным основанием можно называть нанотехнологическими мероприятиями увеличения нефтеотдачи (НТМУН). НТМУН выведут нефтегазовый комплекс на новый уровень эффективности. Для реализации НТМУН потребуется создать наножидкости, нанопорошки, оборудование для их подачи в пласт, новые отрасли ТЭК, что означает развитие нефтегазовой наноиндустрии. Нефтегазовая отрасль играет ключевую роль в развитии экономики, но, как отметил В.В.Путин еще в 2007  г., нефтегазовые ресурсы используются недостаточно рачительно. Действительно, коэффициент извлечения нефти (КИН) в России в ХХI  веке, по разным данным, составляет 0,28-0,35 (рис. 1) [1].

Обеспеченность России доказанными запасами нефти составляет всего 20 лет

№1 август'2009

Хотя Россия находится на 1 месте в мире по добыче нефти, обеспеченность доказанными запасами составляет всего 20 лет и дебиты российских скважин в среднем только 13 т/сут. (построенная на основе международных оценок доказанных запасов нефти [2] характеристика нефтедо-

98

При разработке и эксплуатации нефтегазовых месторождений определяющую роль играют физикохимические явления смачивания, ионообмена, коррозии, выпадения тяжелых углеводородных компонентов и другие. Характерный размер этих явлений – нанометры, что в соответствии с современной терминологией позволяет называть их наноявлениями.

Хавкин А.Я., д.т.н., главный научный сотрудник ИПНГ РАН, академик РАЕН, Почетный нефтяник РФ, сопредседатель бюро секции «Нанотехнологии для нефтегазового комплекса» Нанотехнологического общества России

Нанотехнологии – это не столько новая отрасль мировой экономики, сколько средство для модернизации других отраслей

бывающих комплексов мира приведена в таблице). В то же время Саудовская Аравия добывает ненамного меньше России, но дебиты скважин у нее больше в 60 раз (что говорит о значительно меньшей себестоимости добычи), и обеспеченность доказанными запасами нефти у нее в 4 раза выше (80 лет). Если Россия не озаботится повышением КИН, то через 20-30 лет мы станем энергозависимой страной. Повышение КИН за счет внедрения современных технологий хотя бы до 0,5 (на европейском форуме по нефтеотдаче запланировано достичь в мире к 2020 г.) значительно увеличит нашу обеспеченность запасами нефти. Кроме того, ресурсы нефти (т.е. нефть в месторождениях, пока еще не имеющих рентабельной технологии разработки) в России составляют десятки млрд. т. Чтобы перевести перспективные российские ресурсы нефти на уже открытых месторождениях со сложными геолого-физическими условиями ее залегания в доказанные запасы, надо создать рентабельные технологии добычи. Такой пример, в Канаде за счет внедрения суперсовременных термических методов добычи высоковязких нефтей и битумов удалось в

Годовая добыча нефти, млн.т

Обеспеченность запасами нефти, лет

Средний дебит скважин, т/сут

Саудовская Аравия

19,7

445

81

782

Канада

13,3

129

190

6

Иран

10,2

195

96

474

Венесуэла

6,0

118

93

21

Россия

4,5

488

17

13

США

1,6

245

12

1,3

Китай

1,2

190

12

7

Мексика

0,5

140

10

14

Норвегия

0,8

107

8

368

ИТОГО по миру

100,0

3652

50

12

Чтобы перевести перспективные российские ресурсы нефти на уже открытых месторождениях со сложными геолого-физическими условиями ее залегания в доказанные запасы, надо создать рентабельные технологии ее добычи.

Динамика проектного КИН в России и США

Повысить эффективность нефтегазового комплекса можно за счет развития нефтегазовой наноиндустрии Как видно из рис. 2, для более 50% запасов России (обводненные месторождения и низкопроницаемые коллекторы) необходимы технологии, которые не являются приоритетными для других стран. Проблемы с извлечением нефти из низкопроницаемых коллекторов связаны с тем, что размеры пор в таких коллекторах малы (менее 1 мкм) и определяющую роль в них начинают играть пограничные явления. Рекомендации, рассчитанные на основе представлений о разработке хорошо проницаемых коллекторов, дадут в низкопроницаемых коллекторах величины КИН=0,12-0,25 (что на 0,150,20 меньше, чем можно было бы получить при правильном учете особенностей этих коллекторов) [5-8]. Наиболее распространенным методом разработки нефтяных месторождений является заводнение – закачка в пласт воды для вытеснения нефти. Проблема обводненных месторождений – высокая доля воды в добывающих скважинах, которая в целом по России превышает 83,5%. За счет этого доля энергетических затрат в добыче нефти увеличилась с 2% в 1950 г. до 50% в 2005 г. [9]. Такая обводненность означает, что в продукции до-

Доля мировых запасов нефти, %

Страны

Даже для высоковязкой нефти термические технологии на западе обеспечивают КИН на уровне 0,5-0,6, а водогазовые технологии для обычной нефти – на уровне 0,6-0,7.

0.6 0.5 0.4 0.3 годы

0.2 0.1 0.0 1960

1965

1970

1975

1980

1985

1990

бывающих скважин в 5 раз больше воды, чем нефти. Получается, что при уровне добычи нефти в России 450480 млн. т, из добывающих скважин вместе с нефтью поднимается более 2 млрд. т воды. Снижение доли воды в продукции нефтяных скважин только на 10% приведет к уменьшению отбора воды на 900 млн. т, или почти в два раза. Закачка такого количества воды для вытеснения нефти, затем подъем воды, отделение воды от нефти стоит весьма дорого и требует значительных энергозатрат, что означает высокую экономическую выгоду от снижения обводненности продукции скважин. Экономия средств и энергии приведет к снижению себестоимости добычи нефти, что, в свою очередь, приведет к уменьшению экономически приемлемого дебита скважин по нефти и в конечном счете к увеличению КИН.

1995

2000

2005

Повысить эффективность нефтегазового комплекса можно за счет развития нефтегазовой наноиндустрии. Нанотехнологии возникли как практическое применение многих фундаментальных достижений науки, полученных за долгое время, и только сейчас ставших основой промышленных производств [10]. Наиболее точно период перед появлением в конце ХХ века термина «нанотехнологии» можно назвать периодом «интуитивных нанотехнологий», поскольку в это время развитие технологий шло без должного понимания механизмов процессов, что не позволяло прогнозировать применение созданных технологий в других условиях [11]. Многие фундаментальные исследования, без которых было бы немыслимо развитие современных нанотехнологий, проводились на протяжении десятилетий научными школами по изучению смачиваемости,

№1 август'2009

нефтегазовой наноиндустрии

Характеристика нефтедобывающих комплексов мира на 01.01.2009г.

КИН

Перспективы развития

2003 г. увеличить свои доказанные извлекаемые запасы нефти в 30 раз. Но даже если мы достигнем КИН=0,5 на высоковязких нефтях, то из-за малой доли таких запасов (рис. 2 [3]) увеличение извлекаемых запасов будет незначительным. За рубежом в основном применяются водогазовые технологии (на хороших объектах) и термические технологии (на месторождениях с высоковязкими нефтями и битумами) – по 45% из всех 350 проектов повышения КИН. Химические технологии составляют только 6%. При этом даже для высоковязких нефтей термические технологии на западе обеспечивают КИН на уровне 0,50,6, а водогазовые технологии для обычных нефтей – на уровне 0,6-0,7. В США реализуется более половины мировых проектов с примерно той же пропорцией по технологиям [4].

99


Технологии

35%

огических геол за

Традиционные запасы

28% 22%

Низкопроницаемые Запасы в пласты обводненных зонах

Глубокозалегающие

7%

Высоковязкая нефть

7,5%

Подгазовые зоны

Ст р №1 август'2009

развитию методов «химической сборки» (послойного синтеза), получения ультрадисперсных (нано-) порошков и др. [11-14]. Королевское общество инженеров Великобритании считает, что «нанотехнологии – это проектирование, описание, производство �� использование структур, средств и систем с помощью управления формой и размерами объектов на наноуровне (в наномасштабе)» [13]. В Национальной нанотехнологической инициативе США указано, что «нанотехнологии – это научноисследовательские и технологические разработки на атомарном, молекулярном или макромолекулярном уровнях с субстананометровой шкалой (хотя бы по одной координате) для обеспечения фундаментального понимания явлений и свойств материалов при таких размерах и для изготовления и использования структур, приборов и систем, которые имеют новые свойства и функции вследствие их малых размеров» [13]. В РОСНАНО используется следующее определение: «нанотехнологии – это совокупность приемов и методов, применяемых при изучении, проек-

100

тировании, производстве и использовании функциональных структур, устройств и систем, включающих целенаправленный контроль и модификацию формы, размера и интеграции составляющих их элементов (размером около 1-100 нм), для получения объектов с новыми размернозависимыми химическими, физическими, биологическими свойствами» [15]. По сути, «нанотехнологический подход означает целенаправленное регулирование на молекулярном уровне свойств объектов, определяющих их фундаментальные параметры» [10]. Супрамолекулярная химия основана на фундаментальном принципе самоорганизации, то есть самопостроении систем без грубых силовых воздействий. При осуществлении самоорганизации конечная наноструктура вещества как бы запрограммирована формой и свойствами образующих структуру молекул. Таким образом, системы с необходимой наноструктурой можно сформировать за счет тонких воздействий на макроскопические параметры системы, например, изменив состав системы [10]. Фактически именно так и

Использование нанобетонов может позволить упрочнить заколонный цементный камень при строительстве скважин.

происходит в нефтегазовых пластах, когда изменения в составе водной фазы (одной части макросистемы «нефть-газ-вода-порода») изменяют удерживающие свойства породы (вмещающей части макросистемы «нефть-газ-вода-порода») и увеличивают выход нефти и газа (других частей макросистемы «нефть-газ-водапорода») [7, 8]. Из этого следует, что выделенные выше курсивом слова в определениях термина «нанотехнологии» означают, что нанотехнологические мероприятия увеличения нефтегазоотдачи (НТМУН), или, что то же самое, увеличения КИН являются нанотехнологиями [16]. По мнению аналитиков североамериканского исследовательского агентства «LUX Research», нанотехнологии – это не столько новая отрасль мировой экономики, сколько средство для модернизации других отраслей, и те, кто овладеет максимальным спектром нанотехнологий и их количеством, будут владеть миром [17]. И главное в проблеме нанотехнологий – это движение мысли и развитие работ в наноразмерном направлении [18].

