Нанотехнологии как фактор конкурентоспособности и безопасности национальной экономики

Корпорация выделяет два вида рынков:

Рынки интеллектуальной собственности в сфере нанотехнологий Формирование рынка интеллектуальной собственности является на сегодняшний день одним из главных направлений развития российской рыночной экономики. В то время, когда во всем мире идет активная торговля результатами интеллектуальной деятельности, а продукция многих компаний отличается лишь товарными знаками, в России этот сегмент рынка только начинает развиваться. Во многих отечественных компаниях до сих пор не уделяется должного внимания работе в области интеллектуальной собственности, а, как показывает опыт наиболее динамично развивающихся фирм, обладание и грамотное управление сбалансированным пакетом объектов интеллектуальной собственности как раз и дает преимущество на рынке, ограничивая возможности конкурентов и, в конечном счете, обеспечивая компаниям возможность получать сверхприбыли. Это связано, в первую очередь, с открывающейся перспективой при помощи нематериальных активов увеличивать уставный капитал предприятий и фирм, интегрироваться с российскими и зарубежными партнерами путем создания совместных предприятий, продажи лицензий, уступки прав или вклада в уставный капитал, получать доход, не занимаясь напрямую производством (лицензионная торговля), ограничивать возможности конкурентов и др. Рынок интеллектуальной собственности и связанных с ним услуг можно условно разделить по следующим направлениям:

- создание объектов интеллектуальной собственности (разработка, патентование и регистрация объектов промышленной собственности, выявление «ноу-хау», авторские права);

- правовое сопровождение использования объектов интеллектуальной собственности на рынке (заключение договоров, защита прав патентообладателей, в том числе в Апелляционной палате, Высшей патентной палате, арбитражных судах и т.п.);

- оценка интеллектуальной собственности (при введении в хозяйственный оборот, при передаче всех прав или части прав на объекты интеллектуальной собственности, при определении авторских вознаграждений, расчете ущерба и др.);

- страхование интеллектуальной собственности (от риска потерь от юридического преследования, риска появления на рынке контрафактной (пиратской) продукции и др.).

Рынки готовых продуктов наноиндустрии

Перечислить все области, в которых возможно применение нанотехнологий, и, соответственно, все рынки готовых продуктов, довольно затруднительно. В основном, нанотехнологические продукты можно сгруппировать по следующим направлениям применения нанотехнологий:

- создание новых материалов с уникальными свойствами;

- разработка технологических процессов, позволяющих манипулировать веществом на нанометровом уровне;

- нанобиология и медицина;

- наноэлектроника.

Образование

Создание национальной нанотехнологической сети, формируемой в соответствии с Президентской инициативой «Стратегия развития наноиндустрии» (поручение Президента Российской Федерации №Пр-688 от 24.04.2007 г.), в качестве одного из факторов, обеспечивающих развитие нанотехнологий в Российской Федерации, предполагает значительное увеличение кадрового обеспечения организаций и предприятий наноиндустрии. Квалификация кадров должна определять и уровень проводимых исследований в этой междисциплинарной области, и качество производственных решений в области наноиндустрии, которая за ближайшие пять лет должна нарастить объем выпускаемой продукции в десятки раз по отношению к сегодняшнему дню. В государственной корпорации «Роснанотех» образовательная деятельность выделена в числе основных приоритетов. Это связано с тем, что Корпорация инвестирует средства в производственные проекты, близкие к внедрению, а это значит, что в ближайшее время неизбежно возникнет спрос на специалистов нового уровня: умеющих решать сложные технологические задачи, пользуясь актуальными исследовательскими методами и навыками работы на современном научно-технологическом оборудовании. 4 августа 2009 года наблюдательный совет РОСНАНО утвердил «Концепцию образовательной деятельности ГК «Роснанотех», согласно которой деятельность Корпорации в сфере образования нацелена на создание кадрового потенциала наноиндустрии и формулирование запроса рынка труда относительно квалификации кадров, необходимых для развития нанотехнологий. Приоритетными видами деятельности Корпорации в сфере образования в ближайшие годы станут:

- конкурсный отбор, разработка и апробация образовательных программ опережающей подготовки и переподготовки кадров для предприятий наноинудстрии, в первую очередь, для сотрудников компаний, получивших поддержку Корпорации, в целях своевременного обеспечения инвестиционных проектов Корпорации необходимыми кадрами;

- формирование и размещение в открытом доступе постоянно пополняемых электронных реестров лучших программ профессиональной подготовки и переподготовки российских и зарубежных образовательных учреждений, готовящих кадры для наноиндустрии, в том числе программ, разработанных при поддержке Корпорации;

- содействие формированию рынка квалифицированных специалистов для наноиндустрии посредством разработки профессиональных стандартов и сертификации образовательных программ;

- мониторинг и прогнозирование кадровой ситуации в наноиндустрии:

- поддержка перспективных образовательных проектов, связанных с развитием образовательного контента, внедрением современных образовательных технологий, адаптацией зарубежных образовательных ресурсов, использованием сетевого взаимодействия между российскими и ведущими зарубежными вузами, осуществляющими подготовку специалистов в области нанотехнологий, повышением квалификации преподавателей вузов и других учебных центров и др.

Задачи, поставленные в Концепции, будут решаться совместно организациями, входящими в состав национальной нанотехнологической сети, а также с широким кругом заинтересованных партнеров - участников инновационного процесса в сфере нанотехнологий.

