Перспективы промышленного освоения нанотехнологий

Перспективы промышленного освоения нанотехнологий

Имеются два подхода формирования нанообъектов в нанотехнологиях. Первый – «снизу» – когда формирование структур идет путем локальной модификации на атомарном уровне или строительства объекта атом за атомом с использованием атомносиловых манипуляторов. Второй подход – «сверху», когда формирование наноструктурированных материалов или объектов ведется массовым образом с контролируемым управлением свойствами

Borisov_Yury.jpg .

Эти процессы, как правило, базируются на развитых технологиях микроэлектроники. Сама мировая микроэлектроника уже практически вступила в область наноэлектроники, разрабатывая и массово производя сверхбольшие интегральные схемы с размерами элементов 65 нм и менее. Таким образом, мы видим, что развиваемая наноиндустрия как отрасль промышленности, в основном, будет развиваться по пути создания наноструктурированных материалов и новых поколений наноэлектроники.

Наноматериалы

Среди наиболее важных отечественных разработок, имеющих ближайшую перспективу масштабного освоения можно отметить конструкционные материалы для ракетно-космической, авиационной техники, транспортного машиностроения, судостроения. Эти материалы позволяют снизить на 200–300°С температуру формообразования, уменьшить уровень вредных выбросов при производстве в 5–10 раз, снизить вес, увеличить прочность и долговечность до 2–3 раз, увеличить экономическую эффективность технологических операций на 30–40%, обеспечить создание теплонагруженных до 175°С узлов и деталей перспективных авиационных двигателей и гиперзвуковых летательных аппаратов, высокотемпературных элементов тепловой защиты.

Ведущей организацией в области создания авиационно-космических наноматериалов и развития специальной металлургии в России является Всероссийский институт авиационных материалов (Москва). Значительные заделы в области нанокомпозиционных материалов имеют НИИ «Графит», НИИ новых углеродных материалов, ЦНИИ технологии судостроения и др. Ежегодный объем продаж керамических и композиционных материалов, производимых российскими предприятиями к 2015 г. может составить до 150 млрд руб. (до 3–5% мирового рынка), а объемы экспорта 200–300 млн долл. Предполагается массированное внедрение разрабатываемых технологий на предприятиях Северо-Западного и Уральского промышленных регионов России.

Особое место, с учетом задач реализации национального проекта «Доступное жилье», занимает разработка и выпуск для стройиндустрии инструмента с режущей кромкой из наноалмазного покрытия. К концу 2011 г. планируется промышленное производство алмазного режущего инструмента, которое должно обеспечить замену старого типа инструмента в строительном комплексе РФ не менее чем на 20%, на общую сумму 240 млн руб. в ценах 2009 г. Предусматривается также экспорт этого инструмента в страны СНГ и дальнее зарубежье.

Наноструктурированные материалы успешно можно применять и в военной технике. Так, например, они позволяют в 15 раз повысить эффективность твердого ракетного топлива; увеличить дальность полетов стратегических ракет на 400–800 км; создать высокоплотные и высокоимпульсные ракетные топлива для перспективных ракетных комплексов; повысить в 1,5–2,5 раза эффективность действия взрывчатых веществ.

В России разработкой технологии и созданием производства нового поколения композиционных материалов успешно занимаются в ФНПЦ «НИИ прикладной химии» (Сергиев Посад), НИИ прикладной химии (Москва). В результате в ближайшее время промышленность получит пожаробезопасные термопластичные нанокомпозиции и термостойкие органические стекла, с повышенными показателями конструкционных свойств, температур эксплуатации и ресурсов.

Серьезные результаты достигнуты в разработке наноматериалов межотраслевого применения. Российский рынок этих материалов оценивается в 240 млн долл., причем доля импорта может составить более 50%. Разработки, ведущиеся в НТЦ «Владипор» (Владимир), Институте нефтехимического синтеза РАН (Москва), Физико-энергетическом институте им. Лейпунского (Обнинск), позволят практически вдвое снизить долю импорта этих материалов уже в 2012 г.