Большую роль в добыче нефти в скором времени станут играть наноколлекторы (т.е. коллекторы с размерами пор менее 100 нм) Кроме напосредственно наноразмерных частиц, нанообъектами являются поверхностные наноструктуры (ямки, выступы, канавки, стенки), объемные наноструктуры (поры и капилляры) [13], которые имеют первостепенное значение в процессах вытеснения нефти в пористых средах. Кроме того, к объектам исследований нанонауки относятся ультрадисперсные системы, в том числе глины, аэрозоли, мицеллярные коллоидные растворы, полимерные золи и гели, а также капиллярные явления [14, 19]. Умение управлять этими объектами принципиально важно для повышения КИН [7, 8]. На основе проведенных исследований автор сформулировал следующую «Закономерность вытеснения нефти в пористых средах», которая в 1998 г. была признана открытием [5]: «При вытеснении нефти из пласта путем нагнетания в него водного раствора нефть диспергируется

Для широкомасштабного применения новых технологий в нефтедобыче государство должно пойти по пути включения административного ресурса на отдельные части (агрегаты, ганглии, блобы, целики, кластеры – макродиспергируется), распределение которых по размерам определяется капиллярным гистерезисом Р12 в системе нефть-вода-порода». Характерные радиусы ионов менее 1 нм означают, что технологии регулирования ионообмена и структуры глинистых минералов также относятся к нанотехнологиям. Учет наноявлений смачивания и ионообмена значительно изменяет распределение нефте- и водонасыщенностей в пористых средах, в отличие от традиционных представлений, и, естественно, показатели разработки месторождений [5-8]. Так, при изменении ионного равновесия в системе «вода - глинистый минерал» реализуется основная особенность глинистых минералов – их способность к ионному обмену, приводящая к переупаковке их кристаллической решетки. Как следует из промысловых данных, увеличение количества глин Кгл в коллекторе всего на несколько процентов снижает КИН с 0,6 до 0,2 (рис. 3) [20]. Знание особенностей наноминералогии и поведения ультрадисперсных систем при многофазной фильтрации позволяет определить механизмы воздействия на наноразмерные явления в нефтяных пластах и создавать НТМУН. Например, использование глиностабилизаторов позволило уменьшить негативное влияние глин, что показали пробные промысловые испытания [6, 8]. Развитие этих работ позволит на участках с низким КИН увеличить его до 0,6, что в 2 раза выше среднего проектного КИН (рис. 1). Большую роль в добыче нефти в скором времени станут играть наноколлекторы (т.е. коллекторы с размерами пор менее 100 нм), и для их разработки потребуются технологии, учитывающие наноразмер порового

пространства. Так, залежи нефти баженовской свиты Западной Сибири, в которых еще не завершены процессы преобразования органического вещества (керогена) в подвижные углеводороды, имеют геологические ресурсы углеводородов более 100 млрд. тонн. Основная часть углеводородов сосредоточена в коллекторе со средним радиусом пор 8-25 нм. КИН при традиционных способах – 0,030,05, что нерентабельно. КИН при НТМУН может составить более 0,3. В этом случае потенциал прироста извлекаемых запасов нефти превысит 30 млрд. тонн [8]. Другой пример наноколлектора – уголь. В недрах угольных бассейнов сосредоточены значительные ресурсы спутника угля – метана, соизмеримые с ресурсами газа традиционных месторождений мира. Поэтому угольные бассейны следует рассматривать как метаноугольные, подлежащие комплексному поэтапному освоению, с опережающей широко-

масштабной добычей метана (в том числе для безопасной добычи угля). В угле мало пор диаметром 10-100 нм, а много пор диаметром менее 10 нм. Поэтому уголь является наноколлектором природного газа, и борьба с выбросами природного газа и его добыча должны ориентироваться на работу с наноразмерными порами: закачка реагентов для смачивания угля, если не учитывать наноразмер пор при выборе химреагентов, пройдет только по трещинам и открытым порам. Возможно поэтому и происходят катастрофы на угольных шахтах [21].

Внедрение уже запатентованных НТМУН может обеспечить увеличение КИН до 0,45-0,50 Внедрение уже запатентованных НТМУН может обеспечить увеличение КИН до 0,45-0,50 (в 1,5-1,7 раза больше, чем ныне достигаемые 0,30-0,35), а их развитие – до 0,600,65. При этом КИН для традиционных запасов увеличится на 0,20-0,25 до 0,60-0,70, для трудноизвлекаемых запасов увеличение КИН составит 0,25-0,35 до 0,45-0,55 [8]. Запасы газа в месторождениях газогидратов также невозможно освоить без регулирования свойств газогидратов на ионном уровне. Более того, применение нанотехнологий позволит торговать природным газом в газогидратном состоянии для частичной ди-

Зависимость КИН от обводненности F по участкам Ромашкинского месторождения с разным Кгл: 2,4% (1), 3,6% (2), 4,2% (3), 5,6% (4).

0,7 1

0,6

2

0,5

3 4

0,4 0,3 0,2 0,1 F, %

0 КИН 0

20

40

60

80

100

При изменении ионного равновесия в системе «водаглинистый минерал» реализуется основная особенность глинистых минералов – их способность к ионному обмену, приводящая к переупаковке их кристаллической решетки. Увеличение количества глин Кгл в коллекторе всего на несколько процентов снижает КИН с 0,6 до 0,2.

№1 август'2009

в

оссии иР фт е н

па с

о

0,5%

ра ту ук

Для более 50% запасов России (обводненные месторождения и низкопроницаемые коллекторы) необходимы технологии, которые не являются приоритетными для других стран.

Технологии

101


Технологии

№1 август'2009

Направления развития нефтегазовой наноиндустрии

102

Из изложенного следует, что уже сейчас видны следующие направления развития нефтегазовой наноиндустрии: 1. Снижение обводненности нефти с 85 до 60-70%. 2. Увеличение коэффициента извлечения нефти до 0,5-0,6. 3. Воздействие на глинистую составляющую пород. 4. Регулирование смачиваемости пород. 5. Воздействие на наноколлекторы. 6. Снижение энергозатрат на закачку, подъем и подготовку нефти. 7. Разработка месторождений газогидратов. 8. Утилизация и торговля газом в газогидратном состоянии. 9. Утилизация низконапорного и попутного нефтяного газа. 10. Стабилизация неустойчивых коллекторов. 11. Большерасходные нанофильтры. 12. Применение нанокомпозиционных материалов. 13. Гидрофобные наножидкости и нанореагенты. 14. Регулирование состояния нанокластеров ��яжелых углеводородов. 15. Упрочнение заколонного цемента при строительстве скважин. 16. Увеличение глубины переработки нефти. 17. Извлечение метана угольных пластов. 18. Экологическое улучшение работы всего нефтегазового комплекса.

1. Лаверов Н.П. Топливно-энергетические ресурсы // Вестник РАН, 2006, т. 76, № 5, с.398-408. 2. Доказанные запасы и добыча в странах мира // Oil&Gas Journal Russia, 2009, январь-февраль, с. 76-78. 3. Соловьянов А.А., Виницкий М.М. Приоритеты инновационной деятельности в нефтедобыче // Российский химический журнал, 1995, т.39, № 5, с.3-6. 4. Дияшев Р.Н. О тенденциях применения МУН в мире // Георесурсы, 2008, № 4, с.42-46. 5. Хавкин А.Я. Закономерность вытеснения нефти в пористых средах. Открытие № 80. Приоритет от 13.11.1989г. / РАЕН // Научные открытия. Сборник кратких описаний за 1998г., М.-Н. Новгород, 1999, с.53–54. 6. Хавкин А.Я. Гидродинамические основы разработки залежей нефти с низкопроницаемыми коллекторами // М., МО МАНПО, 2000, 525с. 7. Хавкин А.Я. Нанотехнологии нефтеизвлечения // М., Спутник, 2006, 16с. 8. Хавкин А.Я. Нанотехнологии в добыче нефти газа / под ред. членкорр. РАН Г.К.Сафаралиева // М., Нефть и газ, 2008, 171с. 9. Вахитов Г.Г. Нефтяная промышленность России: вчера, сегодня, завтра // М., ВНИИОЭНГ, 2008, 312с. 10. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований / под ред. Роко М.К., Уильямса Р.С., Аливатоса П. // М., Мир, 2002, 292с. 11. Шевченко В.Я., Шудегов В.Е., Плате Н.А. Концепция развития работ по нанотехнологиям // Белая книга по нанотехнологиям, М., ЛКИ, 2008, с.28-41. 12. Третьяков Ю.Д., Гудилин Е.А. Уроки зарубежного нанобума // Вестник РАН, 2009, № 1, с. 3-17. 13. Киреев В. Нанотехнологии: история возникновения и развития // Наноиндустрия, 2008, № 2, с.2-10. 14. Сумм Б.Д., Иванова Н.И. Коллоидно-химические аспекты нанохимии – от Фарадея до Пригожина // Вестник МГУ, сер. Химия, 2001, т. 42, № 5, с. 300-305. 15. Руководство для заявителя: 7 шагов для создания бизнеса // РОСНАНО, Интернет, www.rusnano.com. 16. Хавкин А.Я. Нанотехнологии нефтедобычи // Международный форум по нанотехнологиям 3-5.12.2008г., Сборник тезисов докладов научнотехнологических секций, т.2, М., РОСНАНО, 2008, с.508-510. 17. Романченко В. Российские нанотехнологии: Весна 2008 // Российские нанотехнологии, http://www.3dnews.ru/education/rusnano_spring2008. 18. Шевченко В.Я. Что такое нанотехнологии сегодня // Второе всероссийское совещание ученых, инженеров и производителей в области нанотехнологий, М., 15 мая 2008г., с.7-9. 19. Мелихов И.В. Физико-химия наносистем: успехи и проблемы // Вестник РАН, 2002, т. 72, № 10, с.900-909. 20. Исследования влияния глинистости коллектора на нефтеотдачу / Ахметов Н.З., Хусаинов В.М., Салихов И.М. и др. // Нефтяное хозяйство, 2001, № 8, с.41-43. 21. Хавкин А.Я. Уголь как наноколлектор природного газа // Наноявления при разработке месторождений углеводородного сырья: от наноминералогии и нанохимии к нанотехнологиям // Материалы конференции в Москве 18-19 ноября 2008г., ГД РФ, М., Нефть и газ, 2008, с.236-237. 22. Хавкин А.Я. Нанотехнологические инновации в газовой промышленности // Газовый бизнес, 2009, март-апрель, с.62-64. 23. Патрикеев Л.Н. Нанобетоны // Наноиндустрия, 2008, № 2, с. 14-15. 24. Активность наноструктур и проявление ее в нанореакторах полимерных матриц и в активных средах / Кодолов В.И., Хохряков Н.В., Тринеева В.В., Благодатских И.И. // Химическая физика и мезоскопия, 2008, т. 10, № 4, с.448-460. 25. Физико-химические свойства нефтяных дисперсных систем и нефтегазовые технологии // М.-Ижевск, Институт компьютерных исследований, НИЦ «регулярная и хаотическая динамика», 2007, 580с. 26. Сафаралиев Г.К., Севостьянов В.Л., Хавкин А.Я. Экологические девиденты нефтегазовой наноиндустрии // От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии, Вторая Всероссийская конференция с международным интернет-участием, Ижевск, 8-10 апреля 2009г., Тезисы докладов, Ижевск, ИжГТУ, 2009, с.122.

«Эффект лотоса» в автомобильной промышленности «Изучение и наблюдение природы породило науку». Цицерон

Цветок лотоса (лат. Nelumbo nucifera) (рис. 1) в буддизме издревле считается символом незапятнанной чистоты - его листья и нежнорозовые (синеватые) цветки даже в грязной тине водоемов остаются безупречно чистыми.

