Как не потеряться в наномире?

Сегодня все говорят о нанотехнологиях. Ведь с их помощью можно получать материалы принципиально нового качества, новые технические и физические эффекты, которые позволяют поднять производительность труда на невероятную высоту. Нанотехнологии не только свидетельствуют о прогрессе науки, но и реально повышают качество жизни. В России, как и во всех странах мира, создаются специальные центры, где концентрируются знания и передовой опыт в области нанотехнологий. В Удмуртии при Министерстве экономики УР тоже действует республиканский региональный центр наноиндустрии, призванный координировать работу других центров, создающихся в научно-технических учреждениях и вузах республики.

Ижевский государственный технический университет

В стадии становления сегодня находится Центр нанотехнологий главного технического вуза Удмуртии – ИжГТУ. О перспективах создания центра и современных наноразработках мы беседуем с начальником инновационного управления, доктором химических наук, профессором ИжГТУ Михаилом Андреевичем ПЛЕТНЕВЫМ.

Михаил Андреевич, почему для создания центра нанотехнологий был выбран именно ваш вуз?

Вероятно, потому, что в нашем вузе уже присутствует весь комплекс необходимых составляющих. Во-первых, сконцентрированы научные, теоретические и прикладные исследования; во-вторых, активно ведутся инновационные работы, направленные на реализацию в реальном секторе экономики; и в-третьих, у нас присутствует образовательная компонента – мы способны готовить специалистов в области нанотехнологий.

Есть в ИжГТУ и давний опыт сотрудничества с Российской академией наук, технологическими институтами страны, предприятиями Удмуртии и других регионов.

Итак, «нанобум», начавшийся в мире, докатился наконец и до Ижевска. Однако далеко не все наши читатели имеют ясное представление о нанотехнологиях. Расскажите коротко, что это такое.

Суть этих сверхновых технологий заключается в использовании наноматериалов, состоящих из мельчайших частиц, которые и дают необыкновенные, иногда труднообъяснимые эффекты. Приставка «нано» означает «10_9» – это порядок размера частиц, о которых идет речь. У крупных частиц атомы и молекулы спрятаны внутри, а у наночастиц – все снаружи, а внутри почти ничего нет. Следовательно, свойства такой наночастицы резко отличаются от обычной.

Приведите, пожалуйста, какие-нибудь примеры таких нанотехнологий.

Вот пример наноразработки, сделанной в нашем вузе профессором Г.И. Яковлевым. Сейчас в стране реализуется национальный проект «Доступное жилье».

Одна из серьезных проблем в реализации этого проекта – резкое повышение стоимости строительных материалов. Если раньше пакет цемента стоил 50 рублей, то сейчас он стоит 300. Как сделать так, чтобы использовать цемент в минимальных количествах, сохраняя его технологические параметры? Яковлев разработал способы модификации известного строительного материала – пенобетона.

Добавив в обычный пенобетон всего одну тысячную процента наноматериала, он получил материал нового поколения, который обладает значительно большей прочностью и долговечностью, хотя внешне ничем не отличается от пенобетона, полученного обычным способом. Сейчас под руководством профессора Яковлева разрабатывается ряд других проектов с использованием нанотехнологий по замене строительных материалов на более экономичные, с меньшей затратой цемента.

Таким образом, использование наноматериалов ведет к эффективному решению многих проблем. В данном случае не только повышает качество строительных материалов, но и дает экономическую независимость от производителей цемента, диктующих цены.

Применяются ли нанотехнологии на наших заводах?

Конечно. Например, на заводе «Элеконд» в Сарапуле выпускаются уникальные по своим характеристикам изделия с использованием нанотехнологий – это долгоживущие конденсаторы очень высокой емкости, стабильно работающие от –60 до +80 градусов. Они просто незаменимы там, где перепады температур значительны, например, в авиации.

А кто производит наноматериалы для конденсаторов?

Здесь применяется немного другая нанотехнология. Окисляется тончайший лист алюминия, в результате чего появляются нанопоры. Благодаря им площадь поверхности становится очень большой и емкость конденсатора увеличивается. Научиться создавать такие конденсаторы было очень непросто. В этом направлении специалисты завода работали более 10 лет.

