Технологические уклады (ТУ), экономика нанотехнологий и технологические дорожные карты нанотекстиля (волокна, текстиль, одежда) до 2015 г. и далее

Фото с сайта veritas.blogshare.ru Фото с сайта veritas.blogshare.ru

Технологические уклады (ТУ), экономика нанотехнологий и технологические дорожные карты нанопродукции (волокна, текстиль, одежда) до 2015 г. и далее

Приглашаем авторов публиковать свои материалы у нас на сайте (редакция NNN)

Глава из книги

Введение

Почему в одной главе и в определенной последовательности излагаются три проблемы: технологические уклады, экономика нанотехнологий и технологические дорожные карты нанопродукции (волокна, текстиль, одежда)?

По мнению автора, которое совпадает с точкой зрения ведущих ученых в области естественных и технических наук и, главное, по результатам практики, уровень технологий, их реализация, потребность в них определяли и определяют развитие цивилизации на протяжении нескольких тысячелетий. А экономика (ну куда же без нее) является вторичной, производной от технологий, которые определяют технологические уклады, уровень производительных сил и производственные отношения, а, следовательно, и экономику. Поэтому мы рассмотрим вначале роль технологических укладов в развитии цивилизаций, затем на этом фоне экономику нанотехнологий в широком смысле и экономику нанотехнологий волокон, текстиля и изделий из текстиля. И, наконец, дорожную карту производства нановолокон, нанотекстиля и изделий из него, как производную технологических укладов настоящего и будущего и экономики нанотехнологий текстиля.

odezhda3.jpgОдежда будущего из нанотекстиля.
Фото с сайта veritas.blogshare.ru

Технологические и другие уклады прошлого, настоящего и будущего

Глава и книга в целом пишется в то время, когда мир еще не выбрался из глобального экономического кризиса, который не смогли предсказать самые именитые экономисты с мировыми именами, в том числе нобелевские лауреаты. Не только не предсказали, но и не дают толковых рекомендаций по выходу из этого кризиса. Куда уж тягаться в этом руководителям больших и малых, развитых и развивающихся государств. Дело в том, что все они экономисты, юристы, чекисты – люди с гуманитарным образованием, приходящие к власти и набирающие в свои команды людей близких по менталитету «группа крови», мыслят линейно, полагая, что мотором, локомотивом, двигателем прогресса являются финансы, деньги, технология их приращения любыми средствами, в том числе глобальной спекуляцией. Производство материальных ценностей, технологический уровень производства (в широком смысле), принципиально новые, революционные технологии и продукция по ним производимая ставятся ими на второй план. Такой монетаристский, очень модный среди экономистов и политиков взгляд на развитие мировой экономики, в которой, на самом деле, главной движущей силой являются новые революционные технологии, не позволяет предсказывать неизбежные кризисы и находить эффективные выходы из них.

Другого взгляда на развитие мировой экономики, на причины возникающих и преодолеваемых кризисов придерживаются ученые органически связанные с созданием и реализацией новых технологий (физики, химики, математики, материаловеды, инженеры, технологи, конструкторы).

Взгляды этих ученых (Г.Г.Малинецкий, С.Ю.Глазьев, Д.С.Львов), которые разделяет и автор, опираются на труды советского ученого Н.Д.Кондратьева, который еще в 20-ые годы прошлого столетия выдвинул теорию больших циклов развития мировой экономики, которые и определяют в свою очередь неизбежность, цикличность кризисов и не только экономических. Экономический, современный, последний глобальный кризис обычно объясняют слишком большим увлечением финансовыми спекуляциями, что привело к непропорциональному перетоку капитала в финансовый сектор и оттоку из реального производительного сектора экономики. Итогом стало сворачивание производства (не только у нас, во всех развитых странных), сокращение рабочих мест, доходов нанятых работников и потеря устойчивости экономики. О неоправданном крене в сторону финансового сектора абсолютная, но не полная правда. Но в этом объяснении кризиса недооценена роль технологий, недоиспользование научно-технического прогресса, опоздание с коммерциализацией и продвижением в реальный сектор экономики и на рынок новой продукции, инновационных технологий, что стало результатом инерции бизнеса в переносе инвестиций на освоение в реальном секторе экономики высокопродуктивных прорывных инноваций конкурентоспособной продукции нового технологического уклада, теперь уже 6-го.

Что такое технологические уклады? Технологические уклады – комплекс, освоенных революционных технологий, инноваций, изобретений, лежащих в основе количественного и качественного скачка в развитии производительных сил общества.

Причина всех глобальных экономических кризисов лежит в сфере смены технологической парадигмы развития. Экономические кризисы возникают в период, когда общество, бизнес, политики запаздывают в осознании необходимости отказа (сначала частично, а затем почти полного) от действующего и необходимости поворота общества к освоению нового технологического уклада.

Кризис является расплатой за инерцию в смене технологической и, как следствие, экономической парадигмы.

Последний экономический кризис – глобальный, поскольку мир глобализован, интегрирован. Для выхода из кризиса, прежде всего, необходимо осознание их цикличности, неизбежности и выделение в качестве лимитирующей стадии и фактора освоения прорывных, революционных технологий.

В связи с такой доминирующей ролью технологий (инноваций) их классифицируют на революционные и эволюционные

  • революционные (прорывные), заменяющие технологии пионерские, нацеленные на создание принципиально новых продуктов, товаров, услуг или иных материальных благ;
  • эволюционные, улучшающие (продолжающиеся) инновации (технологии), нацеленные на совершенствование уже освоенных продуктов, товаров, услуг и т.д.

Эволюционные инновации и технологии полностью не уходят при переходе к новому технологическому укладу, но перестают играть доминирующую роль, уступая место революционным.

Мы можем наблюдать сосуществование революционных инноваций прошлого с революционными инновациями настоящего. Мы пока еще не отказались ни от одной их технологических революций далекого прошлого – колеса, более позднего книгопечатания, существующих сегодня наряду с авиацией и Интернетом.

Теория Н.Д.Кондратьева основана на циклическом характере социально-экономического развития по коротким, средним и длинным волновым циклам.

