«Конструктор» из молекул

Недавно Международный центр исследований альтернативной энергии, базирующийся в швейцарском Цюрихе, инициировал выдвижение Президента России Владимира Путина на Нобелевскую премию мира. По мнению швейцарских ученых, Президент России заслужил эту честь своим «очень дальновидным планом найти эффективную форму альтернативной энергии на основе нанотехнологии». Действительно, нанотехнологии сейчас у всех на слуху. В своем послании Федеральному Собранию президент назвал их развитие одним из элементов инновационного рывка в нашей стране наряду с атомной энергетикой и освоением космоса.

В чем же заключается привлекательность нанотехнологий? Они дают возможность создавать и контролировать материалы и устройства на недосягаемом ранее молекулярном уровне. Ученые получат возможность, по сути, «собирать» материалы, как в конструкторе Лего, только вместо кубиков — атомы и молекулы. В идеале металлы становятся тверже и легче, ткани прочнее, топливо работает дольше. Или из комбинации различных молекул появляются совершенно новые конструкции.

Исследования и разработки в области нанотехнологий сейчас активно развиваются более чем в 50 странах. Для эффективного использования имеющихся ресурсов и скорейшего внедрения нанотехнологий в США, Японии, Германии, Швеции, Франции, Китае и других странах приняты национальные программы, руководителями которых являются первые лица государства. По прогнозам специалистов, в ближайшие 10 лет общемировой рынок нанотехнологий превысит 1 триллион долларов в год.

Развитие нанотехнологий в настоящее время идет по нескольким магистральным направлениям — нанобиотехнология, наноэлектромеханика, нано-энергетика, создание новых поколений функциональных и конструкционных наноматериалов, в том числе для машиностроения и робототехники, экологии, аэронавтики, систем безопасности и борьбы с терроризмом. Предполагается их применение в электронике, здравоохранении, фармацевтике, химической промышленности, транспорте, а в середине ХХI века нанотехнологии будут применяться во всех сферах деятельности человека.

Как отметил Владимир Путин на совещании в Курчатовском институте:

«Действительно, нанотехнологии — это все более и более востребованные в промышленности, медицине, транспорте технологии, в аэрокосмическом комплексе, в телекоммуникациях. И концентрация наших материальных ресурсов и интеллектуального потенциала должна активизировать разработку и внедрение этих принципиально новых стратегических технологий в нашей стране…».

По инициативе Президента РФ у нас в стране создана Российская корпорация нанотехнологий, которой предстоит реализовать государственную политику в этой сфере, заниматься развитием инновационной инфраструктуры, помогать в осуществлении проектов в наноиндустрии. У нас планируют развивать около 100 направлений, наиболее актуальных для технологического развития России. Для этого в рамках Федеральной целевой научно-технической программы в бюджете на 2008–2010 годы выделено более 180 млрд. рублей. Ежегодно государство предполагает финансировать на конкурсной основе около 30 крупных технологических разработок, выполняемых консорциумами научных, образовательных и производственных организаций.

Сегодня Россия по некоторым направлениям наноиндустрии опережает другие страны. Например, у нас есть экспериментальный композитный светодиод, полученный в лаборатории. Кроме того, отечественная промышленность выпускает продукты и изделия, которые фактически по своей сути и есть результаты нанотехнологий. К ним относятся композитные, керамические, полимерные материалы, катализаторы, мембраны, сенсоры и биочипы, не говоря уже о разных нанодисперсных материалах. В ближайшее время на рынок выйдут углеродные материалы, нано-электроника и средства медицинской диагностики.

Уральские нанотехнологии — делами, а не словами

Уже сейчас на Среднем Урале активно формируется инфраструктура по разработке и внедрению в производство ряда нанопродуктов. В частности, они разрабатываются консорциумами, объединяющими институты УрО РАН, УГТУ-УПИ и УрГУ, технологические институты — УралНИТИ, СвердНИИХиммаш, крупные предприятия и малый бизнес.