Вам известны другие нанотехнологии без использования наноматериалов?

Их много. Вот перед вами лежит керамический образец с крошечными – тоньше человеческого волоса – дырками внутри. Эта уникальная вещь состоит из оксидов алюминия. С ее помощью можно делать тончайшие полые внутри нити. По сути, это искусственный аналог шерсти животных, шерсть которых, как известно, обладает высокими теплоизоляционными свойствами. Такую наноразработку можно использовать в текстильной промышленности, создавая костюмы для космонавтов, военных и других людей, работающих в экстремальных условиях.

Какие перспективные наноразработки в Удмуртии уже действуют?

Приведу только некоторые, наиболее интересные из них. По разработкам ученых нашего вуза сегодня с помощью наночастиц улучшается качество строительных материалов и дорожных покрытий. Использование специального оборудования и технологий для упрочнения древесины применяет известная в республике научно-производственная фирма «Норт». С помощью химических материалов они модифицируют древесину – чтобы она не горела, не гнила, не изменяла цвет и т.д. Институт прикладной механики изобрел вибрационный распылитель наносуспензий, который распыляет воду до сверхмелких частиц. На основе этой простой и дешевой установки можно создавать эффективные приборы для ингаляций, увлажнители воздуха и т.д.

Совместная работа Ижевской медакадемии и Физико-технического института – мелкодисперсная форма всем известного глюконата кальция. Оказалось, что это недорогое лекарство, если его размолоть до наноструктур, усваивается отлично и детьми, и взрослыми, при этом дозы требуются значительно меньшие. И последний пример. Уникальные проволоки из наноматериалов делаются на Чепецком механическом заводе. Одна из глобальных проблем человечества – проблема нехватки энергии.

Поэтому усилиями всех развитых стран мира создается термоядерный реактор. Для реактора нужны мощные магниты, которые могут обеспечить только сверхпроводники. Вот эти сверхпроводящие материалы на основе наноструктурированных металлических составов и производит единственный в мире завод – Чепецкий механический. Эти и многие другие примеры говорят о том, что нанотехнологии республики – это серьезный интеллектуальный ресурс региона. Важно только грамотно им распорядиться.

Решение о создании Центра нанотехнологий ИжГТУ было принято совсем недавно – в декабре. Через год центр должен стать действующим. Есть надежда, что вам удастся решить эту задачу?

По-моему, это задача нам по силам. Ведь я решаю ее не один. Сейчас мы собираем необходимую информацию со всей республики, выстраиваем систему отношений с будущими партнерами. Весь комплекс вопросов – наука, образование, производство – требует системного, грамотного подхода. Понятно, что так просто, с кондачка центр не создать. Главное, у нас есть идеи, есть разработки, есть желание работать в этом направлении. И как говорится: «С миру по нитке – нищему на рубашку». Справимся!

Ольга ДЕНИСОВА

http://www.udmpravda.ru/default/article?…

Развитие нанотехнологий в Удмуртии

В Удмуртии, на базе Ижевского Государственного Технического Университета идут работы по созданию Центра нанотехнологий.

Газета “Удмуртская правда” опубликовала интервью с доктором химических наук, профессором ИжГТУ Михаилом Андреевичем Плетневым.

В интервью уделено внимание и существующим уже сейчас разработкам в области нанотехнологий.

Так, одна из разработок ВУЗа – способы модификации пенобетона. Автор разработки – Г. И. Яковлев. Сейчас под его руководством разрабатывается ряд других проектов с использованием нанотехнологий по замене строительных материалов на более экономичные, с меньшей затратой цемента.

Со своей стороны отметим, что в рамках своей стратегической программы развития ИжГТУ планирует подготовить ряд проектов, связанных с нанотехнологиями, в 7 Европейскую Рамочную программу.

По инициативе декана приборостроительного факультета, профессора Юрия Демакова и проректора по научной работе, профессора Владимира Алексеева на базе научных достижений Института прикладной механики УрО РАН и с участием ученых этого института проводится ежегодная студенческая научно-техническая конференция “Нанотехнологии, наноэлектроника и сканирующая туннельная микроскопия”. Последняя такая конференция состоялась 22 ноября этого года.