Инфраструктурные программы

Развитие инфраструктуры определяется стратегическими задачами государства в области развития нанотехнологий и наноиндустрии в рамках перспективных направлений.

Центры исследований и разработок

К элементам инновационной научно-технической инфраструктуры относятся:

1. Центры коллективного пользования (ЦКП) уникальным оборудованием. Современная наука не может развиваться и достигать закрепленных государством целей, не имея материально-технической и приборной базы, состоящей в большей своей части из дорогостоящих уникальных установок и приборов. Такая база должна регулярно обновляться, а ее техническое обслуживание также требует постоянного финансирования и наличия квалифицированных специалистов. Ценность и необходимость уникальной приборной базы для решения задач приоритетных направлений развития науки, техники и технологий очевидны. Поставленная цель достигается путем решения задач, связанных с созданием и ресурсным обеспечением уникальных научных установок, сети центров коллективного пользования уникальным научным и экспериментальным оборудованием, в том числе на основе лизинга. На сегодняшний день можно с уверенностью констатировать тот факт, что разветвленная сеть центров коллективного пользования в России еще не создана, соответственно, все вопросы, связанные с формированием и функционированием сети центров коллективного пользования по-прежнему являются актуальными. Практическое решение обозначенных задач предполагает проявление инициатив органами государственной власти как на федеральном, так и на региональном уровнях, содержащих правовые, экономические и политические меры. Обеспечение воспроизводства и развития материально-технической базы организаций научно-технической сферы, создание центров коллективного пользования уникальным научным оборудованием и приборами - одно из основных направлений государственной инвестиционной политики Российской Федерации в сфере науки и технологий (утв. Распоряжением Правительства РФ 11.12.2002 . № 1764-р).

2. Лаборатории генерации новых знаний (для ведения в поисковом режиме научно-исследовательских работ, для продуктивного использования практически полезных профессиональных знаний, для использования доступных интерпретации хранилищ знаний для решения задач, для логического вывода новых знаний, необходимых для принятия решений в различных сферах человеческой деятельности)

3. Научно-внедренческие центры, обеспечивающие высокий уровень коммерциализации разработок и должные условия работ для научных, инженерных и предпринимательских коллективов. Корпорация может софинансировать развитие материально-технической базы центров исследований и разработок, принимать участие в создании, развитии, организации и мониторинге работы этих центров. В рамках программы «Лаборатория XXI века» Корпорация планирует участие в создании лабораторий нового типа, спроектированных и управляемых в соответствии с прогнозируемыми требованиями будущего, объединяющих усилия междисциплинарных коллективов, состоящих из ведущих ученых, технологов, инновационных менеджеров.

4. Некоммерческие институты развития

Корпорация принимает участие в софинансировании программ по развитию инфраструктуры некоммерческих институтов развития в случае значительной нанотехнологической направленности их деятельности.

5. Технопарки

Технопарки (В России формирование первой волны технопарков началось в конце 1980-х - начале 1990-х гг. Большая их часть была организована в высшей школе. Эти технопарки не имели развитой инфраструктуры, недвижимости, подготовленных команд менеджеров. Они, как правило, создавались в качестве структурного подразделения вуза и не были реально действующими организациями, которые инициируют, создают и поддерживают малые инновационные предприятия. В единичных случаях технопарки были образованы в форме ЗАО, которая дает возможность осуществлять гибкое управление при относительной независимости от базовой организации. Российские технопарки, за редкими исключениями, не выполняют функций инкубатора, а служат в первую очередь своеобразными «площадками безопасности», ограждающими находящиеся в них предприятия от агрессивной внешней среды. Сроки пребывания малых фирм в технопарке не ограничены и составляют на сегодняшний день в среднем около 10 лет (при международном стандарте в 2-3 года). Первый технопарк в Российской Федерации был создан в 1990 г. - «Томский научно-технологический парк». Затем их образование резко ускорилось: 1990 г. - 2 технопарка, 1991 г. - 8, 1992 г. - 24, 1993 г. -43. На сегодняшний день создано около 80 технопарков, преимущественно при вузах.

Перечень услуг, предоставляемых технопарками, или инновационно-технологическими центрами (по данным РА "Эксперт"):

- Предоставление производственных и офисных помещений в льготную аренду

- Информационные услуги малым предприятиям

- Консультационные услуги в области бизнес-планирования

- Содействие выполнению НИОКР и реализации их результатов

- Подготовка и переподготовка кадров для научно-технологического предпринимательства

- Организация семинаров, выставок, конференций и других мероприятий

- Оценка и правовая защита интеллектуальной собственности

- Разработка и реализация программ приоритетного развития регионов

- Помощь в поиске инвестиций и получении кредитов

- Содействие внешнеэкономической деятельности

- Предоставление стипендий студентам, работающим на малых фирмах

- Создание центров коллективного пользования оборудованием

- Создание новых предприятий по конкретным направлениям деятельности

Более успешен опыт создания технопарков не при образовательных учреждениях, а при промышленных предприятиях. В процессе реструктуризации производств крупный бизнес создает целые кластеры малых и средних компаний, которые используют инфраструктуру основного предприятия и сосуществуют с ним в рамках симбиоза, выступая как поставщики и подрядчики. Помимо этого, они начинают поставлять продукцию на другие предприятия. Тем самым создаются устойчивые индустриальные сети. Наибольших успехов в кластеризации добилась отрасль машиностроения (ОМЗ, Мотовилихинские заводы, КАМАЗ, АвтоВАЗ). На Уралмашзаводе (ОМЗ) развитием технопарка занимается Территориальная компания. В работе с предприятиями технопарка действует два принципа: принцип «одного окна» и гибкий подход к определению условий договора. Первый означает, что предприятия в Территориальной компании могут не только взять в аренду землю, здания и сооружения, но и договориться о пользовании услугами инфраструктурных компаний: энерго- и водоснабжением, охраной и благоустройством территорий, транспортными перевозками).