Согласно теории Н.Д.Кондратьева кризис возникает при совпадении впадин коротких, средних и длинных волн, которые происходят в период существования нашей цивилизации каждые 40–60 лет и приходятся на фазу смены технологических укладов.

Н.Д.Кондратьев предсказал кризис 30-х годов прошлого века. настоящий кризис также вытекает из теории Н.Д.Кондратьева; можно ожидать очередной кризис в 40–60-ые годы этого века. Такое циклическое развитие и адекватные ему кризисы видимо будут происходить пока не сменится сущность развития цивилизации и не произойдет переход к новой трансгуманистической цивилизации, где изменится биологическая сущность человека.

А пока, до настоящего времени, человечество в своем развитии последовательно осваивало технологические уклады, в каждом из которых происходили революционные скачки в производительности труда и качества жизни во всех областях по сравнению с предыдущими технологическими укладами.

Земная цивилизация в своем развитии прошла целый ряд доиндустриальных и не менее 6-ти индустриальных технологических укладов и сейчас развитые страны находится на 5-ом технологическом укладе и усиленно готовится к переходу в 6-ой технологический уклад, что обеспечит им выход из экономического кризиса. Те страны, которые запоздают с переходом в 6-ой технологический уклад, застрянут в экономическом кризисе и застое. Положение России очень сложное, поскольку мы из 4-го технологического уклада не перешли в 5-ый, в связи с деиндустриализацией промышленного потенциала СССР, т.е. не перешли в 5-ый постиндустриальный уклад и вынуждены, если нам это удастся, перескочить сразу в 6-ой технологический уклад. Задача архисложная, если не сказать почти невыполнимая, особенно при отсутствии промышленной политики у руководства страны. Известный тезис К.Маркса, на котором воспитывалось не одно поколение советских людей, о том, что производительные силы и производственные отношения определяют социально-экономический строй, можно в свете теории Н.Д.Кондратьева существенно откорректировать:

технологические уклады, уровень технологий определяют производительные силы и производственные отношения и между ними существуют прямые и обратные связи.

Большие периодические циклы

Доиндустриальные уклады базировались на мускульной, ручной, конной энергетике человека и животных. Все изобретения того времени, которые дошли и до нашего времени, касались усиления мускульной силы человека и животных (винт, рычаг, колесо, редуктор, гончарный круг, меха в кузнице, механическая прялка, ручной ткацкий станок).

Начало индустриальных периодов технологических укладов приходится на конец XVIII – начало XIX веков.

Первый технологический уклад характеризуется использованием энергии воды в текстильной промышленности, водных мельниц, приводов разнообразных механизмов.

Второй технологический уклад. Начало XIX – конец XIX века – использованием энергии пара и угля: паровая машина, паровой двигатель, паровоз, пароходы, паровые приводы прядильных и ткацких станков, паровые мельницы, паровой молот. Происходит постепенное освобождение человека от тяжелого ручного труда. У человека появляется больше свободного времени.

Третий технологический уклад. Конец XIX – начало XX века. Использование электрической энергии, тяжелое машиностроение, электротехническая и радиотехническая промышленность, радиосвязь, телеграф, бытовая техника. Повышение качества жизни.

Четвертый технологический уклад. Начало XX – конец XX века. Использование энергии углеводородов. Широкое использование двигателей внутреннего сгорания, электродвигатели, автомобили, тракторы, самолеты, синтетические полимерные материалы, начало ядерной энергетики.

Пятый технологический уклад. Конец XX – начало XXI века. Электроники и микроэлектроника, атомная энергетика, информационные технологии, генная инженерия, начало нано- и биотехнологий, освоение космического пространства, спутниковая связь, видео- и аудиотехника, Интернет, сотовые телефоны. Глобализация с быстрым перемещением продукции, услуг, людей, капитала, идей.

Шестой технологический уклад. Начало XXI – середина XXI века. Наступает внахлест на 5-ый технологический уклад, его называют постиндустриальным. Нано- и биотехнологии, наноэнергетика, молекулярная, клеточная и ядерная технологии, нанобиотехнологии, биомиметика, нанобионика, нанотроника и другие наноразмерные производства; новые медицина, бытовая техника, виды транспорта и коммуникаций, использование стволовых клеток, инженерия живых тканей и органов, восстановительная хирургия и медицина, существенное увеличение продолжительности жизни человека и животных.

Следует отметить важную характеристику смены технологических укладов: открытие, изобретение всех новшеств начинается значительно раньше их массового освоения. Т.е. их зарождение происходит в одном технологическом укладе, а массовое использование в следующем. Другими словами имеет место инерция делового и политического мышления бизнес и политэлиты. Капитал перемещается в новые технологические сегменты экономики, в которых менеджмент готов к перемещению.

Страны, общества быстрее почувствовавшие новации нового технологического уклада быстрее входят в него и оказываются лидерами (Англия – 2-ой технологический уклад, США, Япония, Корея – 4-ый технологический уклад, США, Китай, Индия – 5-ый технологический уклад).

Некоторые ученые уже начинают говорить о скором (в 21-ом веке) наступлении и 7-ого технологического уклада, для которого центром будет человек, как главный объект технологий.

Все что создано в предыдущем технологическом укладе не исчезает в следующем, оставаясь уже недоминирующим. Если бизнес и политическое руководство не чувствуют изменений в лидирующих позициях новых технологий, характерных для нового технологического уклада и продолжают инвестировать в старые производства, то возникает или продолжается кризис, т.к. капитал, инвестиции, менеджмент не успевает за инновациями. Типичный пример – Российский автопром, в который происходят постоянные вложения без инноваций. В результате продукция остается неконкурентоспособной. Следовательно, инновации, революционные технологии должны вовремя подкрепляться капиталом на всех стадиях: новые идеи, новые технологии, новая продукция с высокой добавленной стоимостью, продвижение продукции на рынок, получение прибыли, инвестиций в новые идеи и т.д. Все это может быть реализовано только при здоровой (без криминала) конкуренции во всех областях деятельности человека (политика, бизнес, наука, искусство, культура и т.д.).

На рисунке 1. в форме циклов показано содержание 4-го и 5-го технологических укладов и начало зарождения 6-го уклада, в котором нано-, био- и информационные технологии будут формировать, изменять экономику, социальную и культурную сферы. Опосредовано со сменой технологических укладов, сменяются циклы развития науки.