Например, в Институте электрофизики УрО РАН налажено изготовление керамических материалов с применением нанотехнологий. Полученные изделия по многим параметрам превосходят обычную керамику. На Урале идут работы и по молекулярному конструированию. В Институте физики металлов в течение многих лет работают над созданием новых магнитных материалов, обладающих гигантским сопротивлением.

В Институте физики металлов Уральского отделения РАН разработаны основы технологии получения интеллектуальных сталей, обладающих высокой жаропрочностью и радиационной стойкостью, что позволит уральским металлургам занять значительную долю рынка сталей для атомной энергетики.

В Уральском государственном университете разработаны основы технологии получения сред для высокочувствительных сенсоров магнитного поля и датчиков широкого назначения на их основе, которые могут найти применение в микроэлектронике.

Благодаря разработкам среднеуральских ученых, сегодня на ведущих предприятиях области уже освоен выпуск продукции с использованием нанотехнологий. Например, Уральский электрохимический комбинат производит фильтры на основе наноматериалов для очистки газов от сверхмалых частиц. На этом же предприятии производятся катализаторы из палладия и платины для нейтрализации вредных примесей в газах, в том числе для очистки выхлопных газов автомобилей.

Нанотехнологии позволили сделать катализаторы более эффективными и уменьшить расход ценных металлов. Уральский завод гражданской авиации применяет передовую технологию повышения стойкости лопаток газотурбинных двигателей за счет нанесения нанопокрытий на основе нитрида титана. В результате в четыре раза увеличился ресурс лопаток и снизился расход топлива при сохранении мощности авиадвигателей, повышена их надежность.

Высокоэффективные антикоррозионные покрытия на базе нанопорошков, используемые в строительном комплексе, делает ООО «Высокодисперсные металлические порошки». Эти покрытия превосходят по долговечности существующие аналоги в 2–4 раза, при этом пожаробезопасны и устойчивы к воздействию низких и высоких температур, поэтому активно применяются при строительстве Московской кольцевой автодороги, мостов через реки Обь, Иртыш, Кама, Волга и других важных объектов. На ФГУП «НПО автоматики» выпускаются элементы на основе нанотехнологий для современных магнитных сенсоров, применяемых в системах измерения и автоматизации.

Специалисты комбината «Электрохимприбор» внедрили технологию получения наноалмазов, использование которых значительно повышает характеристики электрохимических и химических покрытий. В Институте электрофизики РАН с использованием нанотехнологий создан образец самого маленького рентгеновского аппарата в мире, производство которого можно освоить у нас в области. Благодаря своим размерам аппарат может найти применение в медицине при рентгеноскопии нетранспортабельных больных, в том числе в автомобилях «Скорой помощи», а также в металлургии при обнаружении дефектов прямо на технологической линии.

Фантастам и не снилось

Очевидно, что институтам и предприятиям Среднего Урала вполне по силам занять ведущие позиции в российской наноиндустрии. Губернатор Эдуард Россель прямо сказал об этом:

«У нас с вами есть очень хороший потенциал в этом вопросе. Я думаю, что мы должны им воспользоваться и, как минимум, стать участниками федеральной программы. А как максимум — стать лидерами в данной отрасли».

По инициативе губернатора Свердловской области для координации и экспертизы работ по нанотехнологиям в Свердловской области создано предприятие «Уральский центр наноиндустрии», при котором действует координационный научно-технический совет, в состав которого входят ведущие ученые, технологи и производственники.

На протяжении нескольких последних лет некоторые исследования финансируются в рамках совместного конкурса научных проектов с Российским Фондом фундаментальных исследований. Реализация ряда научно-технических проектов в области нанотехнологий осуществляется при финансовой поддержке правительства Свердловской области. С 2001 по 2007 год из областного бюджета было выделено более 200 миллионов рублей.

Для дальнейшего развития нанотехнологий на Среднем Урале министерством промышленности, энергетики и науки Свердловской области разработана специальная программа до 2010 года. В нее включены научно-технические и инновационные проекты промышленных предприятий, на которых с привлечением академической и вузовской науки идет разработка и внедрение нанотехнологий. Только из областного бюджета в ближайшие годы на реализацию программы будет выделено более 370 млн. рублей. Все это позволит разработать уникальные технологии и материалы для российской экономики.