Целью конференции является получение студентами представления о нанотехнологиях, как о наборе технологий и методик, основанных на манипуляциях с отдельными атомами и молекулами, т.е. методик регулирования структуры и состава вещества в масштабах 1–100 нм.

Также, 27–28 июня в Ижевском государственном техническом университете состоялась Всероссийская конференция с международным интернет-участием “От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии”.

http://www.nanotex.ru/archives/245

Нанотехнологии: шаг в будущее

Конференция «От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии» вызвала большой интерес у широкого круга ученых, преподавателей вузов, инженеров-практиков, менеджеров различных организаций и фирм еще на стадии подготовки. В итоге были представлены доклады и сообщения ученых и производственников из 25 городов России и семи городов Белоруссии, Швеции, Испании, Германии, Литвы, Кубы.

То, что подобная конференция состоялась в Удмуртии, вполне закономерно: в республике уже есть производства, которые можно отнести к нанотехнологиям. В первую очередь, это производство моделей и прототипов с помощью методов стереолитографии и прототипирования, которое организовано дочерним предприятием ОАО «Ижмаш». В ряде случаев исследования ученых и специалистов Удмуртии доведены до стадии экспериментального производства.

В частности, получен нанопродукт, который может быть использован в малых количествах как эффективная улучшающая добавка в строительные материалы.

Нанопродукты в виде нанопорошков, содержащих углеродные наночастицы, углеродные нанотрубки с включенными металлами, нанопаутину и нанопленки с нанокристаллами металлов на поверхности и внутри, представляют интерес для модификации крупнотоннажных органических и неорганических материалов при снижении стоимости нанопродуктов и введении их в материалы в сверхмалых количествах. В Удмуртии найден способ получения металлов из их соединений при взаимодействии с полимерными или олигомерными веществами, что знаменует рождение нанометаллургии. Есть успехи в области получения эффективных лекарственных форм, а также стимуляторов роста в сельскохозяйственном производстве.

Помимо этого, большое значение имеет теоретическая и практическая подготовка будущих специалистов в области нанотехнологий и наноиндустрии. В республике она ведется на базе Научно-образовательного центра химической физики и мезоскопии Удмуртского научного центра УрО РАН, который включает кафедры Ижевского государственного технического университета, Удмуртского государственного университета и лаборатории академических институтов, а также контактирующие с ними лаборатории и опытно-экспериментальные участки некоторых предприятий.

Тематика конференции нашла столь живой отклик у научной общественности и представителей промышленности отнюдь не только потому, что сегодня понятие «нанотехнологии» с подачи Президента РФ стало актуальным и популярным.

Необходимость прорыва России, движения вперед и вверх в сфере нанотехнологий и наноиндустрии назрела давно. Как отметил в своем докладе на конференции главный конструктор Роспрома по направлению «Наноиндустрия», генеральный директор ЗАО Концерн «Наноиндустрия» Михаил Ананян,

«сегодня идет стратегическое отставание России от других технологически продвинутых стран в области нанотехнологий. И наша главная задача – консолидировать тот интеллектуальный потенциал, который есть в России и все-таки перепрыгнуть через эту пропасть отставания».

Интеллектуальный потенциал, о котором говорил профессор Ананян, у наших ученых, безусловно, есть. Как и конкретные научные разработки в области нанотехнологий.

Доклады и сообщения, прозвучавшие на конференции, еще раз подтвердили это.

Обсуждались достижения фундаментального и прикладного характера, проблемы и перспективы развития и внедрения наноматериаловедения, нанотехнологий в производство. Состоялись дискуссии о синтезе и тестировании наноразмерных соединений и использовании их для повышения качества многотоннажных материалов, о применении наносистем в медицине, сельском хозяйстве, строительстве, транспорте, энергетике.

Владимир Кодолов

На мой взгляд, конференция прошла успешно, – комментирует председатель оргкомитета, директор Научно-образовательного центра химической физики и мезоскопии Удмуртского научного центра УрО РАН, заведующий кафедрой химии и химической технологии ИжГТУ, профессор Владимир Кодолов. – Достигнута самая главная цель – объединение, консолидация усилий различных групп в становлении нанонауки и наноиндустрии. Некоторые даже назвали эту конференцию «кулуарной», имея в виду, что большая часть обсуждений, заключений договоров и соглашений происходила в перерывах между докладами.