В следующих таблицах показана смена технологических укладов, циклов развития науки, последовательность геополитических кризисов, экстремумы научной активности и геоэкономические циклы.


Рисунок 1. Естественный цикл развития макротехнологий по Н.Д.Кондратьеву

Таблица. Циклы развития науки

Годы Циклы Ключевые принципы

1600–1800

Механистическое естествознание

Рационализм. Секуляризация науки. Научно-техническая революция

1800–1900

Эволюционизм

Закон сохранения энергии. Второе начало термодинамики. Происхождение биологических видов

1900–1960

Релятивизм. Квантовая механика

Принципы квантовой механики и теории относительности. Строение ДНК. Структура вещества

1960–2000

Компьютерная революция

Физика твердого тела. Генная инженерия. Молекулярная биология. Универсальный эволюционизм

2000-(2030)

Нелинейная наука. Физика квантового вакуума

Протоструктуры реальности. Универсальное космологическое поле. Квантовая биология

Таблица. Технологические уклады

Технологические уклады (ТУ) Годы Ключевые факторы Технологическое ядро

I

1780–1830

Текстильные машины

Текстиль, выплавка чугуна; обработка железа, водяной двигатель, канат

II

1830–1880

Паровой двигатель

Железные дороги, пароходы; угольная и станкоинструментальная промышленность, черная металлургия

III

1880–1930

Электродвигатель, сталелитейная промышленность

Электротехника, тяжелое машиностроение, сталелитейная промышленность, неорганическая химия, линии электропередач

IV

1930–1970

Двигатель внутреннего сгорания, нефтехимия

Автомобилестроение, самолетостроение, ракетостроение, цветная металлургия, синтетические материалы, органическая химия, производство и переработка нефти

V

1970–2010

Микроэлектроника, газификация

Электронная промышленность, компьютеры, оптическая промышленность, космонавтика, телекоммуникации, роботостроение, газовая промышленность, программное обеспечение, информационные услуги

VI

2010–2050

Квантово-вакуумные технологии

Нано-, био-, информационные технологии. Цель: медицина, экология, повышение качества жизни

Таблица. Технологические циклы и геополитические кризисы

Годы Технологические уклады (ТУ) Геополитические кризисы (ГК) Экстремумы геополитических кризисов

1780

1790

1800

1810

1820

1830

I

I

Наполеоновские войны

1840

1850

1860

1870

1880

II

II

Революция 1848 г.

Крымская война

1890

1900

1910

1920

1930

III

III

Первая мировая война

1940

1950

1960

1970

IV

IV

V

Вторая мировая война

«Холодная» война

1980

1990

2000

2010

2020

V

VI

Распад СССР и системы мирового социализма. Терроризм

Таблица. Экстремумы научной активности и геоэкономические циклы

Годы Циклы Научные открытия
1 2 3

1760– 1790

становление I ТУ

1755 г. — прядильная машина (Уайт), 1766 г. — открытие водорода (Г. Кавендиш), 1774 г. — открытие кислорода (Дж. Пристли), 1784 г. — паровая машина (Дж. Уатт), 1784 г. — открытие закона Кулона (О. Кулон)

1790–1850

бифуркация между I ТУ и II ТУ

1824 г. — открытие II начала термодинамики (С. Карно), 1824 г. — теория электродинамических явлений (А. Ампер), 1831 г. — открытие электромагнитной индукции (М. Фарадей), 1835 г. — телеграф (С. Морзе), 1841—1849 гг. — открытие закона сохранения энергии (Р. Майер, Дж. Джоуль, Г. Гельмгольц)

1870–1890

бифуркация между II ТУ и III ТУ

1869 г. — периодическая система элементов (Д.И. Менделеев), 1865—1871 гг. — теория электромагнитного поля (Д. Максвелл), 1877— 1879 гг. — статистическая механика (Л. Больцман, Д. Максвелл), 1877 г. — кинетическая теория материи (Л. Больцман), 1887 г. — открытие электромагнитного излучения и фотоэффекта (Г. Герц)

1890–

1910

начало III ТУ –

созревание III ГК

1895 г. — открытие рентгеновских лучей (В. Рентген),

1896 г. — открытие радиактивности (А. Беккерель),

1898г. — открытие полония и радия (П. Кюри, М.

Складовская-Кюри), 1899 г. — открытие квантов (М.

Планк), 1903 г. — открытие электрона (Дж. Томсон),

1903 г. — теория фотоэффекта (А. Эйнштейн), 1905г. —

специальная теория относительности (А. Эйнштейн),

1910 г. — планетарная модель атома (Э. Резерфорд, Н.

Бор)

1920–

1940

бифуркация между

III ТУ и IV ТУ IV ГК

1924 г. — концепция дуализма волна—частица (Л. Де

Бройль), 1926 г. — открытие спина (Дж. Уленбек, С.

Гаудсмит), 1926 г. — принцип запрета В. Паули, 1926 г.

— аппарат квантовой механики (Э. Шредингер, В.

Гейзенберг), 1927 г. — принцип неопределенности (В.

Гейзенберг), 1938 г. — релятивистская квантовая

теория (П. Дирак), 1932 г. — открытие позитрона (К.

Андерсон), 1938 г. — открытие деления урана (О. Ган,

Ф. Штрассман)

1960–

1980

бифуркация между

IV ТУ и V ТУ V ГK

атомная энергетика, космонавтика, генетика и

молекулярная биология, физика полупроводников,

нелинейная оптика, персональный компьютер

Экономика нанотехнологий и нанопродукции текстильной и легкой промышленности

Рассмотрим экономику нанотехнологий и нанопродукции целиком и ее сегмент, соответствующий использованию нанотехнологий в производстве волокон, текстиля и одежды в соответствии с тем, что лидирующие страны переходят из 5-ого технологического уклада в 6-ой технологический уклад.