6. Особые экономические зоны

Особая экономическая зона - определяемая Правительством Российской Федерации часть территории Российской Федерации, на которой действует особый режим осуществления предпринимательской деятельности. (Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2005 г. N 116-ФЗ «Об особых экономических зонах в Российской Федерации», Статья 2. Понятие особой экономической зоны).

В соответствии с положениями Федерального закона от 22 июля 2005 г. № 116-ФЗ «Об особых экономических зонах в Российской Федерации»http://www.rosoez.ru/oez/oez_definition/ с изменениями от 3 июня 2006 г. в Российской Федерации могут создаваться особые экономические зоны трех типов: промышленно-производственные, технико-внедренческие и туристско-рекреационные.

Основными целями создания ОЭЗ являются:

- развитие обрабатывающих и высокотехнологичных отраслей экономики;

- производство новых видов продукции, развитие импортозамещающих производств;

- развитие туризма и санаторно-курортной сферы.

7. Бизнес-инкубаторы

Особого внимания заслуживают бизнес-инкубаторы, предназначенные для решения следующих задач:

- Оказание консультативной помощи начинающим малым фирмам по экономико-правовым и технологическим вопросам;

- Создание банка научных идей и передовых технологий;

- Организация инвестиционной системы, обеспечивающей создание и выживаемость фирм малого бизнеса в области науки и научного обслуживания;

- Трансфер передовых технологий в производство малых и средних предприятий.

Законодательство

Основными целями участия Корпорации в совершенствовании законодательства Российской Федерации являются:

1. На краткосрочном горизонте (2008-2010 годы):

Устранение законодательных препятствий и создание благоприятных правовых условий для деятельности участников инновационного процесса, формирования национальной нанотехнологической сети, стимулирование отдельных стадий инновационного процесса и запуск эффективной системы коммерциализации технологий в сфере наноиндустрии, развитие рынка интеллектуальной собственности в сфере нанотехнологий, стимулирование российских рынков продукции наноиндустрии; 

В рамках реализации концепции уже в этом году Корпорация примет участие в работе над проектом федерального закона, позволяющего государственным научным и образовательным центрам создавать малые наукоемкие коммерческие организации с целью коммерциализации результатов научно-технических и опытно-конструкторских разработок. Корпорация также направит свои усилия на совершенствование законодательства о венчурном финансировании инвестиционных проектов.

2. На среднесрочном горизонте (2011-2015 годы):

Создание развернутой системы правового регулирования рынков продукции наноиндустрии, обеспечивающей свободный оборот производимой продукции, безопасность и качество потребительских продуктов с использованием наноматериалов и нанотехнологий, защиту окружающей среды;

3. На долгосрочном горизонте (2015-2026 годы):

Актуализация и повышение эффективности нормативной правовой базы, обеспечивающей паритетное участие Российской Федерации в международном инновационном процессе в сфере нанотехнологий и наноматериалов.

Популяризация

Корпорация ведет открытую информационную политику, используя комплексный подход, основанный на видении инновационного процесса в целом. Задачи корпорации по популяризации и общественным коммуникациям делятся на три основных направления:

1. Популяризация отрасли нанотехнологий:

- Определение предметной области наноиндустрии как сферы научной и прикладной деятельности, повышение информированности общества о наноиндустрии, ее структуре и выпускаемой продукции;

- Увеличение стоимости брендов, поддерживающих продукцию наноиндустрии - информирование об уникальных потребительских свойствах, формирование доверия к продукции наноиндустрии, способствующее коммерческому успеху предприятий-участников инновационного процесса в наноиндустрии;

2. Коммуникационное сопровождение деятельности Корпорации:

- Информирование общественности о деятельности Корпорации - общая информация о деятельности Корпорации, ее стратегии и тактике, решениях Наблюдательного совета и Правления Корпорации, информация о выполнении крупных проектов, отчеты о деятельности Корпорации, другая общественно значимая информация;

- Информационная поддержка реализации компонентов стратегии Корпорации.

3. Содействие продвижению имиджа России в мире

- Содействие продвижению имиджа России в мире - деятельность по популяризации и общественным коммуникациям направлена на создание благоприятных условий для решения основной задачи Корпорации - завоевание Россией лидирующих позиций в сфере нанотехнологий.

Безопасность

Наноиндустрия является сравнительно молодой сферой человеческой деятельности, но, несмотря на это, нанотехнологии уже применяются практически повсеместно: в медицине, в строительстве, в электронике, в связи с чем логично возникает вопрос о безопасности применения нанопродуктов и нанотехнологий. Контроль и обеспечение безопасности используемых нанопродуктов и нанотехнологий является одним из приоритетных видов деятельности Корпорация. ГК «Роснанотех» осуществляет постоянный сбор необходимой информации по указанным направлениям, а также поддерживает международное научно-техническое сотрудничество в определении актуальных вопросов безопасности и выполнении необходимых исследовательских разработок для их решения.