Балабанов В.И., эксперт РОСНАНО, д. т. н., профессор

Данный эффект наблюдается не только у лотоса, но и у других растений (кактус, капуста, камыш, водосбор, тюльпан и др.), а также у насекомых (например, крылья стрекоз и бабочек). Они наделены природой свойством защиты от различных загрязнений, в большей степени неорганического (пыль, сажа), а также биологического происхождения (споры грибков, микробов, водоросли и т.д.). В середине 70-х годов прошлого века немецкие ботаники Боннского университета (ФРГ) Вильгельм Бартхлотт (Wilhelm Barthlott) и Кристоф Найнуйс (Christoph Neinhuis) заинтересовались данным яв-

лением, в результате исследований ими было сделано важное научное открытие. Оказалось, что этот феномен объясняется особым наноструктурированным состоянием поверхности. Впоследствии это явление ими было запатентовано и названо в честь наиболее яркого представителя таких растений – Lotus-effect® (эффект лотоса). С помощью электронных микроскопов исследователями было обнаружено, что поверхности листьев, цветков и побегов покрыты тонкой внеклеточной мембраной – эпидермисом. Эпидермис листьев и цветков этих растений выделя-

№1 август'2009

версификации экспорта газа и возможности обеспечить газом отдаленные поселки. Фактически речь идет о создании газогидратной отрасли ТЭК [22]. Кроме того, применение нанотехнологий позволит утилизировать попутный нефтяной газ и низконапорный природный. Нефтеотдача определяется не только технологическими и техническими возможностями, но и экономической целесообразностью. Поэтому технологии снижения энергозатрат или повышение выручки в нефтегазовом комплексе, приводящие к повышению экономически достижимого КИН, также являются НТМУН. Применение НТМУН позволяет снизить затраты на закачку воды (при улучшении свойств призабойной зоны нагнетательной скважины), ликвидировать парафиновые пробки (что ведет к снижению нагрузки на электромотор штангового насоса), изменить свойства и структуру потока при водонефтеподготовке (что ведет к снижению температуры этого процесса и энергоэкономии) [8]. Использование нанобетонов [23, 24] может позволить упрочнить заколонный цементный камень при строительстве скважин. Большая роль нанотехнологий в нефтепереработке и экологии [25, 26]. Так, регулирование состояния многолетнемерзлых пород уменьшит аварийность скважин на севере. Нанотехнологии позволяют проводить экспресспроверку качества бензина, что уменьшит вредное влияние на здоровье людей.

Технологии

103


104

Технологии

Рис. 1. Цветки лотоса и капля воды на поверхности листа

Лотос-эффект не является каким-то случайным феноменом, он возник в результате эволюции и вызван необходимостью выживания растений. Наряду с неорганическими загрязнениями отрицательно воздействуют на живую ткань (происходит более высокий нагрев под солнечным облучением, проявляется действие кислоты и др.) органические формы в виде спор грибков, бактерий или водорослей.

ет воскоподобное вещество кутин, представляющее собой смесь высших жирных кислот и их эфиров, которые образуют на поверхности особую структуру (нанорельеф) в виде шипов (кристалликов) наноразмерной величины (рис. 2). Жироподобные вещества, входящие в состав липидов – природных органических соединений, участвуют в обмене It constitutes of an insoluble polymer (cutin) and soluble lipids, usually called "waxes".They are embedded into the polymer and are also present on the surface. между растениями и окружающей средой и являются одними из основных компонентов биологических мембран. Взаимодействие между твердыми телами и окружающей средой происходит почти исключительно в поверхностных слоях (межфазовой зоне), что справедливо также и для этих биологических систем. Биологические поверхности, созданные за миллионы лет в результате эволюции, являются максимально оптимизированными мультифункциональными системами. Они обеспечивают механическую стабильность, терморегулирование, контроль водно-солевого обмена, газовое регулирование и т.д. Постоянное загрязнение листьев растений нарушает в них многие биологические процессы, поэтому растения выработали специфический механизм защиты на наноуровне. Феномен самоочистки детально исследовался учеными и позволил открыть удивительные возможности природы защищаться не только от грязи, но также и от различных микроорганизмов.

Лотос-эффект не является каким-то случайным феноменом, он возник в результате эволюции и вызван необходимостью выживания растений. Наряду с неорганическими загрязнениями отрицательно воздействуют на живую ткань (происходит более высокий нагрев под солнечным облучением, проявляется действие кислоты и др.) органические формы в виде спор грибков, бактерий или водорослей. Лотос-эффект предотвращает появление патогенных субстанций на таких поверхностях: споры легко смываются при каждом дожде, а при отсутствии дождя нет и влаги как условия для жизнедеятельности, размножения и паразитирования спор. На оптимизированных поверхностях (например, листке или цветке лотоса) проявляются супергидрофобные качества, такие, что, например, мед и даже клей на водной основе не прилипают, а полностью стекают с та��ой поверхности. Степень увлажнения твердого тела описывается с помощью контактного угла α, входящего в формулу с поверхностной энергией σ на различных межфазных границах в соответствии с законом Кассье: cos α = (σт–г – σт–ж ) / σж–г, где σт–г – «твердое тело – газ»; σт–ж – «твердое тело – жидкость»; σж–г – «жидкость – газ». Нулевой контактный угол обеспечивает полное увлажнение (супергидрофильная поверхность), при котором капля воды стремится «растянуться» до состояния мономолекулярной пленки на поверхности твердого тела. Контактный угол

180° указывает на совершенную несмачиваемость (супергидрофобную поверхность), так как капля касается поверхности только в одной точке (рис. 3). Попавшая на поверхность листа капля воды стягивается за счет поверхностного натяжения к шару и при самых незначительных углах наклона свободно скатывается с него, унося с собой частицы загрязнений. При этом частицы загрязнений не проникают во внутреннюю часть капли, а равномерно распределяются по ее поверхности, т. е. даже гидрофобная субстанция удаляется каплей воды с гидрофобной поверхности. При рассмотрении условий, при которых реализуется «эффект лотоса» на наноуровне, механизм этого явления становится более понятным. С помощью закона Кассье можно объяснить, почему значение контактного угла для поверхности, а, следовательно, условие несмачиваемости (самоочистки) можно легко изменить, придав поверхности необходимый, в данном случае, наноразмерный рельеф. Представим массажную щетку, на зубьях которой лежит клочок бумаги, изображающий частицу загрязнений. Пятно «грязи» расположено только на самых вершинах зубьев, не соприкасаясь с поверхностью щетки (рис. 4б). Сила адгезии (прилипания) «грязи» обусловлена площадью поверхности взаимного контакта. Если бы поверхность была гладкой или имела макрорельеф, как на рис. 4а, то площадь контакта оказалась бы значительной и грязь удерживалась бы достаточно прочно. Однако из-за острых концов зубьев площадь контакта минимальна, и «грязь» как бы «висит на ножке». То же происходит и с каплей воды. Она не может «растечься» по остриям и поэтому стремится свернуться в шарик (рис. 4б). Аналогичное явление происходит с различными видами загрязнений и на восковых кристалликах, покрывающих листья лотоса. Поверхность соприкосновения загрязнений с поверхностью листа также крайне незначительна, и силы сцепления между каплей воды и частицей грязи оказываются значительно более высокими, чем между этой же частицей и восковым слоем листа. У загрязнения имеются две возможности: либо продолжать неустойчиво балансировать на шипах, либо «слиться» с гладкой ровной поверхностью движущейся водной капли и легко удалиться даже небольшим количеством воды, оставляя за собой чистую сухую поверхность. В соответствии с исследованиями Кассье защитные водоотталкивающие свойства оперения водоплавающих птиц в основном обусловлены их особой ребристой структурой, а не наличием на перьях

Рис. 2. Поверхность листа лотоса под электронным микроскопом

Рис. 3. Капля жидкости на супергидрофобной поверхности

σж-г Жидкость

σт-ж защитных жироподобных веществ, тогда как в случае с поверхностью листа лотоса эти свойства только дополняют друг друга. Известные многим своими возможностями легкого перемещения (скольжения) по поверхности воды водяные клопыводомерки (лат.  Gerridae) также используют это природное явление. Их тело и кончики ног покрыты не смачиваемыми в воде волосками, обеспечивающими, на первый взгляд, столь удивительные возможности. Так как лотос-эффект основан исключительно на физико-химических явлениях и не привязан только к живой системе, то самоочищающиеся поверхности технически можно воспроизвести для различных материалов и покрытий. Именно поэтому в последнее время проводятся интенсивные исследования по разработке и производству самоочищающихся или устойчивых к загрязнению изделий и покрытий в самых различных отраслях экономики. При этом формирование заданной наноструктуры поверхности может быть выполнено с помощью нескольких основных технологий: - создание («черчение») рельефа лазерным лучом или плазменным травлением; - анодное окисление (алюминия) с последующим покрытием специальными веществами; - придание формы и создание микрорельефа гравировкой; - покрытие поверхности слоем ме-

α σт-г

таллических кластеров, комплексами «поверхностно-активное вещество – полимер» или трехбочных сополимеров, самоорганизующихся в наноструктуры; - нанесение дисперсией наночастиц с морфологией, не образующей агломератов. Все они в той или иной мере могут быть отнесены к наноинженерии поверхности  (лат. ingenium – врожденная способность, дарование, ум, изобретательность) – научно-практической деятельности человека по конструированию, изготовлению и применению наноразмерных объектов или структур (поверхностей) с заданными (прочностными, триботехническими, самоочищающимися и т.д.) свойствами либо аналогичных объектов или структур, созданных методами нанотехнологий. Одна из основных проблем, которую еще предстоит решить, заключается в том, чтобы после формирования поверхности или нанесенные частицы, обладающие новым распределением по размеру и новой структурой, оказались стабильными по отношению к старению и факторам воздействия окружающей среды. Например, ультрафиолетовое излучение может инициировать окисление покрытия, что приводит к гидрофилизации поверхности за счет образования кислородсодержащих групп. Ученым удалось показать, что нанесение дисперсий гидрофильных частиц