Стратегическое значение для развития машиностроительного комплекса страны и в целом для технологической безопасности России имеет повышение степени точности станков и оборудования, переход на новые принципы контроля перемещений и метрологического обеспечения. Проекты по разработке, созданию производства и внедрению модернизированных станков осуществляют в «ЦНИИ «Техномаш», Государственном центре системных исследований, «НПО «Алмаз» им. акад. Расплетина», на заводах «Салют», и «Красный Пролетарий», НПО «Техномаш» (Роскосмос). Объем производства модернизированных станков и новых типов прецизионных станков может составить более 10 млрд руб. в течение 4–5 лет.

Наноэлектроника

В результате организации эффективного частно-государственного партнерства российская промышленность уже практически осваивает технологию создания микроэлектронной компонентной базы с проектными нормами 180–130 нм и даже 90 нм. Мы надеемся, что первые образцы СБИС мирового уровня технологии появятся в НИИ молекулярной электроники и на заводе «Микрон» (Зеленоград) уже в начале 2010 г. Государственная поддержка исследований и разработок в области наиболее важных технологий наноматериалов, технологических процессов и оборудования позволит России развивать их без серьезной зависимости от западных поставщиков техпроцессов и оборудования.

  • Главным организационным достижением в развитии электроники за последние время следует признать разработку и реализацию ФЦП «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники» на 2008–2015 гг. В соответствии с заданиями ФЦП российская микроэлектроника уже к 2011 г. резко сократит отставание от мирового уровня и практически приступит к задачам наноэлектроники.

Значительные экономические и промышленные перспективы для России представляет постоянно растущий (в среднем на 30% в год) мировой рынок солнечных фото-энергосистем. Конкурентоспособность российских разработок в этом секторе рынка достаточно высока. Для справки: российская компания «Солнечный ветер» в настоящее время ежегодно экспортирует солнечные батареи в объеме, обеспечивающем получение 5 МВт электроэнергии.

  • Наносверхвысокочастотная электроника, основанная на использовании наноразмерных гетероструктур определяет стремительный прогресс многих отраслей: от современных средств связи до электронных средств вооружений. Основоположник этой технологии – Нобелевский лауреат Ж.И. Алферов, что определяет научный приоритет России.

Лидером в разработке и производстве СВЧ электронных компонентов в России является объединение «Исток» (Фрязино), где идет создание современной промышленной технологической линии по производству СВЧ-микросхем с проектными нормами до 100 нм и с объемом выпуска до 1 млн. шт. в год. Используя научные разработки Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники РАН, отраслевые институты разрабатывают технологии СВЧ-приборов новых поколений. В рамках ФЦП «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники» на 2008–2015 г.» предусматриваются капвложения для технического перевооружения научно-производственных предприятий «Пульсар» (Москва), «Салют» (Н. Новгород), «Торий» (Москва), Федерального научного центра измерительных систем (Н. Новгород), что обеспечит создание в России в течение 5–7 лет промышленной наногетероструктурной электроники мирового уровня.

  • Область применения полупроводниковых лазеров в настоящее время очень широка – от волоконно-оптических и космических линий связи до медицины и технологического оборудования. В настоящее время созданный при ФТИ им. Иоффе Научно-технический центр микроэлектроники является одним из мировых лидеров в области физики и технологии полупроводниковых лазеров и светодиодов на наногетероструктурах. В России есть промышленные предприятия, имеющие полный цикл технологии для производства лазеров, такие как НИИ «Полюс» (Москва) и «НПП «Инжект» (Саратов). Есть все предпосылки для выхода отечественной промышленности полупроводниковых лазеров на мировой уровень.