Все нанопродукты и нанотехнологии в области наноиндустрии подлежат обязательной проверке на соответствие требованиям к безопасности с точки зрения негативного влияния на здоровье человека или на окружающую среду. Корпорация в своей деятельности следует политике Российской Федерации, являющейся членом международных режимов по экспортному контролю в ядерной и ракетной сферах, а также в сфере обмена технологиями, товарами и услугами двойного применения. Инициация и участие Корпорации в работах по техническому регулированию в рамках разработки технического регламента (регламентов) по безопасности нанопродукции и нанотехнологий гарантирует использование последних результатов исследований и соответствие сертифицируемых продуктов или технологий требованиям безопасности. По вопросам стандартизации, подтверждения соответствия и метрологии Корпорация принимает участие в международном сотрудничестве в рамках технических комитетов ISO, IES и АSТМ, а также участвует в работе международных конференций и выставок. Постоянный мониторинг и сотрудничество по вопросам безопасности со стороны Корпорации обеспечивает необходимый и требуемый уровень безопасности наноиндустрии и продуктов, технологий, получивших финансирование Корпорации или прошедших систему добровольной сертификации «Наносертифика».

Международное сотрудничество

Международное сотрудничество Корпорации направлено на создание благоприятных внешних условий для реализации политики Корпорации с целью развития российской инновационной инфраструктуры, реализации перспективных проектов в области нанотехнологий и наноиндустрии.

В рамках международного сотрудничества Корпорация поэтапно реализует основные цели международного сотрудничества в соответствии с:

- Задачами по переносу нанотехнологических достижений в производство;

- Темпами наращивания масштабного национального производства нанопродукции и ее продвижению на мировые рынки;

- Задачами по содействию обмену опытом и подготовке кадров в области нанотехнологий, созданию условий по привлечению российских специалистов и ученых, проживающих за рубежом, к российским разработкам и бизнес-проектам в нанообласти.

Корпорация планирует полноценное и паритетное участие в основных международных структурах и механизмах международного сотрудничества в сфере нанотехнологий, что позволит обеспечить эффективную реализацию задачи выхода российских организаций на мировой рынок высоких технологий и завоевание на нем лидирующих позиций. Корпорация участвует в организации международного обсуждения проблем наноиндустрии, содействует контактам представителей российских и зарубежных нанотехнологических научных и коммерческих организаций, обеспечивает организацию российской международной площадки для обсуждения и демонстрации наилучших достижений в области нанотехнологий и наноиндустрии. В настоящее время Корпорация устанавливает контакты со всеми странами, лидирующими в сфере нанотехнологий.

Эта деятельность принимает самые разные формы: визиты делегаций ГК «Роснанотех», в том числе для участия в работе зарубежных форумов и конференций, приём зарубежных делегаций в нашей стране, проведение совместных семинаров и заключение взаимовыгодных соглашений с ведущими зарубежными фирмами и научными организациями.

2.3 Проблемы развития нанотехнологий в России и РОСНАНО

Анализ мирового опыта формирования национальных и региональных программ по новым научно-техническим направлениям свидетельствует о необходимости выявления некоторых ключевых проблем в области разработки наноматериалов и нанотехнологий.

Первая проблема _ формирование круга наиболее перспективных их потребителей, которые могут обеспечить максимальную эффективность применения современных достижений. Необходимо выявить, а затем и сформировать потребности общества в развитии нанотехнологий и наноматериалов, способных существенно повлиять на экономику, технику, производство, здравоохранение, экологию, образование, оборону и безопасность государства.

Вторая проблема  повышение эффективности применения наноматериалов и нанотехнологий. На начальном этапе стоимость наноматериалов будет выше, чем обычных материалов, но более высокая эффективность их применения будет давать прибыль. Поэтому необходимо среднесрочное и долгосрочное финансирование НИОКР по наноматериалам и нанотехнологиям с выбором способов реализации программы, включая масштабы и источники финансирования. Государство заинтересовано в быстрейшем развитии перспективного направления, поэтому оно должно взять на себя основные расходы на проведение фундаментальных и прикладных исследований, формирование инноваций.

Третья проблема _ собственно разработка новых промышленных технологий получения наноматериалов, которые позволят России сохранить некоторые приоритеты в науке и производстве.

Четвертая проблема _ обеспечение перехода от микротехнологий к нанотехнологиям и доведение разработок нанотехнологий до промышленного производства, особенно в области электроники и информатики. Пятая проблема _ широкомасштабное развитие фундаментальных исследований во всех областях науки и техники, связанных с развитием нанотехнологий. Шестая проблема _ создание исследовательской инфраструктуры, включая:

организацию центров коллективного пользования уникальным технологическим и диагностическим оборудованием;

современное приборное оснащение научных и производственных организаций инструментами и приборами для проведения работ в области нанотехнологий;

обеспечение доступа научно-технического персонала к синхротронным и нейтронным источникам (как российским, так и зарубежным), к сверхпроизводительным вычислительным комплексам;

разработку специальной метрологии и государственных стандартов в области нанотехнологий;

развитие физических и аппаратурно-методических основ адекватной диагностики наноматериалов на базе электронной микроскопии высокого разрешения, сканирующей электронной и туннельной микроскопии, поверхностно-чувствительных рентгеновских методик с использованием синхротронного излучения, электронной микроскопии для химического анализа, электронной спектроскопии, фотоэлектронной спектроскопии.