оксида кремния размером несколько нанометров на твердые керамические поверхности приведет к самоорганизации наночастиц за счет электростатического отталкивания и минимизации свободной энергии поверхности. Полученные в результате модифицирования поверхности обладают пониженным для гидрофильных жидкостей краевым углом смачивания, что улучшает стекание и увеличивает скорость высыхания после очистки. Основываясь на этих и других принципах, в 1999 г. немецкая компания «Nanogate Technologies GmbH» из Саарбрюккена победила в конкурсе на разработку самоочищающегося покрытия для керамики «WunderGlass», объявленном концерном «Duravit AG». На выставке CEVISAMA-2000 в Испании был показан еще один продукт – покрытие для плитки «Sekcid», разработанное фирмой в результате стратегического партнерства с испанским концерном «Torrecid S.A.» – одним из мировых лидеров в сфере производства фритты (керамических сплавов) и глазури для керамической промышленности. Наиболее широкое применение технологии на основе «эффекта лотоса» получили в автомобильной промышленности при нанесении и полировке лакокрасочного покрытия; специальной обработке остекления автомобиля; защитной водоотталкивающей и антибактериальной пропитке внутренней обивки и тентов; модифицировании резино-технических изделий и т. п. Внешний вид, качество и долговечность покрытия автомобиля, несомненно, являются отражением технического состояния всего транспортного средства. Благодаря широкому диапазону свойств и эффектов, достигаемых при помощи нанотехнологий, в том числе «эффекта лотоса», в настоящее время имеется возможность для обновления и защиты внешнего вида автомобилей при относительно низких затратах, что снижает расходы при эксплуатации и повышает ее рыночную стоимость при перепродаже. Немецкая фирма «Дуалес Систем Дойчланд АГ» одной из первых представила на проходившей в Ганновере всемирной выставке «ЭКСПО-2000» новую краску для автомобилей, обладающую самоочищающимся эффектом, для их мойки (даже сильно загрязненных поверхностей) просто достаточно полить водой. Более того, в настоящее время имеются разработки на основе нанотехнологий, позволяющие вообще обходиться без воды. На загрязненные поверхности автомобиля из баллона распыляется специальный состав, которой затем растирается салфеткой или полотенцем. В результате не только удаляется образовавшееся за-

№1 август'2009

№1 август'2009

Технологии

105


106

грязнение, но и осуществляется нанесение защитного самоочищающегося покрытия, остающегося на поверхности более полугода. Установлено, что любую поверхность можно изменять от супергидрофобных до супергидрофильных свойств с помощью розеткообразных частиц пентоксида ванадия (V2O5), которые легко нанести с помощью струйного принтера (или ввести в основу полироли), и последующего облучения ультрафиолетом. При этом гидрофобные свойства вызываются межслойными воздушными полостями размером 2,1 нм. Ультрафиолет обеспечивает создание пар «электрон-вакансия», в которых в кристаллической решетке «дырки» реагируют с кислородом, образуя на поверхности кислородные вакансии, а электроны восстанавливают V5+ до V3+. В свою очередь, кислородные вакансии закрываются (поглощаются) водой, делая ее гидрофильной. При длительном нахождении частиц в темноте происходит утрата ими своих гидрофильных свойств за счет замещения воды кислородом. Начиная с 2003 года легковые автомобили Mercedes-Benz серий E, S, CL, SL и SLK покрыты прозрачным лаком с наноразмерными (около 20 нм) керамическими частицами, созд��нными на основе нанотехнологий, которые в процессе высушивания в лакокрасочном цехе отвердевают, образуя на поверхности лакового покрытия чрезвычайно плотную сетчатую структуру. Если обычный лак представляет собой длинные молекулярные цепочки связующего вещества с большими расстояниями между перекрестно-сшивающими агентами, то структура нанолака - это разветвленная сеть перекрестных межмолекулярных связей в сочетании с керамическими наночастицами. Благодаря этому в три раза повышается прочность (износостойкость) лака и обеспечивается более интенсивный и долговечный блеск покрытия. Автомобили Mercedes-Benz с лакокрасочным покрытием на основе нанотехнологии отмечены наградой на специализированной выставке «Automechanika» как «самые легкомоющиеся автомобили 2004 года». В настоящее время в области разработки и применения соответствующей нанотехнологической продукции для автомобильной промышленности основная конкуренция развернулась между американскими компаниями PPG, Dupont и Nanovere, а также частично немецким концерном BASF. Так, еще в 2002 году американская компания PPG Industries Inc. представила на автомобильном рынке первое высоко устойчивое керамическое самоочищающееся покрытие – CeramiClear® Clearcoat.

Технологии Для самоочищающейся поверхности фирма использует диоксид титана (TiO2). Его свойства таковы, что покрытие из данного вещества не только окисляет и расщепляет грязь, но вдобавок нейтрализует различные запахи и убивает микроорганизмы. На практике это приводит к тому, что износоустойчивость лакового покрытия возрастает – покрытые лаком нового типа машины сохраняют блеск на 40% дольше, чем окрашенные обычной краской. Такому заключению предшествовали четыре года экспериментов и 150 окрашенных новой краской «тестовых» автомобилей. В сушильной камере при температуре 140°С молекулярные цепи «нанолака» вытягиваются, а покрытие становится прочнее «традиционного» в несколько раз. Для повреждения «нанопокрытия» потребовалось усилие 20 мН, тогда как обычное деформировалось уже при 7 мН. Другим направлением использования нанотехнологий в автомобильном машиностроении является исключение эко-

H2O

a)

H2O

б) Рис. 4. Положение капли воды на а) макро- и б) наноповерхности

логически вредных красок, содержащих различные растворители, которые выбрасываются в атмосферу во время процесса сушки. Эти проблемы решаются за счет использования порошковых покрытий вместо традиционных жидких покрытий на водной основе, которые становятся все более распространенными, поскольку не содержат летучих органических соединений. Как уверяют в компании DuPont, еще в начале 1990-х годов с активным привлечением последних «нанодостижений» они разработали принципиально новый экологически чистый порошковый материал на водной основе для покраски автомобилей. По словам разработчика, высыхание слоя такой краски при воздействии на него УФ-излучения не превышает десяти секунд. Аналогичные исследования проводятся и другими конкурирующими фирмами. Так, в 2006 году PPG создала собственный порошковый материал Clearcoat с характеристиками стойкости практически на уровне верхних значений для жидких красителей. С тех пор аналогичные покрытия быстро становятся стандартом в автомобильной промышленности. В настоящее время компания PPG работает над самовосстанавливающимся лакокрасочным нанопокрытии, позволяющем осуществлять саморемонт царапин и мелких потертостей (матовых поверхностей), возникающих при повседневной эксплуатации автомобиля, за счет его тепловой активации (УФ-излучения). Другая американская компания Nanovere также разработала одновременно устойчивую к царапинам и самоочищающуюся краску под названием Zyvere 2K Nanocoating, которая уже была испытана на переднем бампере автомобиля Cadillac CTS-V. При испытаниях автомобиль на некоторых участках трека разгонялся до 320 км/час, но загрязнений или появления царапин на бампере не наблюдалось. Новое нанопокрытие из наночастиц диоксида кремния (SiO2) для кузовов ав-

2

H2O 3 Рис. 5. 4 Схема осуществления «эффекта лотоса»: 1 – нанопокрытие; 1 2 – капля жидкости (воды); 3 – загрязнение; 4 – поверхность (стекло, краска, керамика и т.д.)

томобиля (может также применяться для окраски колесных дисков, самолетов или кораблей), как уверяют разработчики, на 53% более стойкое к появлению царапин и за счет самоочистки («эффекта лотоса») на 60% – к образованию на нем различного рода загрязнений (грязь, пыль, масло, вода и лед). Другим направление применения нанотехнологий является разработка, представленная нанотехнологами компании Nissan. Они придумали так называемое «парамагнитное» покрытие, представляющее собой уникальный полимер из частиц оксида железа. Под воздействием электрического тока эти частицы меняют способность отражать свет, таким образом, меняется цвет автомобиля. Цветовая гамма зависит от плотности частиц оксида железа и силы прилагаемого тока (подаваемого на них напряжения.). Изменить цвет машины можно будет одним нажатием на кнопку в любое время, в зависимости от настроения, погоды или времени суток. Например, в ночное время цвет автомобиля можно оставить белым, в снегопад или при интенсивном движении красным, а при плохом настроении - темно-серым и т.д. Однако как только будет выключено зажигание, окраска машины моментально примет свой исходный цвет – белый, что создаст определенные сложности по их идентификации как самими владельцами (например, на парковке, так и службами автоинспекции). Предполагается, что «хамелеоны» от Nissan должны появиться в продаже уже к 2010 году. При необходимости «нанопокрытие» сможет также заблокировать проникновение радиосигналов заданных частот в салон автомобиля для защиты от прослушивания со стороны каких-либо спецслужб или конкурентов. С другой стороны, в процессе эксплуатации автомобиля поверхность лакокрасочного покрытия неизбежно окисляется и повреждается, покрываясь царапинами, микротрещинами, сколами, рисками и т.д. Это результат механических повреждений, воздействий агрессивных веществ, солнечного излучения и перепадов температур. Сохранить лакокрасочное покрытие кузова позволяют полироли и различные средства защиты. Особое место среди них занимают современнейшие разработки в области нанотехнологий, например, нанополироли для лакокрасочного покрытия и остекления автомобиля, в том числе реализующие «эффект лотоса». Автомобильная нанополироль, реализующая эффект лотоса, – в большинстве случаев двухкомпонентный препарат автохимии, состоящий из подготовительной жидкости (растворителя) и собствен-

Нанопокрытие из наночастиц диоксида кремния (SiO2) для кузовов автомобиля, как уверяют разработчики, на

53% более стойкое к появлению царапин и за счет самоочистки («эффекта лотоса») на 60% – к образованию на нем различного рода загрязнений (грязь, пыль, масло, вода и лед). но полироли, представляющий собой смесь частиц наноматериала (алмаз, оксиды титана, кремния, вольфрама и т.д.) в специальной среде из растворителей и наполнителей. Предназначена для оптической маскировки локальных потертостей и царапин, восстановления первоначального цвета и свойств лакокрасочного покрытия или остекления автомобиля, а также придания им самоочищающихся свойств. В 2008 году японскими учеными была создана специальная полироль, полностью состоящая из жидкой неорганической стеклянной структуры, которая не только защищает автомобиль от царапин во время мойки, но и восстанавливает и сохраняет яркость и насыщенность цвета кузова. На поверхности кузова полироль образует защитную стеклоподобную пленку, которая надежно выдерживает действие различных кислот, грязи и обладает водоотталкивающими свойствами («эффектом лотоса»). Нанопрепараты для остекления автомобилей выпускаются двух видов: специальных защитных водоотталкивающих пленок и двухкомпонентных полиролей, состоящих из эффективных растворителей и собственно нанопрепарата.

На рис. 5. представлен механизм «самоочищения» стекла автомобиля 4 после соответствующей нанотехнологической обработки. (нанополиролями или наноленкой). Поверхность 1 модифицирована таким образом, что капля воды 2 катится по ней, собирая загрязнения 3, тогда как на гладкой поверхности, наоборот, капля воды, сползая, оставляет грязь на месте. Гидрофобное покрытие для остекления автомобиля в виде пленок уже используется в автомобильной промышленности при производстве серийных машин – оно наносилось на боковые стекла Nissan Terrano II. Подобное покрытие, хотя не создавало полноценного водоотталкивающего эффекта, но заметно уменьшало пятно контакта поверхности с каплями воды, благодаря чему во время дождя стекло оставалось достаточно прозрачным. При применении данной обработки вода, снег и грязь не удерживаются на поверхности стекла, а уносятся встречным потоком воздуха, а попавшие на стекло битум, растительные смолы, масляная пленка, прилипшие насекомые и т.д. легко удаляются дворниками – даже в самых тяжелых случаях. Вода, снег и грязь, которые летят из-под колес встречного транспорта, попадая на боковые стекла, меньше сокращают боковой обзор. Ночная видимость становится существенно лучше, а встречный транспорт ослепляет гораздо меньше. В результате водоотталкивающего эффекта и более прозрачного стекла повышается активная безопасность на дороге. Одновременно снижаются расходы на новые стеклоочистители, т. к. в среднем они почти в два раза реже выполняют свои функции. В заключение следует отметить, что в настоящее время в автомобильной промышленности находят применение и другие разработки на основе «эффекта лотоса», например, препараты для защиты шин, антивандальные краски для общественного транспорта, незапотевающие стекла и зеркала, малозагрязнеющийся бактерицидный текстиль для салона автомобиля, ненамокающие тентовые покрытия и другие.