Высока конкурентоспособность российских разработок в области создания элементной базы молекулярной электроники и фотоники. Ряд научных организаций РАН (Центр фотохимии, Институт физической и электрохимии, Институт проблем химической физики и др.) создали значительные заделы, не уступающие зарубежным. Микро- и наносистемная техника (МС) обещает такую же революцию в области электромеханических, сенсорных устройств и систем управления, какую совершила в свое время микроэлектроника. В настоящее время более 250 организаций различных форм собственности специализируются на разработке и производстве изделий МС. Среди ведущих организаций – объединение «Авангард» (С.-Петербург), НРК «Технологический центр» МИЭТ, НИИ электромеханических приборов (Пенза), НИИ физических проблем им. Лукина, Акционерные общества «Элпа» (Зеленоград), «Светлана» (С.-Петербург), Ростовский НИИ радиосвязи и др.

  • В отечественной промышленности развернут достаточно широкий комплекс работ по практическому использованию нанотехнологий, однако существующие проблемы организационного и финансового плана все еще сдерживают их развитие.

Первоочередные меры

Мировой опыт показывает, что развитие высоких технологий не только инициируется правительством передовых стран, но и поддерживается государством путем проведения комплексных национальных программ.

Руководствуясь положениями президентской инициативы «Стратегия развития наноиндустрии», необходимо предусмотреть в плане первоочередных мер следующие мероприятия:

  • формирование специализированных нанотехнологических подпрограмм (разделов) отраслевой направленности в рамках ФЦП «Национальная технологическая база», «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники» на 2008–2015 гг. и «Федеральной государственной программы развития оборонно–промышленного комплекса Российской Федерации» на 2007–2010 гг., с выделением дополнительных средств на эти цели;
  • формирование блока НИОКР межотраслевой направленности в рамках специализированной федеральной целевой программы «Развитие нанотехнологий в Российской Федерации до 2015 года».
  • Необходимо уделить особое внимание проблемам создания отечественного специализированного промышленного нанотехнологического и контрольно-измерительного оборудования и оснащения им отраслевых предприятий, участвующих в выполнении нанотехнологических программ.

Для обеспечения целенаправленной подготовки кадров специалистов по нанотехнологиям, необходимо расширить взаимодействие создаваемых в ведущих вузах страны нанотехнологических учебных и исследовательских наноцентров с передовыми отраслевыми предприятиями, обеспечить комплексность решаемых задач обучения и практической разработки новой высокотехнологичной продукции.

Юрий БОРИСОВ, заместитель министра промышленности и торговли РФ

http://www.sovetnikprezidenta.ru/75/1_nano.html



nikst аватар

Вот обстоятельный доклад (де-факто) «министра электронной промышленности» (в рамках нынешнего министерства промышленности и торговли РФ) о состоянии и перспективах развития нанотехнологий в этой подотрасли: области исследований и разработок и головные НИИ, ведущие ту или иную тему…

  • В целом неслабая «ветвь» нарождающегося древа отечественной наноиндустрии…
Petr21 аватар

Наконец-то увидел обстоятельный доклад и полное понимание ситуации в России. Приятно видеть, что остались еще умницы в России(Юрий Борисов и его инженеры) – не все еще уехали. Остается констатировать факт, что данному руководителю нужны только деньги, которых в нужных объемах ему просто не дадут. То, что выделят разворуют(ну не надо только спорить), а то что реально получит замминистра и дойдет до предприятий – слезы одни. Что делать – известный вопрос. Уже было несколько постановлений по ускоренному развитию микроэлектроники и в СССР и в России – пшыком все пошло. Остается только на бога полагаться да на людей типа Юрия Борисова. Цепочка -постановления, решения, указы-выделенные деньги(раз в 1000–10000 меньше того, что реально нужно)- повальное воровство денег- оставшиеся деньги дошли до Юрия Борисова(горькие слезы Юрия)- попытка что-то сделать на эти крохи – выделение денег в институты – повальное воровство – дошли несколько рублей до инженеров, под конкретные задачи – денег хватило только на заработную плату(которая совсем не та, что во всем мире)- инженер пошел покурить, да с горя напился – прибыль государству за вырученные за водку деньги – гггрозный сверху окрик Юрию – Юрий где деньги, которые мы тебе выделили???? – немая сцена.

andsergej аватар

Сфера, связанная с биотехнологией и медициной напрочь отсутствует!