Седьмая проблема _ создание финансово-экономического механизма формирования оборотных средств у институтов и предприятий-разработчиков наноматериалов и нанотехнологий, а также развитие инфраструктуры, обеспечивающей поддержку инновационной деятельности в этой сфере на всех ее стадиях _ от выполнения научно-технических разработок до реализации высокотехнологической продукции. Восьмая проблема _ привлечение, подготовка и закрепление квалифицированных научных, инженерных и рабочих кадров для обновленного технологического комплекса Российской Федерации. Для выработки и практической реализации необходимых и достаточных мер в области создания и развития нанотехнологий должна быть сформирована государственная политика, которая, в свою очередь, должна рассматриваться как часть государственной научно-технической политики, определяющей цели, задачи, направления, механизмы и формы деятельности органов государственной власти Российской Федерации по поддержке научно-технических разработок и использованию их результатов. К таким мерам прежде всего необходимо отнести:

разработку и реализацию материально-технического обеспечения работ в области нанотехнологий с максимальным учетом возможностей кооперации в использовании уникального сверхдорогостоящего научного и экспериментально-исследовательского оборудования;

подготовку, повышение квалификации, привлечение и закрепление кадров (прежде всего молодых специалистов) в области нанотехнологий для их использования в научной и промышленной сферах;

изучение рынка наукоемкой продукции в части нанотехнологий с использованием методов прогнозирования и технико-экономической оценки;

анализ современного состояния научно-исследовательских работ фундаментального и прикладного профиля в соответствии с общими отечественными и мировыми тенденциями в развитии данного направления, а также результативности законченных исследовании и их дальнейшей перспективности;

определение приоритетных ориентированных направлений в области нанотехнологий, результаты которых могут быть использованы в ближайшее время, среднесрочной и дальней перспективе, а также в фундаментальных и поисковых исследованиях;

разработку и использование системы координации и кооперации проводимых исследований в области нанотехнологий;

создание и использование экспертных систем и баз данных как информационного возобновляемого ресурса в области последних достижений, связанных с разработкой и применением нанотехнологий в стране и за рубежом;

отработку систем взаимодействия государства с предпринимательским сектором экономики в целях формирования рынка нанотехнологий, привлечения внебюджетных средств для проведения исследований и организации соответствующих производств; разработку мер по активизации участия бюджетных и внебюджетных фондов и частных инвесторов на всех стадиях разработки и освоения нанотехнологий;

разработку системы мер по организации эффективного взаимовыгодного международного сотрудничества в области исследований и практического использования нанотехнологий.

Работы в области развития нанотехнологий могут быть организованы по следующей схеме:

на первом этапе (начиная с 2005 г.) включить в состав федеральной целевой научно-технической программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы специальный раздел по развитию работ, связанных с созданием и использованием нанотехнологий, сконцентрировав в нем интеллектуальные, финансовые и материально-технические ресурсы в данной области;

на втором этапе, учитывая масштабность задач по развитию фундаментальных исследований, прикладных технологических работ и созданию инновационной инфрастрактуры, разработать самостоятельную программу федерального уровня (на 2006-2012 гг.), учитывающей программы, реализуемые федера№ 16 (19 апреля).

15 января 2010 состоялся круглый стол «Трибология в России: текущие проблемы и перспективы развития». Мероприятие, организованное Российской корпорацией нанотехнологий (РОСНАНО), собрало более 70 ученых, разработчиков и производителей износостойких покрытий. В результате были определены основные направления работы в этой области, перспективные с точки зрения коммерциализации, а также проблемы. В частности:

Модификаторы трения на основе представителей класса природных минералов - серпентинитов;

Композиционные материалы на основе наноалмазов (диаметром 4-6 нм) и кластерного углерода;

Прочие модификаторы трения: нанокондиционеры металла, рекондиционеры, защитные наноприсадки, восстановительные присадки или реметаллизанты.

Участники круглого стола также отметили, что сдерживающим фактором развития разработок модификаторов трения является отсутствие:

Фундаментальных исследований в области трибологии;

Единого органа, координирующего работу в сфере фундаментальных исследований в области трибологии;

Сертифицированного трибологического центра коллективного пользования, не говоря уже о сети сертифицированных исследовательских трибологических лабораторий;

Отсутствие российского производства оборудования для испытаний различных модификаторов трения;

Отсутствие широкого общественного освещения результатов и проблем различных исследований в области трибологии.

Проблемы выбора механических и геометрических характеристик покрытий для реальных узлов трения:

- разработка стандартизованных технических средств, пригодных как для контроля качества покрытий, так и для определения физико-механических характеристик материала покрытия/слоя и степени сцепления покрытия с подложкой

- разработка моделей и расчетных методов конструирования поверхностей трения (подбор толщин и механических характеристик многослойных покрытий для заданных характеристик основного материала, создание микрорельефов, обеспечение необходимых физических и химических характеристик поверхностных слоев и т.д.).

Перспективные направления развития трибомеханики:

- Развитие методов расчета на долговечность трибосопряжений с многослойными нанопокрытиями с учетом параметров поверхностного рельефа;

- Построение моделей механики фрикционного взаимодействия с учетом изменения свойств поверхностных слоев в процессе трения и изнашивания, в том числе с учетом протекающих в зоне контактного взаимодействия химических реакций, влияющих на свойства поверхностных слоев и скорость их деформирования;

- Построение моделей контактного взаимодействия с учетом массопереноса вещества с одной поверхности пары трения на другую;

- Объединение подходов трибохимии и трибомеханики (учет влияния напряженного состояния в контакте на протекание химических реакций);

- Разработка методов управления физическими, механическими и химическими процессами на поверхностях трения;

- Изучение роли геометрии поверхности (параметров ее шероховатости и субшероховатости) в протекании процессов фрикционного взаимодействия, особенно для наноструктурированных материалов;

- Развитие многомасштабного моделирования процессов фрикционного взаимодействия.