1. Der Lotus-effect. Http://www.nees.uni-bonn.de/bionik.htm (Эффект лотоса). 2. Aryeh Ben-Na'im Hydrophobic Interaction Plenum Press, New York (ISBN 0-306-40222-X). 3. Cassie A.B.D., S. Baxter, Trans. Faraday Soc., 1944, 40, 546. 4. UV-Driven Reversible Switching of a Roselike Vanadium Oxide Film between Superhydrophobicity and Superhydrophilicity Ho Sun Lim, Donghoon Kwak, Dong Yun Lee, Seung Goo Lee, and Kilwon Cho J. Am. Chem. Soc.; 2007; 129(14) pp 4128 - 4129; (Communication) DOI:10.1021/ja0692579. 5. Балабанов, В.И. Нанотехнологии. Наука будущего. М., Эксмо, 2009. – 248 с. (ISBN 9785-699-30976-4).

№1 август'2009

№1 август'2009

Технологии

107


Технологии

Технологии

выращивания растений Вахрушев А.В.,

Аликин В.Н.,

д.ф.-м.н., профессор

д.т.н., профессор

Голубчиков В.Б., Федотов А.Ю., к.т.н.

к.ф.-м.н

В статье представлено описание наноаэрозольной биотехнологии питания растений. Приведены результаты экспериментальных исследований и многоуровневого математического моделирования, позволившего многогранно изучить поведение наноаэрозольной регулируемой газовой среды: формирование, движение, интеграцию и дезинтеграцию систем наночастиц в газовой фазе в зависимости от термодинамических условий среды.

№1 август'2009

Введение

108

Задача уменьшения техногенного воздействия на окружающую нас природу, в том числе и при производстве овощей и зеленных культур в условиях закрытого грунта, чрезвычайно важна. Тепличные технологии, с одной стороны, в течение всего года обеспечивают производство овощей и других культур с набором необходимых для жизнедеятельности человека комплексом микро- и макроэлементов. С другой - они предполагают использование минеральных удобрений в виде корневых и внекорневых подкормок для интенсификации производства. При этом, несмотря на переход тепличных хозяйств на капельный полив и малообъемный способ агротехники, концентрации различных соединений тяжелых металлов, радиоактивных и отравляющих веществ в грунте достигают предельных значений после 2-3 летней эксплуатации. После этого встает вопрос замены грунта, в ряде случаев характеризуемого по 1-2 классу опасности, на свежий. А это сотни и тысячи тонн. Одновременно возникает и проблема утилизации бывшего

в употреблении грунта, так как просто вывезти его и складировать под открытым небом не представляется возможным из-за образования пылевых фракций вышеуказанных соединений. При дожде, во время снеготаяния и вместе со сточными водами растворимые в воде вещества проникают в почву и в водные источники. Вышесказанное подтверждает актуальность поиска новых способов питания растений с целью уменьшения воздействия на грунт. В этом плане весьма перспективными являются технологии подкормки растений из газовой фазы, так как растения получают значительную долю питательных веществ (до 80%) через лист и стебель. Следует отметить, что регулируемые газовые среды уже достаточно давно используются при хранении овощей и фруктов.

Основы нанотехнологии питания растений из газовой фазы НПФ “НОРД” разработана новая биотехнология с использованием наночастиц для производства экологически чистых овощей в закрытом

грунте [1]. Суть метода заключается в создании специальной регулируемой газовой среды [2], содержащей наночастицы основных макро- и микроэлементов, которые свободно проникают в листья и стебли растений, обеспечивая их метаболическую активность. Регулируемая газовая среда представляет собой набор неорганических соединений в виде аэрозолей – газовой фазы и твердой фазы, влияющих на биологические объекты. Это сложная среда, имеющая специально подобранные концентрации различных неорганических соединений в виде наночастиц. Источником газовой среды являются продукты самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, формирующиеся при горении твердотопливных составов. На рис. 1 представлено использование крупногабаритного газогенератора в промышленной теплице. Частицы твердой фазы РГС со временем оседают на поверхность растения, и их наноразмерность позволяет им проникать в устьица, клетки и межклеточные пространства. Исследования показали высокую эффективность данной технологии - увеличение концентраций всех веществ в листе в 2 и более раза в результате 2-часового воздействия РГС. Результаты представлены в табл. 1. Использование данной технологии при выращивании различных овощных и зеленных культур в тепличных хозяйствах России, Белоруссии, Украины и Китая показало, что регулируемая газовая среда положительно влияет на метаболизм растений: повышает урожайность и устойчивость к болезням, улучшает вкусовые качества продукта и снижает содержание вредных веществ (в частности, нитратов в 10 раз), продлевает срок вегетации и т.д. Кроме того, применение такой технологии примерно в 2 раза сокращает количество минеральных удобрений, вносимых в корневую

Таблица 1.

Концентрация основных веществ в листьях Культура

№ п.п

1

2

1

2

В, %

Cu, %

Mn, %

Контроль

37,5

12,4

60,0

0,80

6,80

Применение РГС

74,0

43,0

43,2

11,9

7,50

Контроль

33,3

11,5

35,5

0,60

8,75

Применение РГС

72,6

50,8

45,9

11,9

7,50

Контроль

45,0

9,30

17,5

4,70

5,20

Применение РГС

67,2

29,1

14,3

14,0

4,00

Контроль

30,0

8,30

15,9

0,80

3,18

Применение РГС

70,5

24,0

27,0

4,30

3,80

4. Вариант 2. Черенковые регенеранты от исходных (контрольных) укорененных растений подвергались обработке в первые сутки и через сутки в течение 11 дней. 5. Вариант 3. Растения варианта 1 после предварительной однократной обработки аэрозолем «Парник» были расчеренкованы в ионообменный субстрат «Трионит» и затем подвергались обработке аэрозолем через сутки в течение 11 дней, как и в варианте 1. Все регенеранты в контроле и опыте были высажены на глубину 1,8 - 2,0 см с густотой посадки 4х4 в полистирольные прозрачные емкости площадью 11х11х9 см. Согласно условиям эксперимента, опытные регенеранты выдерживались в климатической камере закрытого типа с регулируемыми параметрами света и температуры в атмосфере аэрозоля при и после сжигания указанной выше концентрации в течение 2 часов. В центре камеры располагал-

Рис.1 Схема использования крупногабаритного газогенератора (1): а) общий вид промышленной теплицы, б) наноаэрозольная газовая среда (2), окружающая тепличные растения (3)

Mo, %

K, %

ся тигель с навеской 0,220 г препарата «Парник», препарат поджигался, и растения в течение 2-х часов находились в аэрозоле на площади 1,2 кв.м. Затем целлулоидные контейнеры с опытными растениями переносились к контрольным, размещенным на модулях биотехнического комплекса (рис.2). В качестве источника освещения были использованы лампы высокого давления ДнаТ-400 с интенсивностью светового потока 10 ± 2 тыс.лк. и люминесцентные лампы ЛБ–80 с той же интенсивностью. Обработка опытных растений минеральным комплексом «Парник» проводилась с частотой через сутки. В ходе морфометричесих экспериментов изучалась динамика роста регенерантов картофеля в условиях микроклонального размножения в пролонгированной культуре по морфометрическим характеристикам. Перед каждой аэрозольной обработкой проводились съем морфометрических параметров, наблюдения за укоренением черенковых эксплантов по вариантам, результаты которых отражены в табл. 2 Как видно из таблицы, существует сортовая специфичность действия аэрозоля «Парник». Для сорта Дельфин и контроля сорта Лазурит к 7-м суткам все регенеранты были укоренены. При различных вариантах опыта наблюдалось замедление ризогенеза у сорта Лазурит на 1–2 суток. В варианте 3 при предварительной одноразовой обработке сорта Дельфин перед черенкованием обнаружено ускорение процесса ризогенеза, в результате которого все опытные регенеранты к 6-м суткам имели 100-процентное укоренение. Ускорение первичного ризогенеза регенерантов имеет принципиальное

№1 август'2009

Нанобиотехнология

систему. Экспериментальные исследования показали увеличение концентраций полезных веществ в листе растения в два и более раз после двухчасового воздействия “питательной” газовой среды. Рассмотрим некоторые результаты экспериментальных исследований. Меристемные растения, развивающиеся на безвирусной основе в среде Мурасиге–Скуго in vitro, были пересажены на ионообменный субстрат «Трионит», оптимально сбалансированный по минеральным элементам питания в условия in vivo. После адаптации растений в течение суток был начат эксперимент по изучению влияния аэрозоля «Парник» в концентрации 0,2 г/м3 на черенковые регенеранты картофеля раннеспелых сортов белорусской селекции Дельфин и Лазурит. Для определения первичного действия аэрозоля «Парник» эксперимент включал 2 контроля и 3 варианта опыта для каждого сорта: 1. Контроль 1 – без обработки. Представляет собой укорененные цельные растения сортов Дельфин и Лазурит в ионообменном субстрате «Трионит». 2. Контроль 2 – без обработки. Представляет собой регенеранты (верхушечные черенки), укореняющиеся на ионообменном субстрате «Трионит», отчеренкованные одновременно с вариантом 2 опыта. 3. Вариант 1. Цельные растения из контроля 1, однократно обработанные аэрозолем «Парник» в количестве 0,2 мг/м2, высаженные в ионообменный субстрат «Трионит», насыщенный по оптимуму элементами минерального питания.

109


Технологии

Технологии

6-е

7-е

12,50

18,75

100

25.00

50,00

100

Вариант 3

56,25

100

Контроль 2

0

0

Контроль 2

Вариант 2

0,1625

0,6568

Вариант 3

0 0

6,25 25,00

8-е

9-е

100 43,75 93,75

75,0

100

100

№1 август'2009

Рис. 2. Развитие контрольных и опытных регенерантов картофеля на модулях биотехнического комплекса под искусственным освещением лампами ЛБ–80.