Безусловно нано-, био- и информационные технологии получили свое начальное развитие в конце 20-ого века, т.е. в конце 20-ого и в начале 21-ого веков и перешли и будут развиваться с еще  большим практическим успехом в 6-ом технологическом укладе. Это подтверждают конкретные неопровержимые статистические данные и прогнозы по развитию этих направлений до середины 21-ого века (которые будут приведены ниже).

На рисунке 2 показан потенциальный мировой рынок нанопродукции, который к 2015 году по прогнозам составит 1,1 триллион DS. Как можно видеть, наибольший вклад вносят такие нанопродукты, как материалы (28%), электроника (28%) и фармацевтика (17%).

На рисунке 3 показана реальная динамика и перспектива доли нанотехнологий в мировой экономике до 2030 года. В 2015 г. нанотехнология и ее продукция составит ~ 15% мирового ВВП, то в 2030 г. уже 40%.

На рисунке 4 показана динамика зарегистрированных в мире патентов по нанотехнологиям. С 1900 г. по 2005 г. количество патентов выросло в 30 раз. При этом ~ 50% патентов приходится на США.


Рисунок 2.


Рисунок 3.


Рисунок 4.


Рисунок 5.

На этом рынке патентов большая часть приходится на наноматериалы (38%) и наноэлектронику (~25%) и нанобиотехнологию (~13%).

Интересна мировая структура распределения компания, занимающихся нанотехнологиями и нанопродуктами по странам (рисунок 5.)

И на этом рисунке видна доминирующая роль США, которой в разы уступают другие развитые страны.

В России зарегистрированы 200 зарубежных патентов и только 30 российских, что означает, что наш внутренний рынок нанопродукции потенциально легально завоеван импортной нанопродукцией, как это произошло с рынком лекарств, автомобилей, ауди- и видеотехники, текстиля, одежды и др. В период 2009–2015 гг. нанотехнологии будут развиваться с годовым приростом 11%, в том числе наноматериалы с 9,027 млрд. DS до 19,6 мдлр. DS с годовым приростом 14,7%, наноинструменты с 2,613 млрд.DS до 6,8 млрд.DS.

Объем рынка товаров, произведенных с помощью нанотехнологий будет расти в период 2010–2013 гг. с годовым приростом 49% и составит через 4 года – 1,6 трлн.DS.

Мировые инвестиции в нанотехнологии с 2000 по 2006 гг. увеличились в ~ 7 раз; первое место по этому показателю занимает США (~ 1,4 млрд. DS), Япония (~ 10 млрд. DS), ЕС (12 млрд. DS), весь остальной мир (12 млрд. DS).

Место России в мировой экономике наноиндустрии

Следует иметь ввиду, что Россия начала выстраивать наноиндутрию, развивать нанотехнологии при участии государства на 7–10 лет позже, чем страны-лидера этого направления (США, ЕС, Япония, Китай, Индия). С учетом этого и следует посмотреть на ниже приведенные статистические данные:

  • доля РФ в общемировом технологическом секторе составляет 0,3%;
  • доля РФ на мировом рынке нанотехнологий 0,004%;
  • к 2008 году зарегистрировано 30 патентов по нанотехнологии, т.е. 0,2% от общего числа патентов в мире;
  • наиболее развито в РФ производство приборов для анализа наноструктур (современные микроскопы);
  • производимые наноматериалы на 95% используются не в промышленности, а для научных исследований;
  • среди производимых наноматериалов основную долю составляют нанопорошки (самая простая нанотехнология). В РФ производят 0,003% нанопорошков от мирового производства;
  • нанопорошки в РФ – это, в основном, оксиды металлов (титан, алюминий, цирконий, церий, никель, медь), которые составляют 85% от всех нанопорошков;
  • углеродные нанотрубки в РФ производятся только в опытных партиях;

Реальный вклад нанотехнологий в мировую экономику иллюстрируют следующие цифры – в 2009 г. в мире было произведено 1015 продуктов по реальной нанотехнологии. Инвестиции в период 2006–2009 гг. возросли на 379%, с 212 наименований нанопродукции до 1015. Нанотекстиль (115 продуктов) занимает весомое место (~10%). Как и по другим интегральным показателям, лидирующее место за США (540 видов нанопродукции ~ 50%), юго-восточная Азия (240), ЕС (154). Россия в этих, как и в других, статистических данных по нанотехнологиям не упоминается.

Из нанопродуктов коллоидное наносеребро в различных видах (259 продуктов ~22%) занимает ведущее место, углеродные (в том числе фуллерены) – 82 продукта, двуокись титана – 50 продуктов.

Фуллерены в настоящее время производятся в мире ~ 500 тонн в год, одностенных и многостенных углеродных нанотрубок ~ 100 тонн в год, наночастиц кремния – 100000 тонн в год, наночастиц двуокиси титана ~ 5000 тонн в год, наночастиц двуокиси цинка 20 тонн в год.

Мировая экономика текстиля и одежды (краткая справка)

Перейдем от экономики нанотехнологий в мире к экономике текстильной и легкой промышленности, начав с общей конъюнктуры производства продукции этих отраслей, включая и производство волокон, без которых текстиль и многое другое не могут быть произведены.

Производство природных и химических волокон, текстиля всех видов и изделий из него традиционного и технического назначения является одним из основных секторов мировой экономики, занимая постоянно место не ниже 5-ого в пуле самых необходимых для человека и для техники (она тоже для человека) по валовому обороту, опережая мировой автопром, фармацевтику, туризм и вооружение.

Это общая картина («маслом»), но структура (география, ассортимент), сегменты производства и потребления волокон, текстиля и изделий из него существенно изменился:

  • производство традиционного массового текстиля, волокон, одежды переместился в развивающиеся страны с дешевой рабочей силой и мягкими требованиями к экологии и условиям труда. Мировым лидером (мировым сапожником и портным) стал Китай;
  • производство инновационной продукции с высокой добавленной стоимостью осталось в развитых странах;
  • существенно возросло производство волокон, используемых для производства домашнего, технического, медицинского и спортивного текстиля и соответственно эти секторы экономики текстиля заняли важное место в общем ассортименте;
  • значительная часть химических волокон, текстиля и одежды производится с использованием нано-, био- и информационных технологий, особенно в случае «умного», интерактивного, многофункционального текстиля, прежде всего, для защитной одежды в широком смысле слова;
  • наиболее динамически развивающимся видом текстиля стали нетканые материалы, производимые по разным (механическим, химическим) технологиям.