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ТРИБОЛОГИИ

Решение контактных задач на микро- и наномасштабном уровнях, в том числе с учетом адгезии.

Разработка нового исследовательского оборудования для микро- и нанотрибологии.

Создание новых смазочных материалов и покрытий, использование эффекта “суперсмазки”.

Развитие ионно-плазменных технологий.

Разработка присадок к маслам с использованием нанотехнологий.

Внедрение нового класса триботехнических материалов - нанокомпозитов, в том числе, на полимерной матрице.

ГЛАВА 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ОБЕСПЕЧЕНИИ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ И НАЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

3.1 Роль нанотехнологий в обеспечении конкурентоспособности и национальной безопасности

Нанотехнологии как фактор конкурентоспособности

Нанотехнологиям в настоящее время уделяется огромное внимание. Исследуется возможное влияние этой отрасли на экономический рост и экономическую картину мира в целом - речь идет о новых рынках, появлении товаров и услуг следующего поколения, влиянии нанотехнологий на здоровье человека и окружающую его среду. Среди основных предполагаемых достижений нанотехнологий заявлены такие масштабные успехи, как биологическое бессмертие, появление дополнительных свойств с приставкой “супер” у ряда материалов и возможность прямого синтеза объектов из атомов и молекул. Все эти достижения обещаны в ближайшие 25-50 лет.

Ведущие страны мира рассматривают создание новой индустрии, основанной на нанотехнологиях и атомном конструировании, как один из главных технологических вызовов 21 века. Успешное решение этой задачи позволит осуществить экономический и технологический прорыв в краткосрочной перспективе и обеспечит фундамент для национальной промышленности в будущем.

Конкурентоспособность - понятие многогранное. В конечном итоге определяется соотношением цены и качества. Чтобы обеспечить высокое качество изделия, в нем должны оптимально сочетаться. Как минимум, эргономика, технические решения, эксплуатационные характеристики. А экономическая привлекательность обеспечивается не только ценой, но и уровнем эксплуатационных затрат на протяжении всего жизненного цикла изделия.

Использование нанотехнологий - это один из необходимых элементов на пути повышения конкурентоспособности продукции. Конкурентоспособность продукции существенно повышается от применения в ней новейших технологий и материалов, которые обеспечивают не только новые потребительские свойства, но и дополнительный экономический эффект у потребителя продукции. Скажем, светотехнические устройства нового поколения позволяют снизить электропотребление в 5-7 раз, а затраты на обслуживание - в 4-5 раз, полностью заменяют импортные светодиоды, а в перспективе - и лампы накаливания.

Внедрение новых инновационных технологий позволяет увеличить конкурентные преимущества выпускаемой продукции. Например, в ходе обновления колесопрокатного производства внедрили технологическую линию по термической обработке железнодорожных колес и бандажей. Благодаря чему эксплуатационная стойкость колес увеличится на 30%. Уралвагонзавод теперь сможет получать колеса требуемого качества не с Украины, а с соседнего предприятия. Повысит ли это конкурентоспособность его вагонов? Конечно. И, прежде всего, - по ценовым параметрам.

Нанотехнология радикально изменит многие производственные процессы, допуская значительную экономию стратегических материалов и энергетических ресурсов, а также снижение вредных излучений и выбросов загрязнений. Многие производственные процессы будут оптимизированы за счет новых эффективных катализаторов, новых способов очистки воды.

Механосинтез - это сборочный процесс, осуществляемый одновременно огромным количеством наномеханизмов, скомпонованных в единое устройство. На вход устройства механосинтеза подается набор веществ, далее согласно определенным алгоритмам наномеханизмы производят сборку, на выходе получается готовый продукт. Главным экономическим аспектом механосинтеза можно назвать отсутствие промежуточных стадий обработки материалов, и, как следствие, значительное сокращение количества отходов. Возможно, это будет полностью безотходная технология. Дополнительным существенным аспектом является ускорение производства. Помимо этого, устройство механосинтеза может также осуществлять обратный процесс, «разбирая» поданные на вход материалы или предметы до молекулярного или атомарного уровня. Этот аспект технологии сулит получение огромных количеств сырья из отходов, снимая затраты на сепарацию и позволяя утилизировать даже такие отходы, в отношении которых это было невозможно ранее. Оба этих аспекта значительно снижают себестоимость производства. Однако существует еще один важный параметр стоимости - энергоемкость. Поскольку механосинтез позволяет значительно снизить себестоимость сырья и его обработки, энергоемкость производственного процесса выходит на первый план. Согласно расчетам, в самом простом варианте производства при помощи механосинтеза энергетические затраты могут составлять порядка 200 кВт x ч на 1 кг продукции. Подобные продукты можно рассматривать в качестве первого шага к экономике будущего. Себестоимость производства будет составлять (по нынешним расценкам электроэнергии) 220 руб. за 1 кг алмазного или сапфирового порошка или даже за кристаллы определенного размера и веса. Поскольку наномеханизмам практически безразлично, какие объекты собирать, при условии наличия схемы сборки объекта, то получается, что практически любые предметы будут стоить ровно столько, сколько стоит потраченная на сборку энергия. Допустим, в случае сборки сложных устройств увеличение энергозатрат будет происходить за счет дополнительных модулей сепарации вещества на входе и его подачи на фронт сборки. Представляется, что десятикратного увеличения энергорасходов более чем достаточно для организации сколь угодно сложных объектов. 