110

значение для технологических регламентов и технологии круглогодичного производства картофеля. При изучении динамики скорости роста получены достоверные данные, показывающие очевидное опережение в ростовых процессах регенерантов сорта Дельфин, обработанных аэрозолем, к 12 суткам наблюдения относительно контроля (рис. 3). Для сорта Лазурит скорость роста и высота растений к этому времени наблюдения выражены слабее. Наблюдения за скоростью роста и морфометрическими показателями продолжаются. Учитывая, что одним из компонентов аэрозольного препарата «Парник», при сгорании которого выделяется СО 2, являющийся источником обеспечения фотосинтетических процессов, проведены изучения фотосинтетической активности листьев контрольных регенерантов и вариантов, обработанных аэрозолем. Для характеристики фотосинтетических процессов использовали определение скорости затухания переменной флуоресценции хлорофилла, отражающей фотохимическую активность (ФХА). Полученные результаты свидетельствуют о наличии эффекта влияния предварительной обработки

перед черенкованием и последующих обработок препаратом «Парник» на активность фотосинтетических реакций регенерантов. В частности, обнаружено, что через 2 ч. после обработок препаратом во 2-м варианте ФХА возрастала, после 3-ей обработки и после 4-й оставалась на этом же уровне. В 3-м варианте активность после 3-ей обработки оставалась на уровне 2-й, после 4-й обработки значительно снижалась, но после 5-й снова возрастала (рис. 4). При сравнении кинетических кривых, наблюдаемых через 4 ч. после обработки, во 2-м варианте ФХА возрастала после 3-й обработки, но после 4-й уменьшалась; в 3-м варианте – возрастала после 4 обработки и несколько снижалась после 5-й (рис. 5). Аналогичные исследования были проведены на сорте Лазурит (рис. 6). Но данные, полученные нами, несколько отличаются от результатов, полученных на сорте Дельфин, что свидетельствует о том, что, скорее всего, эти сорта различаются чувствительностью к исследуемому препарату. Регенеранты картофеля сорта Лазурит более чувствительны к препарату, т.к. реагировали уже на 2-ю обработку увеличением ФХА.

ь

Контрол

0.8

2 Вариант 3 Вариант

10

0.7 0.6

8.0

0.5

6.0

0.4

4.0

0.3

2.0 0.0

6

4

1

12

10

8

14 Сутки

0.1

II

5 об. 4 об.

Вариант

3 об.

0.0

2 об.

Рис. 6.

Фотосинтетическая активность листьев регенерантов сорта Лазурит через 2 часа после обработки аэрозольным препаратом «Парник»

Фотосинтетическая активность листьев регенерантов сорта Дельфин через 4 часа после обработки аэрозольным препаратом «Парник»

0.8

0.8

0.7

0.7

0.6

0.6

0.5

0.5

0.4

0.4

0.3 ь

Контрол

0.2

I

0.1

II

5 об. 4 об.

Вариант

3 об.

0.0

I

1 об.

Рис. 5.

0.3

ь

Контрол

0.2

2 об.

ь

Контрол

0.2

I

0.1

II

5 об. 4 об.

Вариант

3 об.

0.0

2 об.

1 об.

1 об.

Рис. 7.

Рис. 8.

Содержание биологически активных веществ в растении

Изменение числа наночастиц во времени ь

Контрол

С

ение РГ

Примен

200

80

N

np

70 60

150

50 100

40

50

20

30

Витамин РР

0

Витамин С

10 0 0

процентов от общей массы системы. Поэтому расчет выполнялся для газовой смеси, включающей: кислород O2 , углекислый газ СО 2, воду Н 2О , окислы магния MgO, азота N2 и K2СО3. Расчет объединенных силовых полей атомов и молекул включал: пространственную структуру молекул; радиус Ван-

10

20

30

40

50

60

70

80 t, nc

дер-ваальсовых взаимодействий; электростатический потенциал атомов; общую плотность заряда. Рассмотрим результаты расчетов начальной стадии образования наночастиц в газовой среде при консолидации молекул. С этой целью исследуемую газовую смесь помещаем внутри

№1 август'2009

% укоренения черенков (сутки) 5-е

Вариант 2 Лазурит

Масса черенкового регенеранта, г

Фотосинтетическая активность листьев регенерантов сорта Дельфин через 2 часа после обработки аэрозольным препаратом «Парник»

Высота регенерантов по суткам наблюдения к возрасту развития 12 суток

Ft/Fm, отн. ед.

Дельфин

Вариант

Рис. 4.

Рис. 3.

Ft/Fm, отн. ед.

Сорт

процессов, происходящих в регулируемой газовой среде, выполненным с помощью программного комплекса численного моделирования. Теоретический анализ процессов в газовой регулируемой среде включает: расчеты структур молекул исследуемой газовой смеси и численные исследования процессов эволюции исследуемой газовой смеси при охлаждении. Полный комплекс расчетов изложенной выше бионанотехнологии включает следующие задачи (рис. 8): 1. Расчет процесса движения газовой смеси от источника ее создания по пространству, в котором находятся растения. 2. Расчет конфигурации молекулярных образований, содержащих указанные элементы. 3. Расчет процесса объединения атомов и молекул в наночастицы при охлаждении газовой смеси до нормальной температуры. 4. Расчет процесса движения наночастиц в газовой смеси. 5. Расчет процесса осаждения наночастиц на растения. 6. Расчет процессов проникновения наночастиц во внутренний объем растения с поверхности. 7. Расчет процессов движения наночастиц внутри растения по микроканалам и порам, по межклеточному и клеточному пространствам. 8. Расчет процессов разложения наночастиц внутри растения на составляющие молекулы и атомы. В рамках данной статьи рассмотрим два этапа. На первом - рассчитывалась структура и форма исходных молекул методами квантовой химии, описанными в предыдущих главах. При этом исходными данными являются: химическая формула молекулы; количество связей между атомами в молекуле и их длина; электростатический заряд атомов в молекуле; углы между связями в молекуле (для молекул, содержащих не менее, чем 3 атома) и другая информация о расположении атомов молекулы относительно друг друга в пространстве. Детальная методика расчетов приведена в работах [3-7]. Второй этап расчета процессов в газовой смеси осуществлялся методом молекулярной динамики. Газовая смесь состоит из 18 молекул разного типа с определенным соотношением массовых долей. Однако в расчетах достаточно учитывать только 6 компонентов газовой смеси, так как они составляют по массе более 99

Высота, см

Скорость укоренения регенерантов картофеля сортов Дельфин и Лазурит

Полученные результаты свидетельствуют о чувствительности регенерантов картофеля к исследуемому препарату. При проведении дальнейших фотосинтетических исследований в процессе вегетации до получения конечного урожая (мини-клубней) картофеля будет изучена динамика вызываемых изменений и определена эффективность использования аэрозольного препарата «Парник» в технологии круглогодичного получения мини-клубней картофеля в закрытых помещениях. Для выявления действия РГС в качестве стрессоустойчивого фактора были проведены серии сравнительных экспериментов с определением активности ферментов, являющихся антистрессовыми маркерами (в нашем случае - фермент пероксидаза). Изменение активности пероксидазного комплекса проявляется при действии стрессовых факторов среды и указывает на включение регуляторного механизма защиты клеток. Как показали исследования, использование РГС способствует активации иммунной системы всего растительного организма, активизирует метаболические процессы. Воздействие РГС приводит к существенному повышению пероксидазной активности. Формирование иммунитета повышает стойкость к заболеваниям и позволяет сократить использование агрохимикатов и пестицидов для борьбы с различными заболеваниями растений. Все это позволяет растению максимально использовать энергию, накопленную в процессе фотосинтеза на свое развитие. Плодоношение растений начинается на 12 дней раньше, вегетационный период продлевается на 20-30 дней. Повышается урожайность растений. Самое главное - при использовании технологии РГС в закрытом грунте в растениях резко (до 10 раз) снижается содержание радионуклидов, тяжелых металлов, вредных веществ, в том числе и нитратов. Одновременно, что не менее важно, в растениях увеличивается содержание биологически активных веществ, столь необходимых человеку (рис. 7). Растения, полученные с использованием РГС, – это не только чистые, с повышенным содержанием биологически активных веществ (витаминов) продукты питания. Это важный фактор, помогающий формировать здоровье нации. Экспериментальные исследования дополнены теоретическим анализом

Ft/Fm, отн. ед.

Таблица 2.

111


112

расчетной периодической ячейки длиной L=220 нм (нанометров), радиусом R=32 нм. Рассматриваемая система содержит 8850 атомов, объединенных в 3500 молекул. Количество молекул разного типа в составе газа определяется пропорционально их массовой доле в газовой смеси. Для начала расчета задачи методом молекулярной динамики используем структуру молекул, входящих в газовую смесь, полученную на первом этапе, и задаем координаты и скорость атомов всех молекул. Начальные координаты молекул задаем, исходя из равномерного распределения молекул газовой смеси и случайного их перемешивания в пределах расчетной ячейки. Модули начальных скоростей молекул вычисляем согласно распределению Максвелла и начальной температуре T0=6000K. Затем газовую смесь в течение 1.1 нс (наносекунды) постепенно охлаждаем до температуры T0=3000K. Далее температуру системы поддерживаем постоянной на указанном уровне. На рис. 8 приведено изменение во времени числа наночастиц Nnp, возникающих в процессе охлаждения исходной газовой смеси. Из графика видно, что в начальный период времени (до 3 нс) в газовой смеси идет интенсивное образование наночастиц. Максимальное их количество Nnpmax=80 наблюдается при t = 4,3 нс (наносекунды). Необходимо отметить, что в этот период времени происходит также заметное колебание числа наночастиц. Это указывает на наличие протекающих одновременно, конкурирующих между собой процессов образования и распада наночастиц. К 55-ой наносекунде эти процессы затухают: новые частицы не образуются, а сформированные ранее объединяются. Поэтому число наночастиц плавно уменьшается во времени до 25. Однако, несмотря на уменьшение количества наночастиц, суммарный их объем увеличивается (рис. 9). Из рисунка следует, что объем наночастиц в начальный период времени увеличивается активно, затем скорость увеличения объема наночастиц уменьшается. Это также указывает на затухание процесса возникновения новых наночастиц. К 75-ой наносекунде рост объема наночастиц практически останавливается. Наличие процесса объединения наночастиц подтверждается увеличением со временем числа крупных наночастиц. На рис. 10 приведены гистограм-

Рис. 9.

Изменение во времени суммарного объема наночастиц 8

3

Ωs 10, nm

1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

10

0

20

30

40

50

60

70

80 t, nc

Рис. 10.

Изменение во времени распределения наночастиц по размерам

мы распределения наночастиц по размерам в различные моменты времени нс. Максимум этого распределения практически остается неподвижным; при уменьшении числа наночастиц растет количество более крупных наночастиц. Аналогичные зависимости наблюдаются и при рассмотрении массовых составляющих рассчитываемой системы. Содержание газовой фазы в течение первых 30-ти наносекунд уменьшается, а конденсированной – увеличивается; далее соотношение между данными фазами остается постоянным. Около 15% вещества системы превращается в конденсат, а 85% остается в газовой фазе. Анализ качественного состава конденсированных наночастиц показал, что основным их компонентом является калий. Калий в основной своей массе (95%) переходит в конденсированную фазу, и только 5% данного элемента остается в газовой фазе.

Главный вызов для России старые проблемы Нового Света

стр. 114

Заключение пр

NI

20

15

10

5

0 0

5

10

15

20

25

30

35

Dпр

Подводя итог, можно отметить, что результаты фундаментальноприкладных исследований по разработке и исследованию аэрозольных нанотехнологий, получаемых на основе горения высококонденсированных систем, позволили создать эффективную нанобиотехнологию выращивания растений. На наш взгляд, использование данной технологии позволит получить высокий экономический эффект, существенно повысить качество продукции и улучшить экологию производства овощей.