Наиболее развитые сегменты текстиля и структура ассортимента на 2008 год – Европа (ЕС): одежда 37%, домашний текстиль 33%, технический текстиль 30%.

Технический текстиль в мире прибавляет в год ~ 10–15%, а нетканые материалы растут на 30%.

В Германии технический текстиль в общем производстве текстиля составляет 45%, во Франции 30%, в Англии 12%.

ЕС остается одним из мировых лидеров по производству и экспорту текстиля, в 2008 году в ЕС произведено текстиля на 203 млрд. DS, в этом секторе экономики работает 2,3 млн.человек в 145 тысяч компаний  (средняя численность на предприятии ~16 человек) и было произведено текстильной продукции на 211 млрд. DS при инвестиции в 5 млрд. DS.

Продолжается тенденция увеличения доли химических волокон и уменьшение доли природных: 2007 г. – химических волокон 65:, 2006 г – 62%. Производство химических волокон перемещается из США и Европы в развивающиеся страны.

В 1990 г. Западная Европа и США производили 40% всех химических волокон, а в 2007 г. только 12%. Напротив Китай в 1990 г. производил химических волокон только 8,7%, а в 2007 г. 55,8% от мирового производства, т.е. стал мировым лидером. В целом мировое производство текстиля растет: в 2007 г. было произведено текстиля на 4000 млрд. DS, а в 2012 г планируется произвести на 5000 млрд. DS.

Мировое производство нанотекстиля

2010 г. – «умного» нанотекстиля, произведено на 1,13 млрд. DS.

Технический нанотекстиль 2007 – 13,6 млрд. DS, в 2012 г. планируется произвести на 115 млрд. DS.

Медтекстиль – значительная часть производится по нанотехнологиям.

Мировое производство медтекстиля в 2007 г. в денежном выражении составило 8 млрд. DS. На рисунке 7 показана динамика роста производства медтекстиля в мире по годам (1995–2010 гг.).


Рисунок 7.

Значительное место в общем ассортименте текстиля занимает текстиль в изделиях для спорта и отдыха. В 2008 г. такой текстиль составил 10% от всего текстиля, произведенного в ЕС, лидером в этом секторе экономики является фирма Nike, производящая спортивного текстиля в 2008 г. на 18,6 млрд. DS.

Рынок одежды со встроенными наноэлектронными устройствами в 2008 г. составил 600 млн. DS.

Продуктово-технологические дорожные карты нано- и смежных высоких технологий

В последнее время стараниями политиков модным стало словосочетание «Дорожные карты» (впервые стали употреблять в конце прошлого 20-ого века американские политики «Road Map»). Взяв на вооружение известное понятие (Атлас дорог, дорожный Атлас) политики, ученые, технологи, экономисты наполнили его более широким смыслом, который сводится к следующему – дорожная карта должна определить:

  • конечную точку движения, т.е. цель проекта (государственную, политическую, технологическую, экономическую, экологическую и т.д.);
  • каким путем будет достигаться эта конечная цель (средства достижения: идеи, технологии, инвестиции, институции и т.д.);
  • временные, реперные точки; промежуточные, пофазные и время достижения конечной цели;
  • участники похода к цели (научные школы, корпорации, фирмы, инвесторы);
  • какие положительные эффекты (технологические, экономические, потребительские, экологические и др.) достигнуты и какие риски (экологические, социальные и др.) могут возникнуть и которые необходимо предотвратить.

Эти вопросы и требования к дорожным картам носят общий характер и относятся и к прогнозам в целом и к нанотехнологической продукции.

Наибольший интерес представляет технологические продуктовые дорожные карты, которых существует множество применительно к нанотехнологиям, как на глобальном уровне для мира в целом, так и для стран, развивающих нанотехнологию; разработаны и разрабатываются дорожные карты для ведущих отраслей экономики (электроника, здравоохранение, оборона и др.).

Технологические продуктовые дорожные карты для нанопродукции текстильной и легкой промышленности разрабатываются зарубежом, но пока они не носят целостный характер, часто сильно разнятся по набору продуктов и времени их выхода на рынок и это связано с тем, что обычные и нановолокна, текстиль, изделий из него используются в традиционных (одежда, обувь, спортивный и домашний текстиль) и новых областях (техника, медицина, косметика, архитектура и др.); другими словами производство нанотекстиля, как и традиционного является межотраслевой задачей, когда каждая область применения выставляет свои специфические требования и чрезвычайно трудно в дорожной карте отразить все эти особенности. Но мы попытаемся все же в какой-то мере эту задачу решить. Дорожные карты – это не просто план, программа какого-то проекта, они составляются на длительный период (10–30 лет) и учитывают эволюцию развития главной технологии (в нашем случае нанотехнологии), но и смежных с нею и необходимых для ее реализации (в нашем случае био-, инфо- и другие высокие технологии) областях.

Составление дорожных карт требует глубокого анализа специалистами высочайшего уровня разного научного и практического направлений (физики, математики, химики, материаловеды, психологи, экономисты и др.), поскольку нанотехнология междисциплинарная проблема. Грамотно составленная дорожная карта, учитывая эволюцию и взаимное влияние (в том числе, синергизм) всех смежных технологий, указывает не только трассу, маршрут создания продукта, но его эволюцию по дороге к конечной временной точке.

Дорожные карты не конечный, застывший продукт, а постоянно развивающийся инструмент, учитывающий постоянные изменения в возможностях науки, развития технологий, растущие потребности общества и техники.

Дорожные карты, как правило, являются продуктом коллективного творчества значительной группы высококвалифицированных экспертов или результатом тщательного анализа литературы, широкого круга источников (научные статьи, патенты, обзоры и др.).

Потребность в дорожных картах в настоящее время возникла и возрастает, поскольку научно-технический прогресс становится стремительным, ускоряющим, сжимающим временной лаг от идеи до ее реализации в продукт. Но даже за это время действия дорожной карты возникают новые идеи и технологии, которые необходимо учитывать в дорожных картах.