Таким образом, предельная стоимость производства 1 кг конечного продукта путем механосинтеза будет составлять 2,2 тыс. рублей. Значительное количество предметов, окружающих человека в быту, имеет более высокую стоимость из расчета на 1 кг массы. Представим себе расчет стоимости производства одного из наиболее популярных устройств - мобильного телефона. В среднем аппарат мобильной связи весит около 160 г. Согласно полученным расчетам, его стоимость при производстве путем механосинтеза будет составлять 352 рубля. По некоторым данным, средняя себестоимость производства мобильного телефона на сборочном производстве в Китае составляет около $40, что втрое больше. Правда, Motorola объявила о планах создания трубок стоимостью в $2, но логистика, налоги, таможенные платежи и издержки продавца, а также его прибыль, вряд ли позволят опустить цену ниже $15, что уже больше рассчитанной. Подобные расчеты можно провести для значительного количества объектов, и, как правило, они будут показывать удешевление (порой очень значительное). Стоит отметить, что при производстве сложных объектов могут понадобиться такие вещества, которые невозможно получить напрямую из окружающей человека среды. Это касается, в наибольше части, редкоземельных металлов, используемых в электронике. Соответственно, потребуется доставка таких веществ или же переработка имеющихся, что увеличит стоимость синтеза сложных объектов. Однако это увеличение вряд ли можно назвать решающим. Однородные объекты, следуя логике событий, станут «условно-бесплатными» - их стоимость практически на 100% будет состоять из энергозатрат. 

Однако, это только первый шаг. Вторым шагом видится полный переход к «нематериальной экономике», когда ценностью будет обладать интеллектуальный продукт и услуги, а материальные объекты будут синтезироваться по мере необходимости из веществ, окружающих человека. Возникает резонный вопрос: ведь энергия будет иметь стоимость, так каким образом можно будет создавать «бесплатные» объекты? Здесь уместно обратиться к так называемым «альтернативным источникам энергии». Например, средняя плотность солнечного излучения у поверхности планеты составляет около 250 Вт / кв. м. Исходя из этой цифры, можно рассчитать площадь солнечной батареи, которую необходимо развернуть, чтобы питать даровой энергией устройство механосинтеза. Поскольку максимальный известный КПД у солнечных батарей равен 40%, будем в расчетах отталкиваться именно от этой эффективности. Получается, что требуемая площадь батареи равна примерно 2,5 тыс. кв. м. - для устройств «простого синтеза» и 25 тыс. кв. м. - для устройств «сложного синтеза». Как можно видеть, такая площадь в расчете на 1 человека составит 150 млн. кв.км. для всех жителей планеты, что немногим больше имеющейся поверхности суши, включая антарктические ледовые площади и прочие не пригодные для жизни регионы. Следовательно, этот тип энергетики вряд ли сможет заменить традиционную генерацию - по крайней мере, до тех пор, пока не будет изобретен экономичный и дешевый способ генерации на базе какого-то портативного источника. Помимо материальных предметов, человеку требуются еще пища, информация, транспорт и здоровье. Это - подавляющая часть всего экономического оборота. В производстве пищи применение механосинтеза представляется неадекватным. В силу длительной эволюции растения способны утилизировать получаемую энергию куда более эффективно, чем любые имеющиеся у человека генераторы. Однако при помощи механосинтеза можно значительно снизить издержки на производство простых минеральных удобрений, используя органические отходы. Также становится возможным эффективное возобновление свойств почвенного слоя, что в итоге ведет к удешевлению получаемых продуктов. Косвенным образом это будет влиять на снижение издержек животноводства, однако не так значительно, поскольку в продукции животноводства значительную часть себестоимости составляет переработка и логистика, а не производство. Таким образом, кроме некоторого снижения стоимости, нет оснований ожидать существенных изменений в данной сфере. Информация, как представляется, не может быть продуктом механосинтеза ни прямо, ни опосредованно. В дополнение к этому, уже сейчас себестоимость производства информации находится на очень низком уровне. Не касаясь проблемы различия между информацией и знанием (в отношении знания падения себестоимости не наблюдается и вряд ли такое вообще возможно), а также различий между информацией и интеллектуальным продуктом (это проблема скорее юридическая, чем экономическая), можно констатировать, что появление механосинтеза никоим образом не повлияет на стоимость информации. Вероятно, что количество генерируемой информации значительно увеличится за счет появления описаний процессов сборки объектов, соответственно, объем информационного оборота возрастет.