Так, в ближайшие годы в ООО «Высокодисперсные металлические порошки» планируют разработать новые порошки для промышленности и транспорта. Их можно будет использовать для защиты от коррозии внутренней поверхности резервуаров, трубопроводов, при ремонте тепловых и водопроводных сетей. Эти покрытия обеспечат эффективную долговременную защиту от коррозии металлоконструкций, работающих в жестких условиях эксплуатации автотранспортных магистралей: мостов, и эстакад, предупредят аварийные разрушения металлоконструкций. Новые материалы позволят значительно увеличить межремонтные сроки работы промышленного оборудования и автотранспорта, снизить расход топлива, электроэнергии и смазывающих материалов.

На ФГУП «ПО «Уральский оптико-механический завод» через три года появятся опытные образцы станков, где будут применены узлы бесконтактной силовой наномеханики, сверхразрешающий трехмерный микроскоп для исследования объектов микро- и нанометрового диапазона, что даст возможность освоить производство приборов нового поколения для исследования материальной структуры и динамических процессов в микрообъектах и сделать открытия в микроэлектронике, фотонике, материаловедении, медицине и биологии.

В ООО «Спецкерамика» совместно с Институтом высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН и Свердловским областным клиническим психоневрологическим госпиталем для ветеранов войн создается опытно-промышленное производство и внедрение в практику ортопедии нового поколения эндопротезов и имплантантов опорно-двигательной системы человека с применением высокопрочной плотной и крупнопористой биоактивной керамики, модифицированной нанокомпонентами. Отечественная медицина получит керамические имплантанты нового поколения, не уступающие по своим характеристикам лучшим зарубежным аналогам.

В 2008–2010 годах на ФГУП «НПО «Автоматики» планируется провести разработку и моделирование системы управления летательным аппаратом с использованием чувствительных элементов на основе наноматериалов и создать уникальную систему управления для малогабаритных летательных аппаратов.

Холдинг «Юнона» совместно с ФГУП «Институт реакторных материалов» планирует разработать промышленную технологию дозирования радиоактивных наноэлементов в титановую капсулу для лечения раковых заболеваний. За счет использования при лечении раковых заболеваний Цезия-131 снизится доза облучения организма, сократятся побочные эффекты.

На личном контроле губернатора Свердловской области находится развитие Уральского регионального центра наноиндустрии. В состав центра вошли институты УрО РАН, вузы, крупнейшие промышленные предприятия, внедряющие нанотехнологии. Новая структура призвана превратить научные достижения образовательных организаций, промышленных и научных предприятий Урала в конкурентоспособные современные технологии и нанопродукты.

Ситуация на Урале с развитием наноиндустрии обнадеживает. Институты и предприятия активно работают над разработкой технологий и созданием новых образцов техники и оборудования. В ближайшее время мы станем свидетелями рождения новых технологий, приборов и устройств, которые и фантастам даже и не снились. Например, ученые уменьшат транзисторы и другие элементы электроники до размеров отдельных молекул. Представьте, например, компьютер размерами с ручные часы. Но самое главное — реальные достижения уральских специалистов в сфере нанотехнологий откроют новые горизонты развития отечественного машиностроения, металлургии, фармацевтики.

http://www.oblgazeta.ru/home.htm?…

Да-а-а, вот какие молодцы уральцы!.. Создана прекрасная инфраструктура, имеются специальное оборудование, квалифицированные кадры, запасы необходимого сырья и т.п. И, главное, вся эта «армия» собрана к единый кулак и орентирована на единую благородную цель – превратить научные достижения образовательных организаций, промышленных и научных предприятий Урала в конкурентоспособные современные технологии и нанопродукты. И уже есть чем похвастаться, что предъявить потребителям… В заключение, судя по этой статье, стОило бы отметить и такой аспект деятельности уральцев: Они не только умеют хорошо изобретать, хорошо работать, но и могут «показать товар лицом», заинтересовать будущих заказчиков, потребителей, инвесторов и др. А в наши дни это явно немаловажное качество!..