А поскольку составление дорожных карт требует инвестиций и немалых, то вероятно, в ближайшем будущем инвесторы будут требовать у запрашивающего инвестиции и дорожные карты наряду с бизнес-планом. Следует отметить, что, к сожалению, в нашей стране к составлению дорожных карт приступили совсем недавно, лидером этого направления является Государственный Университет ВШЭ, выполняющий заказы РосНано по разным отраслям использования нанотехнологий.

Пока отрасли текстильной и легкой промышленности не стали объектом внимания каких либо федеральных структур (Минобрнауки, Минпромторг РФ), как заказчиков технологической продуктовой дорожной карты для этих отраслей.

Поэтому автор взял на себя смелость (может излишнюю) и инициативу составить технологическую дорожную карту нанопродукции в текстильной и легкой промышленности, включая и нановолокна (химическая промышленность). Предлагаемая дорожная карта составлена на основании анализа нескольких сотен литературных источников (за последние 10–15 лет), опыта и интуиции (как правило, не обманывала) автора. Дорожная карта составлена применительно к странам-лидерам в области нанотехнологий (США, Германия, Англия, Скандинавские страны, Япония, Китай, Индия), но в ней отмечены продукты и технологии, представляющие интерес для реализации в России.

Автор выражает убедительную просьбу заинтересовавшихся этой безусловно субъективной картиной развития нанотехнологии в текстильной и легкой промышленности присылать свои замечания и пожелания, которые позволят эту картину («маслом») приблизить к реалиям сегодняшнего дня и 10–30-летнего будущего. Заранее благодарен за любую критику.

Первоначально был составлен список ключевых слов, т.е. набор нанопродуктов наиболее часто описываемых в литературе по следующим ассортиментным группам:

  • защитная одежда (в широком смысле от множества опасных действий), используемая в различных областях (цивильных, оборонных, внештатных);
  • волокна;
  • обычная повседневная одежда;
  • модный текстиль;
  • домашний текстиль;
  • спортивный текстиль;
  • текстиль в медицине;
  • текстиль в косметике;
  • текстиль в технике:
    • композиты конструкционные;
    • геотекстиль;
    • строительный текстиль.

При составлении дорожной карты были учтены следующие важные отраслевые особенности:

– многофункциональные текстильные материалы нового поколения производятся по классической схеме: производство волокон (природных, химических) – прядение (пряжа) – ткачество (вязание, плетение, производство нетканых материалов) – химическая технология (беление, крашение, печатание, заключительная отделка).

От этой классической схемы, отдельные фазы которой в редких случаях могут быть опущены, никуда не уйдешь. Но к этой необходимой долгой технологической цепочке для получения волокон, текстиля, одежды, технических изделий с новыми свойствами на разных стадиях добавляются в сочетании (часто) нано-, био- и информационные технологии. Наиболее интересные новые свойства и эффекты достигаются именно при сочетании этих трех высоких технологий, синергически влияющих друг на друга и на мультифункциональность материала.

Из этого положения следует очень важное замечание. Классическая текстильная технологическая цепочка и ее индустриальная реализация (текстильные фабрики) являются обязательной производительной платформой, на которую монтируются и нано- и био- и информационные технологии. Сами по себе они повисают в воздухе и не являются самоцелью, а только могут быть приправой к основной еде. Но без этих технологий нельзя получить волокна, текстиль, одежду с принципиально новыми свойствами.

Рекомендации для производства нанопродукции (волокна, текстиль, одежда) должны учитывать состояние и возможности отечественных отраслей текстильной и легкой промышленности, состояние науки в этой области, наличие специалистов, а не только потребность в этих продуктах.

Необходимо было определиться, какую продукцию относить к нанопродукции. Эта проблема обсуждается в мировой литературе, и она возникает при экономической оценке и статистике.

Как и в других отраслях всю нанопродукцию, появляющуюся на рынке можно разделить на две неравные группы:

  1.  получена по «рафинированной» нанотехнологии («снизу-вверх», «сверху-вниз»), соответствующей определению нанотехнологии, как «манипуляции наночастицами с формированием строгой упорядоченной структуры, с принципиально новыми свойствами, обусловленными именно наноразмерами и наноструктурой макрообъекта». Так «чисто» работает живая природа по синтезу белков, углеводов и других биологических макрообъектов.

    Рукотворно такая нанотехнология только начинает зарождаться и пионерами являются электроника (переход от микро- к наноэлектронике). Таких чистых нанопродуктов пока еще не более 5–10%.
  2.  «нанопродукты» (кавычки при определенных оговорках можно убрать), полученные с использованием наночастиц и нанообъектов, произведенных по «чистой» нанотехнологии (углеродные нанотрубки, окислы металлов, алюмосиликаты, наноэмульсии, нанодисперсии, нанопены и др.).

    Таких продуктов отнесенных к нановолокнам, нанотекстилю, наноодежде множество. Их можно назвать изделиями с применением элементов нанотехнологий. При том они приобретают полезные новые и улучшенные свойства.

Ниже приведены продуктовые наборы для нанопродукции основных видов ассортимента.


Рисунок 8.

  1. (МТ) – Медтекстиль
  2. (ТТ) – Технический текстиль
  3. (ЗТ) – Защитный текстиль
  4. (ДТ) – Домашний текстиль
  5. (СТ) – Спортивный текстиль
  6. (МдТ) – Модный текстиль

Первоначально в список ключевых нанопродуктов было включено более 100 наименований различного ассортимента, значимости, продвинутости (технологической, коммерческой, социальной). Путем отбора и агрегации по назначению и технологии в списке осталось 50 нанопродуктов.