1. Аликин В.Н., Голубчиков В.Б., Соколовский М.И., Стрельников В.Н. Разработка аэрозольных технологий на основе топливных композитов // Материалы докладов Международной научно-технической и методической конференции (22-24 декабря 2004) «Современные проблемы технической химии», 2004 г.- C. 836. 2. Аликин В.Н. Пороха. Топлива. Заряды. Том II. Заряды народно-хозяйственного назначения / В.Н. Аликин, А.М. Липанов, С.Ю. Серебренников, М.И. Соколовский, В.Н. Стрельников. – М.: Химия, 2004. – 204 с. 3. Вахрушев А.В. Теоретические основы применения нанотехнологий в тепловых двигателях и установках. - Ижевск: ИПМ УрО РАН, 2008. - 212 с. 4. Vakhrouchev A.V., Golubchikov V.B. Numerical investigation of the dynamics of nanoparticle systems in biological processes of plant nutrition, 2007, Journal of Physics: Conference Series (61) 31–35. 5. Vakhrouchev A.V. Simulation of nano-elements interactions and self-assembling Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, v.14, 2006, p.p. 975-991. 6. Vakhrouchev A.V. Computer simulation of nanoparticles formation, moving, interaction and self-organization, 2007, Journal of Physics: Conference Series (61) 26-30. 7. Vakhrouchev A.V. Modelling of the nanosystems formation by the molecular dynamics, mesodynamics and continuum mechanics methods // Multidiscipline Modeling in Material and Structures.-Vol. 5, N. 2, 2009, pp. 99-118.

Нанотехнологическое сердце Европы стр. 120

№1 август'2009

№1 август'2009

Технологии

113


В мире

В мире

старые проблемы Нового Света

№1 август'2009

Когда речь заходит о науке и инновациях, мы обычно восхищаемся иностранной практикой, говоря сакраментальное «а вот в штатах...» Речь Президента США Барака Обамы перед Нациальной академией показала, что за океаном проблемы те же самые - бизнес не хочет финансировать науку, а молодые люди стремятся стать менеджерами. Тем не менее, в США четко понимают роль научного прогресса в новой «холодной войне», и эти задачи перед обществом озвучены. Реформа образования и мощное государственное финансирование науки должны придать новый импульс развитию. А проблему кадров можно решить за счет массированной «охоты за головами» в странах, где они не востребованы обществом. Предлагаем вашему вниманию речь Барака Обамы.

114

В апреле 1921 г. Альберт Эйнштейн впервые посетил Соединенные Штаты. Его международное признание росло - ученые со всего мира начали понимать всю глубину и важность его теорий специальной и общей относительности. Он присутствовал на одном из ежегодных собраний и после длинных речей других ораторов он, как рассказывают, сказал: «Только что я открыл новую теорию - теорию вечности». Я постараюсь учесть эту предостерегающую историю. Своим возникновением наш институт обязан неуемной любознательности и безграничной надежде, столь важным не только для науки, но и для эксперимента под названием Америка. Через несколько месяцев после ужасного поражения под Фредериксбургом, до победы под Геттисбургом, до взятия Ричмонда, когда судьба Федерации была неопределенной, президент Авраам Линкольн подписал указ об учреждении Национальной академии наук – в разгар гражданской войны. Линкольн не считал, что единственной целью нашей нации было лишь выживание. Он учредил эту академию, основал аграрные училища и начал работу над трансконтинентальной железной доро-

Барак Обама,

гой, считая, что мы должны – и здесь я цитирую - «добавить топливо человеческого интереса в огонь человеческой гениальности ради новых полезных открытий». Это история Америки. Даже в самые тяжкие времена, несмотря на жестокие лишения, мы никогда не впадали в пессимизм: мы никогда не отдавались на волю случая, мы сносили все тяготы, мы тяжело работали, мы искали новые рубежи. Сегодня мы сталкиваемся с гораздо более серьезными вызовами, чем прежде: медицинская наука, открывающая новые препараты и новые методы лечения заболеваний, но связанная с системой медицинского обслуживания, способной привести к банкротству семьи и коммерческие предприятия; система энергообе-

Президент США

Находятся те, кто заявляет, что вкладывать в науку это роскошь. Я с этим абсолютно не согласен. Наука более существенна для нашего процветания, нашей безопасности, нашего здоровья, окружающей среды и качества жизни, чем ранее.

Благодаря прогрессу недавнего времени не только в биологии, генетике и медицине, но и в физике, химии, компьютерных и технических отраслях, в ближайшие десятилетия мы будем обладать достаточным потенциалом для величайшего прогресса в сфере профилактики болезней. мя повести всех за собой. Поэтому сегодня я здесь, чтобы поставить эту цель. Мы выделим более 3% нашего ВВП на проведение научно-исследовательской деятельности. Мы не только достигнем, но и превысим уровень времен космической гонки, финансируя фундаментальные и прикладные исследования, создавая благоприятную среду для частных инноваций, поддерживая перспективные проекты в энергетике и медицине и повышая уровень знаний по математике и естественнонаучным дисциплинам. Это будет крупнейшим вкладом в научно-инновационную сферу в истории Америки. Только задумайтесь, чего мы достигнем: солнечные батареи, дешевые как краска; здания, отдающие потребленную ими энергию; компьютерные программы повышенной эффективности; протезы, настолько совершенные, что позволят вам снова играть на пианино; углубление знаний о народах, живущих вокруг нас, и о нас самих. Полстолетия назад мы шли по пути открытий, что предопределило наше процветание и успех как нации в грядущие полвека. Поддержка научноисследовательской деятельности обеспечит нам успех на следующие 50 лет. Тогда будущие поколения и дети наших детей,

Мы должны всегда помнить о том, что где-то в Америке какой-нибудь

предприниматель, ищущий кредит для открытия своего дела, может преобразовать целое производство, но не

может его получить.

оглядываясь назад, отдадут нам должное как поколению, принесшему прогресс и процветание в 21 век. Эта работа начинается с исторического решения о поддержке сферы фундаментальной науки и прикладных исследований как в лабораториях знаменитых университетов, так и в испытательных центрах инновационных технологий. При поддержке Конгресса, выполняя подписанный Указ о поддержке и реинвестировании, моя администрация уже осуществляет крупнейшие в американской истории вливания в отрасль фундаментальных исследований. Это важно именно сейчас, когда государственные и частные образовательные учреждения сталкиваются с недостатком финансирования. Это крайне необходимо для нашего будущего. Цитируя Ванневера Буша, советника президента Франклина по научной деятельности, я скажу: « Вложения в науку – это научный капитал». Научные исследования в области физики, химии или биологических процессов не окупаются за несколько лет или даже десятков лет. Но когда это все-таки происходит, успех разделяют все: и те, кто понес определенные затраты, и те, кто ничего не вкладывал. Вклад негосударственного исследовательского сектора в дело науки не велик, и поэтому государственный сектор должен приоритетно сосредоточиться на исследовательской деятельности – хотя риск велик, но велика и польза для нашей экономики, и отдача для общества. Никто не возьмется предсказать, какую практическую пользу принесет то или иное открытие: новые методы лечения или новые источники энергии; новые строительные технологии или жароустойчивые сорта злаковых культур. Благодаря прикладным исследованиям был открыт в свое время фотоэлектрический эффект и, как следствие, изобретены солнечные батареи. Благодаря прикладным исследованиям в области физики был изобретен метод компью-

№1 август'2009

Главный вызов для России

спечения, питающая нашу экономику, но представляющая опасность для нашей планеты; новые возможности, открывающиеся для нашей системы безопасности в условиях взаимосвязанности и открытости, существенных для нашего процветания; вызовы глобального рынка, когда биржевой игрок на Уолл-Стрит связан невидимыми нитями с домовладельцем на Мэйн Стрит, когда госслужащий в Америке связан с фабричным рабочим в Китае – это глобальный рынок, где мы сообща делим и успехи и невзгоды. В такой тяжелый момент находятся те, кто заявляет, что мы не можем себе позволить вкладывать в науку, что поддержка исследовательских проектов - своеобразная роскошь, диктуемая необходимостью. Я с этим абсолютно не согласен. Наука более существенна для нашего процветания, нашей безопасности, нашего здоровья, окружающей среды и качества жизни, чем ранее. Именно сегодня мы должны задуматься о фундаментальной роли науки и научных исследований. За последнюю четверть века доля ВВП, затрачиваемого на развитие естественных наук, уменьшилась почти вполовину. Мы неоднократно позволяли отменять налоговые льготы на исследования и эксперименты, столь необходимые для инновационного развития бизнеса. Наше школьное образование отстает от других развитых и даже развивающихся стран. По математике и естественным наукам наши студенты выглядят бледно на фоне своих сверстников из Сингапура, Японии, Англии, Нидерландов, Гонконга и Кореи, среди прочих. Согласно данным исследований, 15-летние американцы находятся по математике на 25-м, и по естественным наукам на 21-м месте по сравнению со своими ровесниками из других стран. Мы видели, как искажались данные научных исследований, а их результаты подпадали под воздействие политизированных идеологических установок. Мы знаем, что наша страна способна на лучшее. Полстолетия назад наша нация обязалась вести весь мир по пути научного и технологического прогресса; инвестировать в образование, научноисследовательскую деятельность, инженерное дело; достичь космоса и приобщить каждого гражданина к этой исторической миссии. Это было время крупнейших инвестиций в исследовательскую деятельность. С тех пор доля затрат на научно-исследовательскую деятельность неуклонно снижалась. Как результат, другие народы идут первыми по пути великих открытий. Я знаю, что плестись в конце - это не в американском характере. В нашем характере быть первым. И снова пришло вре-

115


В мире

В мире

глава промышленно-коммерческого отдела Королевского общества ученых химиков Великобритании

№1 август'2009

Марио Моустрас, глава промышленно-коммерческого отдела Королевского общества ученых-химиков Великобритании, уверяет в краткосрочности принимаемых администрацией мер финансовой поддержки американской науки. Он считает, что финансирование будет оказано в первую очередь тем перспективным проектам, которые были обойдены вниманием американских руководителей до прихода Обамы. Это, по мнению М. Моустраса, удержит европейских ученых от бездумной эмиграции в США. При этом отмечается огромная польза, которую могут извлечь из инициативы Б. Обамы ученые США и ЕС. Перед передовыми научными центрами открывается перспектива глобального сотрудничества в сфере научно-прикладных исследований и возможность осуществления совместных научно-исследовательских разработок. Следует отметить, что затраты на научную деятельность повышают не только США. Япония планирует выделять 1% своего ВВП на развитие научных технологий. Иран с 1998 г. десятикратно увеличил расходы на науку и прикладные дисциплины. Количество научных публикаций в Китае уже равно количеству таких публикаций в Британии.