Существующая сеть информационного обмена может оказаться далекой от эффективности в таких условиях, однако вряд ли возможно дать какой-либо прогноз до тех пор, пока не будут предъявлены первые «сборочные чертежи» для устройств механосинтеза. Транспорт, что вполне логично, преобразуется очень значительно. Во-первых, отпадет необходимость в транспортировке огромного количества материальных объектов и сырья. Понятно, что это сокращение будет не абсолютным, но можно предположить, что примерно две трети транспортных мощностей по перевозке грузов освободится. Это приведет к катастрофическому снижению цен на перевозки за счет масштабного увеличения предложения. Помимо этого, производство транспортных средств станет куда более простым. При помощи механосинтеза можно будет создавать транспортные средства «в домашних условиях». Поскольку размеры объектов, производимых устройством механосинтеза, ограничены, то появится множество вариаций сборки транспортных средств на модульном принципе. Некоторое время назад подобное уже происходило с персональными компьютерами - принцип Plug'n'Play практически полностью захватил этот сектор. В области, касающейся здоровья человека, нанотехнологии обещают разработать и запустить в массовое производство нанороботов, способных передвигаться внутри организма по кровеносным сосудам, лимфатическим каналам и в межклеточном пространстве. Основной целью таких медицинских нанороботов будет поиск и нейтрализация опасных агентов, от токсинов до бактерий, а также лечение поврежденных клеток, органелл и ДНК. Механосинтез может позволить производить подобных нанороботов in situ, однако остается открытым вопрос: будет ли это правильным? Поскольку диагностирование пока еще не может быть алгоритмизировано с высокой степенью точности, полезность производства медицинских нанороботов непосредственно на месте остается под вопросом. Вполне возможно, что более простая область, фармакологическая, испытает определенные изменения. В идеале, имея рецепт, можно будет получить и формулу для производства нужных человеку препаратов. Это, как можно предположить, повлияет не только на стоимость лекарств, но и на структуру отрасли в целом, поскольку разработка новых лекарств - весьма капиталоемкий процесс. Суммируя все вышесказанное, можно увидеть, что основным следствием применения механосинтеза в экономике будут: 

снижение издержек на производство и доставку большого количества материальных объектов, включая предметы обихода, инструменты, транспортные средства, бытовую электронику, одежду и прочие потребительские товары, кроме продуктов питания;

увеличение информационного обмена;

значительное увеличение жизненного цикла ресурсов;

кратное увеличение энергопотребления.

Таким образом, основной вопрос, который встанет перед человечеством в эпоху повсеместного молекулярного производства - это вопрос получения и транспортировки больших количеств энергии. Современная инфраструктура, по предварительному анализу, вряд ли подойдет для подобного - слишком высоки потери при передаче. В этом отношении есть многообещающие разработки (провода из сверхпроводников по вполне разумной стоимости, например), но пока нет системного подхода к построению экономики будущего, ни даже системного взгляда на будущие проблемы.

Нанотехнологии как фактор безопасности

Одним из перспективных направлений создания новейшей индустрии систем безопасности является использование инновационных достижений в области нанотехнологий, наноматериалов и наносистем. Современные достижения в области наноматериалов и нанотехнологий открывают новые возможности для существенного повышения (в десятки раз) тактико-технических характеристик технических средств и систем безопасности, повышения эффективности защиты объектов и выполнения ряда других функций государственного значения. 

Развитие нанотехнологий может дать существенные преимущества государству, обладающему этими технологиями, в военной и оборонной областях. Системы безопасности, ориентированные, главным образом, на выполнение защитных функций, используют достижения военной нанотехнологии. В настоящее время военные исследования в мире ведутся по шести основным направлениям:

- технологии создания и противодействия «необнаруживаемости», энергетические ресурсы, 

- самовосстанавливающиеся системы (например, позволяющие автоматически восстанавливать поврежденную поверхность устройства или изменять её цвет), связь,

- создание микроминиатюрных устройств военного и специального назначения, - устройства обнаружения химических и биологических загрязнений. Системы, созданные на основе использования нанотехнологий и наноматериалов, приобретают новые свойства в связи с особенностями процессов, протекающих на уровне «наномира».

Наиболее характерными проявлениями "наномира" даже по сравнению с объектами с микроскопическими характеристическими размерами следует признать:

* высокую "полевую" (электрическую, магнитную) активность и "каталитическую" (химическую) избирательность поверхности ансамблей на основе наночастиц;

* появление нетрадиционных видов симметрии, особых видов сопряжения границ раздела и конформаций, в том числе, с динамически перестраиваемой структурой;

* особый характер протекания процессов передачи энергии, заряда и конформационных изменений, отличающихся низким энергопотреблением, высокой скоростью и носящих признаки кооперативного синергетического процесса;

* доминирование над процессами искусственного упорядочения явлений самоупорядочения и самоорганизации,

* отражающих проявление эффектов матричного копирования и особенностей синтеза в условиях, далеких от равновесных. Анализ проводимых в Российской Федерации работ дает основание полагать, что в ближайшие годы наиболее перспективные сферы использования нанотехнологий в системах безопасности это:

1) устройства контроля и защиты документов от подделки (например, на основе наноматериалов, микропечати, тонких электронных схем, бумаги с добавлением наночастиц, компактных устройств считывания данных);

2) системы контроля доступа в помещения на основе наносенсоров (например, считыватели отпечатков пальца, теплового рисунка вен руки или головы, геометрической формы руки в динамике);

3) биосенсоры, простые или многофункциональные типа "электронный нос", предназначенные для обнаружения и идентификации сверхмалых количеств взрывчатых, наркотических и опасных веществ;

4) более компактные, чуткие и информативные портативные и стационарные металлоискатели и детекторы движения на основе массивов наносенсоров;

5) распределенные массивы наносенсоров типа "умная пыль" для охраны границ и периметров объектов;

6) магниторезонансные установки для точного анализа объемного содержания закрытых емкостей и грузов в аэропортах, на проходных, на таможне;

7) предназначенные для оснащения промышленных объектов повышенной опасности автоматические системы ведения огня по наземным и воздушным целям на основе наносенсоров, наноэлектронных компонентов и искусственных нейронных сетей.