ПРОДУКТОВЫЙ НАБОР ДЛЯ группы «НАНОВОЛОКНА»

(количество звездочек характеризует значимость продукта для российской экономики)

1****/** – Нановолокна, полученные методом электропрядения;

2****/** – Сверхпрочные нановолокна, композитные, наполненные наночастицами для композитных конструкционных материалов;

3/* Нановолокна и изделия, обеспечивающие распределение веса пилотов (водителей) и пассажиров различных видов транспорта;

4/ – Токопроводящие волокна и изделия для замены медного кабеля в автомобиле и других видах транспорта;

5****/ – Углеродные нановолокна (в композитах, в медицине, спортивный инвентарь);

6/ – Способные окрашиваться нанонаполненные полиолефиновые волокна;

7/** – Генномодифицированный паучий шелк;

8/* – Целлюлоза микробиологического происхождения;

9***/* – Генномодифицированная конопля;


ПРОДУКТОВЫЙ НАБОР ДЛЯ ГРУППЫ «ЗАЩИТНЫЙ ТЕКСТИЛЬ ОТ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ»

1****/** – Текстиль и одежда, регулирующая температурно-влажностной режим в пододежном пространств;

2/*- Текстиль и одежда поглощающие, сохраняющие и трансформирующие энергию тела;

3****/* – Одежда, предупреждающая и защищающая от вредных внешних воздействий (токсичные вещества, радиация, биологическое оружие);

4/*** – Огнезащищенная ткань и одежда;

5/- Домашний текстиль, одежда, поглощающая вредные и неприятные запахи;

6****/*** – Антибактериальный, антивирусный текстиль;

7/** Термобелье (постельное, нательное);

8****/ – Маскировочный (от приборов ночного видения) текстиль, одежда и укрытия для техники;

9****/**** – Пуленепробиваемая одежда;

10/ – Водо- и маслоотталкивающий текстиль;

11***/** – Репелентный текстиль и одежда, защищающие от кровососущих насекомых.


ПРОДУКТОВЫЙ НАБОР ДЛЯ ГРУППЫ «ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ»

1/* – Текстиль с пьезоэлектрическими свойствами;

2/* – Растяжимые сенсорные волокна, текстиль для гибких дисплеев и наноодежды;

3/* – Текстиль для солнечных панелей;

4/* – Геотекстиль следящий за состоянием грунта и укрепляющий грунт;

5/* – Текстиль для нанокомпозитной (прозрачной) кровли и других архитектурных покрытий;

6****/ – Фильтры для воды и воздуха из нановолокон и нетканных материалов;

ПРОДУКТОВЫЙ НАБОР ДЛЯ ГРУППЫ «МЕДИЦИНСКИЙ И КОСМЕТИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ»

1/** – Водоотталкивающий, антисептический, антимикробный текстиль и одежда для медперсонала и больных;

2/* – Одежда, мониторящая состояние организма (пульс, давление, вес);

3/* – Волокна и текстиль для искусственных мышц, сосудов, суставов, хрящей, легких, печени, почек, сердечных клапанов, шовного материала, для имплантатов с памятью форм;

4/- Лечебные раневые покрытий нового поколения (восстановительная хирургия) с контролируемым высвобождением лекарств и их адресной доставкой к поврежденной ткани и органам ;

5/- Обезболивающий, кровеостанавливающие текстиль для стоматологии;

6/- Лечебные косметические маски, как депо лекарственных и косметических препаратов;

7/* – Защитный текстиль для рентгенологии;

8/* – Биоплатформы из текстиля для восстановительной хирургии (имплантаты);

9/* – Фильтры из нановолокон для респираторов, аппаратов гемодиализа и трансфузионных приборов;

10***/** – Гигиенический текстиль на основе нановолокон, нанобиоцидов;

11/ – Лечебное белье, как депо лекарственных препаратов;

12**/* – Волокна для регенерации костей на основе композитов;


ПРОДУКТОВЫЙ НАБОР ДЛЯ ГРУППЫ «СПОРТИВНЫЙ ТЕКСТИЛЬ»

1/ – Композиты на основе углеродных нановолокон для спортинвентаря (Формула 1, бобслей, катера, лыжи, копья и т.д.);

2/ – Сенсорная одежда для мониторинга состояния организма спортсмена во время тренировок;

3/ – Костюмы пловцов с высокими гидродинамическими свойствами;

ПРОДУКТОВЫЙ НАБОР ДЛЯ ГРУППЫ «ДОМАШНИЙ ТЕКСТИЛЬ»

1*/- – Панели из текстиля, изменяющие по программе рисунок и цвет (цветомузыка);

 2*/- – Матрасы из текстиля, изменяющие эргономическую форму;

 3***/- – Антимикробное пастельное белье и банные принадлежности;


ЭЛЕКТРОННЫЙ (СЕНСОРНЫЙ) ТЕКСТИЛЬ

1***/- – Одежда с интегрированными ауди-, видеотехникой, коммунитирующая с внешними приемниками и передатчиками;

2*/- – Электронный текстиль для гибких дисплеев и для навигационных систем;


ПРОДУКТОВЫЙ НАБОР ДЛЯ ГРУППЫ «МОДНЫЙ ТЕКСТИЛЬ»

1/ – Текстиль «хамелеон» (термохромный);

2*/- – Текстиль светящийся;

 3/ – Ароматизированный текстиль;

 (из 50-ти продуктов 31 – нужны, и 18 – можем производить при создании для этого условий).

Были оценены по следующим 18-ти показателям (см.анкету на примере «Раневые покрытия»), предложенным автором.

  1. Наименование продукта Раневые покрытия нового поколения с контролируемым высвобождением и адресной доставкой лекарств
  2. Ассортиментная группа (группы) Медтекстиль
  3. Фундаментальный научный базис Массоперенос наночастиц в организме; механизм заживления патогенных тканей на клеточном и молекулярных уровнях
  4. Технология (-и) Нано- и биотехнологии
  5. Области применение Заживление ран, ожогов, пролежней, язв, онкологических новообразования ближнего залегания (кожа, слизистые, шея, гинекология и др.) 
  6. Присутствие на мировом рынке Одно из важных направлений в восстановительной хирургии и в сочетанных методах лечения раковых заболеваний
  7. Присутствие на Российском рынке Присутствует 
  8. Производится ли в России производится под торговом названием «Колетекс»
  9. Может ли производиться в России (проблемы) Требуется расширение производства в соответствии с растущими потребностями
  10. Нужно ли производить в России Да
  11. Будет ли конкурентоспособным Безусловно, пока не имеет аналогов мировых
  12. Нужно ли импортировать в Россию Нет
  13. Можно ли производить в кооперации с другими странами Да 
  14. Риски (экономические и др.) от производства и применения Минимальные, т.к. доставка лекарства адресная
  15. Участники Производство ООО «Колетекс», ООО «Текстильпрогресс» ИАР
  16. Участники. НИИ и другие научно-исследовательские организации Минпромторг РФ, Минсоцразвития РФ, НИИ РАМН и РАН, ВУЗы, ведущие лечебные учреждения РФ
  17. Необходимость подготовки специалистов В текстильных и родственных ВУЗах
  18. «Чистая» нанотехнология (НТ) или элементы НТ Элементы Нано- и биотехнологий