116

терной томографии. А расчеты, используемые при спутниковой навигации, основываются на уравнениях Эйнштейна, изложенных более века тому назад. В дополнение к Указу о поддержке и реинвестировании составлен бюджет – различные его версии прошли уже Палату представителей и Сенат – предусматривающий увеличение объема финансирования сферы научных исследований. Мы удваиваем финансирование ключевых исследовательских центров, в т.ч. Национального научного фонда, как основной источник поддержки прикладной науки. Также Национального института стандартизации и технологий, поддерживающего широкий спектр научных исследований - от информационных технологий в сфере медобслуживания до измерения уровня вредных выбросов в атмосферу и до разработок усовершенствованной сети электропередачи и передовых производственных технологий. Принятый бюджет предусматривает увеличение в 2 раза финансирования Научного отдела при Министерстве энергетики, занимающегося разработками ускорителей, коллайдеров, суперкомпьютеров, мощных синхротронных и лабораторных комплексов для создания наноматериалов. И мы знаем, что результат научных исследований определяется тем инструментарием, который страна предоставляет в распоряжение своих исследователей. Но наши вложения не будут ограничиваться лишь мерами, предпринимаемыми правительством. Поддержка будет оказана научным лабораториям и рынку товаров и услуг. Поэтому взимаемый из налогообложения определенный процент финансирования будет направлен на

научно-экспериментальную деятельность. Каждый доллар, потраченный на науку, принесет два, если мы компенсируем компаниям затраты на разработку передовых идей и передовых технологий. Мы же из года в год лишь сокращали объем финансирования. Много раз я слышал от предпринимателей, что если такие отчисления будут осуществляться на постоянной основе, это позволит создавать новые рабочие места и обеспечивать экономический подъем. Во-вторых, ни в одной отрасли дополнительные вложения не имеют такой важности, как в разработках производства, использования и сбережения энергии. Поэтому мой кабинет предпримет беспрецедентные шаги по созданию энергосберегающей экономики 21 века, и вот почему во главе Министерства энергетики мною поставлен научный работник. Будущее нашей планеты зависит от того, насколько адекватны будут наши меры по борьбе с загрязнением атмосферы. Наше будущее как нации зависит от

Ричард Пайк, член Королевского общества ученыххимиков Великобритании Комментируя речь Президента США в Национальной Академии наук, член Королевского общества учных-химиков Великобритании Ричард Пайк с тревогой заметил, что между ситуацией, сложившейся в научной области в Соединенных Штатах, и положением науки в Великобритании много параллелей. В Соединенном королевстве, как и в США, наблюдается большой недостаток преподавателейспециалистов в определенных областях. По словам Р. Пайка, несмотря на заверения правительства привлечь к преподавательской деятельности еще 3000 учителей и специалистов, в которых так остро нуждается британская наука, это едва ли выполнимо в силу иных приоритетов руководства страны. Недостаток квалифицированных кадров будет ощущаться еще как минимум в течение пяти лет. По словам Р. Пайка, выполнение плана Обамы по стимулированию научно-исследовательской деятельности на территории США грозит Великобритании «утечкой мозгов» и потерей интеллектуальных ресурсов.

того, насколько мы готовы принять этот вызов и повести за собой иные народы по пути новых открытий. Ког��а Советский Союз запустил первый спутник чуть более полувека назад, американцы были шокированы. Русские опередили нас в космосе. У нас было тогда два пути: смириться с поражением или принять брошенный нам вызов. И как всегда, мы приняли этот вызов. Президент Эйзенхауэр подписал указ о создании НАСА и инвестициях в науку и математическое образование от школ до аспирантур. И через несколько лет, через месяц после своего выступления в 1961 г. перед ежегодным собранием Национальной академии наук, президент Кеннеди заявил на объединенной сессии Конгресса о готовности США отправить человека на Луну и вернуть его живым на Землю. Научная общественность приложила максимум усилий для достижения поставленной цели. И это привело не только к первым шагам человека на Луне, но и к гигантскому прорыву в развитии здесь, дома. Благодаря программе "Аполлон" были разработаны передовые технологии в области почечного диализа и гидроочистительных систем; сенсорные датчики для обнаружения опасных газов; энергосберегающие строительные технологии; огнеустойчивые ткани для пожарных и военнослужащих. Огромные инвестиции того времени - в науку и технологии, в образование и проведение исследований - создали мощный стимул для научного творчества, принесшего неисчислимую пользу. В этой аудитории присутствуют те, кто стал ученым благодаря тому решению. Мы должны снова повторить это. Вызовы, стоящие перед нашим поколением, такие, как энергозависимость от добываемого топлива, не могут ограничиваться запуском одного спутника. Перед нами стоят более сложные задачи, поэтому мы должны предельно сконцентрироваться на предстоящей работе. Но энергетика - это наш главный проект, важнейший проект нашего поколения. Поэтому я поставил цель для нашей страны - уменьшить к 2050 году выбросы парниковых газов более чем на 80%. Повышая уровень финансирования, обеспечивая гарантии займов и выделяя гранты на развитие инвестиционной деятельности, мой план восстановления создает условия для удвоения возможностей страны производить энергию из возобновляемых источников в ближайшие несколько лет. Всего один пример: благодаря финансируемым из федерального бюджета исследованиям и разработкам, стоимость солнечных батарей за последние три десятилетия уменьшилась в десять раз.

Киоши Курокава, профессор Национального института политических учений (Токио) Профессор Национального института политических учений (Токио) Киоши Курокава, комментируя речь президента Обамы, отметил, что это было четкое послание о намерениях США вырваться на передовые позиции в науке и технике. Одна из предпринимаемых мер, озвученных Бараком Обамой, – это выделение 3% ВВП на финансирование научно-прикладных исследований. Повышение образовательного уровня и углубление знаний в области математики и естественных дисциплин заявлено приоритетным направлением. Предпринимаемые меры основываются на данных исследований независимых исследовательских центров, предоставивших президенту Обаме свои рекомендации. По словам К. Курокавы, сейчас, во время финансового кризиса, особое значение имеет четкость и ясность президентского послания. Поэтому ученый рассматривает вопрос формирования бюджета Японии сквозь призму процессов, запущенных Обамой в области американской науки. В частности, К. Курокава предлагает учитывать при формировании бюджета необходимость создания новых рабочих мест в течение ближайших 2-3 лет, поддержки социальной инфраструктуры и системы здравоохранения, а также капиталовложений в инновационные отрасли производства, что принесет в будущем свои дивиденды. В то же время профессор подчеркнул, что для успеха действий правительства явно недостаточно и решение проблемы имеет комплексный характер. Возобновив работу в данном направлении, мы обеспечим конкурентоспособность технологий, направленных на использование солнечной энергии и производства других видов энергии, не обременяющих окружающую среду. Предложенный мною бюджет предполагает выделение 150 млрд. долл. для инвестирования на протяжении 10 лет в возобновляемые источники энергии и разработку мер по повышению эффективности энергозатрат. Будет поддержана деятельность НАСА по созданию новых космических систем для изучения процессов изменения климата, что рассматривается Национальным исследовательским советом в качестве приоритетной программы. И сегодня я впервые объявляю о начале финансирования новой инициативы, рекомендованной этой организацией, учреждении Агентства передовых исследовательских проектов в области энергетики, или ARPA-E.

Предложенный мною бюджет предполагает выделение 150 млрд. долл. для инвестирования на протяжении 10 лет в возобновляемые источники энергии и разработку мер по повышению эффективности энергозатрат.

Базисом для указанных мер является, что неудивительно, DARPA, или Агентство передовых исследовательских проектов в области обороны, созданное при администрации Эйзенхауэра как ответ на путник. В течение всей своей истории Агенство проводило исследования, связанные с высоким риском, но приносящие высокие результаты. Предшественник интернета, известный как ARPANET, технология "стелс", глобальная навигационная система - все они обязаны своим рождением работе в стенах DARPA. Поэтому ARPA-E будет также заниматься исследованиями, связанными с высокими рисками, но приносящими важные результаты. Моя администрация вплотную займется разработкой необходимых законодательных мер, направленных на ограничение выбросов парниковых газов в условиях рынка. Мы сделаем прибыльным использование возобновляемых источников энергии. Мы предоставим все ресурсы, необходимые нашим ученым в их деятельности на этом направлении. И я уверен, что мы найдем тот источник созидательной энергии, которым воспользуются сидящие в этом зале исследователи и предприниматели по всей стране. Мы сможем решить эту проблему. Таким образом, передовая страна в производстве чистой энергии в 21 веке будет лидером глобальной экономики 21 века. Я верю в то, что Америка может и должна быть такой страной. Чтобы быть лидером в глобальной экономике и обеспечить нашему бизнесу возможность роста и инноваций, а нашим семьям процветание, мы должны устранить недостатки нашей системы здравоохранения. Благодаря прогрессу недавнего времени - не только в биологии, генетике

№1 август'2009

Марио Моустрас,

117


В мире

118

и медицине, но и в физике, химии, компьютерных и технических отраслях - в ближайшие десятилетия мы будем обладать достаточным потенциалом для величайшего прогресса в сфере профилактики болезней. Поэтому моя администрация увеличивает финансирование Национальных институтов здоровья, включая 6 миллиардов долларов на проведение исследований раковых заболеваний, как часть долговременного проекта по увеличению наших усилий в деле исследований рака в два раза. Мы возвратим науке ее подобающее место. Я подписал исполнительный меморандум, где четко прописано: с приходом моей администрации закончились времена доминирования идеологии над наукой. Прогрессом нашей страны и ценностями мы обязаны свободе и открытости. Подрыв механизмов научного поиска означает подрыв нашей демократии. Это противоречит нашему образу жизни. Я хочу быть уверенным, что научные разработки базируются на фактах, а не наоборот. Мы уже открыли веб-ресурс,

позволяющий посетителям не только выдвигать свои идеи в этом направлении, но и участвовать в их детальной разработке и реализации. Этот небольшой шаг делает государственное управление более прозрачным, демократичным и открытым к участию граждан. В исследованиях проблем экологии необходимо добиться повышения вероятности прогнозов погоды, ввести новые технологии наблюдения за Землей из космоса, оптимизации методов землепользования, использования гидроресурсов и лесов, управления и сохранения прибрежных зон и рыбных промыслов. Мы должны работать вместе с нашими друзьями по всему миру. Наука, технологии и инновации быстрее приносят результаты и обеспечивают большую отдачу, когда идеи, затраты и риски делятся между всеми. Многие проблемы, с которыми нам помогут справиться наука и технологии, имеют глобальный характер. Это касается нашей зависимости от нефти, последствий изменения климата, угрозы эпидемий и распространения ядерного оружия. По этой причине моя администрация поддерживает расширение формата нашего участия в международной научнотехнической деятельности в тех областях, где это в наших интересах. В частности, мы собираем лидеров крупнейших экономических держав мира для совместного обсуждения стоящих перед нами проблем в области энергетики. Поскольку мы знаем, что прогресс и процветание будущих поколений зависит от того, что мы делаем для их образования, я объявляю о запуске проекта по поддержке образования в сфере математики и естественных дисциплин. Это – предмет моего беспокойства. Благодаря этому решению американские школьники в течение следующего десятилетия поднимутся по уровню знаний со средних позиций на верхние в математике и естественных науках. Мы знаем, что страна, опережающая нас сегодня в образовании, завтра опере-