Завязывались контакты между учеными, производственниками, потребителями и инвесторами. В частности, ИжГТУ заключил договоренность о сотрудничестве с Тамбовским государственным техническим университетом по практическому использованию нанопродуктов, получаемых и в Тамбове, и в Ижевске. Еще одна интересная для нашего вуза перспектива – сотрудничество с профессором Виктором Львовичем Волковым (Институт химии твердого тела УрО РАН, Екатеринбург). Речь идет о возможности производства на нашей территории металлоксидных нанотрубок, важных для приборостроения, получаемых гидротермальным путем.

Присутствие на конференции представителей правительства Удмуртии, министерств экономики, науки и образования показало, что «лед» действительно тронулся: республика ощутила потребность в современных технологиях. Причем интерес к ним был проявлен не только со стороны республиканских потенциальных инвесторов – в Ижевск приехали представители производственных фирм из Москвы, Перми, Татарстана, Белоруссии. Это были строительные, приборостроительные, машиностроительные организации, медицинские фирмы, которые хотят использовать нанотехнологии в производстве и готовы предоставить свои предприятия в качестве экспериментальных площадок, где можно их апробировать.

Первым и одним из основных пунктов решения конференции стала рекомендация ее участников правительству Удмуртской республики оказать содействие в организации Регионального центра наноиндустрии Удмуртии, работа по созданию которого в последнее время активизировалась. Но к этому процессу, по мнению Владимира Кодолова, следует относиться очень продуманно и грамотно:

Нужно уметь прислушиваться к природе и учиться у нее. Не надо торопиться и вкачивать большие энергии, стремясь к разрушению – нужно идти к созиданию. И в данном случае, рождая региональный центр наноиндустрии, не стоит торопиться с этим, чтобы в итоге не получить мертворожденное дитя. Надо сделать так, чтобы с самого начала центр был жизнеспособным, помог окрепнуть росткам нанотехнологий и наноструктур на предприятиях. Ведь суть нанотехнологий – получение эффекта за счет слабых взаимодействий, дальнейшей самоорганизации самой системы. Систему нужно только подтолкнуть, а дальше она будет развиваться сама в нужном направлении.

Среди других пунктов решения конференции – возможность организации конкурса работ в области нанопродуктов, наноматериалов и нанотехнологий, создание межвузовского объединения ИжГТУ-УдГУ по открытию специальностей и направлений подготовки специалистов и магистров в области нанотехнологий, создание электронной базы данных по разработкам в наноматериаловедении и нанотехнологии, организация следующих конференций по этой тематике.

Уже в 2008 году, как продолжение первой конференции по нанотехнологиям, в Ижевске состоится Всероссийская конференция с международным интернет-участием «Перспективы и проблемы создания прогностического аппарата по прогнозированию процессов нанотехнологий».

Подробности о состоявшейся конференции вы можете найти на сайте http://nanoizh2007.org/

Кулуары/Мнения участников конференции

Михаил Ананян, генеральный директор ЗАО Концерн «Наноиндустрия» (Москва):

Михаил Ананян

На самом деле нанотехнологии существуют давно – все, окружающее нас, состоит из атомов и молекул, и мы с вами в том числе. Все это давно известно. А вот что касается того, что ученые сейчас пытаются «тянуть одеяло» на себя… отчасти «имеет место быть» и такое. На самом же деле это серьезно, потому что нанотехнологии привносят в жизнь совершенно новую экономику. Это другой уровень познания материи. Нанотехнологии открывают «дверь» в совершенно новое использование вещества, новое осознание возможностей самого человека. Поэтому нанотехнологии оказываются вездесущими: если вы создаете какой-то нанопродукт, вы сразу можете его применить в очень многих отраслях промышленности и человеческой деятельности.

Так что нанотехнологии – это крайне интересно. Хотя сейчас на этот счет много спекуляций – создаются сомнительные фирмы, в названиях которых пишется «нано», и так далее. Надо просто отделять зерна от плевел. К тому же сегодня представление о нанотехнологиях переходит в стадию политической моды. Важно не заболтать это понятие, наполнить его реальным практическим содержанием, поскольку развитие и внедрение нанотехнологий, создание отечественной наноиндустрии на самом деле представляет многополитическую систему и задачу. К сожалению, мы упустили очень много времени, лет 7–12, в то время как другие страны активно вкладывались и занимались этим.