Как можно видеть анкета предлагает множество показателей, необходимых учитывать для составления дорожной продуктовой карты для мира и РФ. Можно было бы предложить и большее количество параметров для оценки каждого продукта, что затруднило бы работу с ней экспертов, а дополнительной информации не дало бы. Приводим список наиболее значимых и актуальных продуктов, их оказалось 50. перед каждым продуктом проставлены дроби /, где в числителе – потребность для РФ, а в знаменателе – возможность производства, количество * характеризует уровень значимости фактора.

Ниже, на рисунках представленные 6 наиболее значимых групп продуктов по их назначению и их потребность для экономики РФ и возможности их производства в РФ.

Анализ многочисленных источников показывает, что наиболее значимым для России являются следующие группы текстильной нанопродукции (значимость убывает в ряду): медицинский текстиль, защитный текстиль, технический текстиль, домашний текстиль, спортивный текстиль, модный текстиль.

По возможностям производства этой продукции в РФ они располагаются в следующий ряд по убыванию: технический текстиль, защитный текстиль, медицинский текстиль, домашний текстиль, спортивный текстиль, модный текстиль.

Конечно, приведенные оценки являются усредненными в каждой группе, где внутри разные продукты могут существенно отличаться по значимости и возможностям производства. Разница между ними (значимостью и возможностью производства) должна будет компенсироваться импортом, что уже происходит в настоящее время, когда эта разница огромная.

В анкете для примера приведены характеристические данные одного продукта из группы медицинского текстиля «Раневые покрытия нового поколения». Такая подробная характеристика была составлена для всех отобранных нанопродуктов основных ассортиментных групп.

На рисунке 1–5 по пяти группам для каждой графически расположены продукты в координатах «потребность/возможность», что позволяет принять решение о рекомендации конкретных продуктов по трем направлениям:

  • производить;
  • закупить технологию и по ней производить;
  • закупать продукты.


Рисунок. Соотношение потребностей и возможности производить в РФ для группы «Медицинский текстиль»




Рисунок. Соотношение потребностей и возможности производить в РФ для группы «Защитный текстиль»




Рисунок. Соотношение потребностей и возможности производить в РФ для группы «Нановолокна»




Рисунок. Соотношение потребностей и возможности производить в РФ для группы «Технический текстиль»




Рисунок. Соотношение потребностей и возможности производить в РФ для группы «Модный текстиль»




Рисунок. Соотношение потребностей и возможности производить в РФ для группы «Домашний текстиль»




Рисунок. Соотношение потребностей и возможности производить в РФ для группы «Электронный (сенсорный) текстиль»



Конечно эти рекомендации для федеральных органов, бизнеса и отдельных производителей волокон, текстиля и одежды носят сугубо экспертную оценку, однако они основаны на изучении очень большого массива зарубежных данных (более 1000 зарубежных публикаций за последние 5–10 лет специалистов из США, Германии, Англии, Японии, Китая, Индии), а также отечественных источников.

В случае проявленного интереса со стороны заинтересованных организаций и персоналий по каждому продукту в соответствии с предлагаемой анкетой можно представить характеристику данного продукта, а также предложить технологии для его производства, которые существуют у нас в РФ (очень мало) или их надо разработать или нужно приобрести зарубежом и адаптировать к нашим условиям. Или, наконец, приобрести данную продукцию на мировом рынке.

Заинтересованные организации и персоналии абсолютно свободны в своих дальнейших действиях. Любая система стратегического планирования, в том числе и Форсайт ничего другого предложить не может. Далее начинается инициатива государства, бизнеса, ученых, технологов.

Г.Е.Кричевский
Профессор, д.т.н.,
Засл. деятель науки РФ 



05ch_b.jpg

КРИЧЕВСКИЙ Герман Евсеевич,профессор, доктор технических наук, заслуженный деятель РФ, эксперт ЮНЕСКО, академик РИА и МИА, Лауреат Госпремии МСР

Окончил Московский текстильный институт им. А.Н. Косыгина по специальности «Химическая технология и оборудование отделочного производства», в 1961 году защитил кандидатскую диссертацию, а в 1974 году – докторскую диссертацию по проблемам химии и физической химии применения активных красителей. С 1956 по 1958 год работал на Московской отделочной фабрике им. Я.М. Свердлова начальником химстанции. Работал в качестве эксперта ЮНЕСКО в Бирме (1962 г.) и Индии (1968 г.). С 1980 по 1990 гг. руководил кафедрой «Химическая технология волокнистых материалов» в МТИ им. А.Н. Косыгина и созданной при этой кафедре Отраслевой Лабораторией Минлегпрома. В 1992 году перешел в РосЗИТЛП на должность зав. кафедрой Текстильного колорирования и дизайна и руководит ей по сей день. Профессор Г.Е. Кричевский также является президентом Российского союза химиков текстильщиков и колористов, генеральным директором НПО «Текстильпрогресс» РИА, главным редактором журнала «Текстильная химия».

За большой вклад в отечественную науку профессору Г.Е.Кричевскому присвоено звание Заслуженного деятеля науки РФ; в 2008 г. Указом Президента Российской Федерации награжден Орденом Почета.

Профессор Г.Е. Кричевский автор 18 учебников, монографий, словарей, более 300 научных публикаций в отечественных и зарубежных изданиях. Под руководством проф. Г.Е. Кричевского защищена 81 кандидатская диссертация.
Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.9 (80 votes)


Надежда Лебедева аватар

Может я ошибаюсь, но мне кажется, что в представленном материале технологии расматриваются как независимые, в то время как есть взаимосвязанные и выбор развиваемых технологий должен рассматриваться пакетом.