Известный академик Юрий Третьяков (он возглавляет факультет новых материалов в МГУ) говорит, что никакими деньгами, к сожалению, нельзя скачком преодолеть это отставание. А сегодня идет стратегическое отставание России от других «продвинутых» стран в этой области. И сегодня наша задача – консолидировать интеллектуальный потенциал, который есть в России, и все-таки попытаться перепрыгнуть эту пропасть отставания. Только консолидация может исправить стратегическое отставание.

Что касается участия концерна «Наноиндустрия» в работе конференции, то мы давно сотрудничаем с Удмуртской республикой. Еще в 1998–1999 годах, когда только началась конверсия, которая разрушила очень многие связи и технологии, в вашей республике было создано Удмуртское отделение Международного фонда конверсии. И с тех пор мы с Удмуртией сотрудничаем. Сегодня, наконец, мы дошли до того, что у руководства республики созрело решение о необходимости создания Удмуртского регионального центра наноиндустрии. Такие центры появились более чем в 20-ти городах России – Нижнем Новгороде, Саратове, Астрахани, Краснодаре, Обнинске…

Они призваны решать несколько важных задач: реализовать программу совместных действий по консолидации специалистов в области нанотехнологий в части создания общего информационного пространства, обмена опытом, выстраивания технологических цепочек, обеспечивающих переход от разработок к производству, от производства – к внедрению продукции на потребительском рынке. В настоящее время самая первая задача, которую мы сформулировали – инвентаризация всего, что делается в области нанотехнологий в конкретных регионах. Потому что сегодня никто в России до конца не знает, что у нас творится в этой области, какие проекты являются реальными и на какой стадии разработки они находятся.

Мы очень рассчитываем, что центр наноиндустрии появится в Ижевске, потому что потенциал здесь собран очень мощный и интересный.

Алексей Ткачев, зав. кафедрой Тамбовского государственного технического университета, профессор, директор Тамбовского инновационно-технологического центра машиностроения:

Нанотехнологии – это будущее развития нашей техники, нашей науки. Сейчас мы находимся в самом начале пути, поэтому это пока воспринимается многими как экзотика и нечто не совсем понятное. Если говорить о нашем центре, то мы разработали, сконструировали, изготовили, запустили первую в Россию установку для производства углеродного наноструктурного материала «таунита». Производительность его до двух тонн в год. Подчеркиваю – в России это первая такая установка. А сейчас мы активно работаем над внедрением и использованием этого материала в различных отраслях промышленности – это электроника, строительные материалы, полимерные композиты, красители, фильтры и так далее.

Борис Якимович, профессор, ректор ИжГТУ:

Борис Якимович

Ижевский государственный технический университет вполне способен стать базовым элементом будущего Регионального центра наноиндустрии Удмуртии. Конечно, в рамках мировой интеграции науки нам очень сложно претендовать на всемирно известный центр в области наноиндустрии. Но мы можем найти здесь свое место, особенно в использовании нанотехнологий в строительной области. У наших ученых есть результаты – полученные наноматериалы, нанодобавки, которые используются при создании нанобетона.

В этой области мы сотрудничаем с учеными Венгрии, Германии, Литвы и других стран. К тому же университет заключил соглашение о научно-техническом сотрудничестве с 23 крупными предприятиями России и Удмуртии. Может быть, не все идет так, как нам бы хотелось, но тем не менее это долговременное партнерство уже принесло результаты. Сотрудничество в области наноиндустрии и нанотехнологий мы видим прежде всего в проведении, использовании и сопровождении тех разработок, которые уже сделаны российскими и зарубежными учеными, для того, чтобы поднять уровень эффективности, конкурентоспособности всего нашего народного хозяйства.

Светлана Мальцева

http://www.istu.ru/news/uso/2375/

Перспективные материалы для наноиндустрии

В Удмуртском государственном университете (г.Ижевск) ведутся работы по изучению физико-химических свойств углеродных нанотрубок, представляющие собой протяженные цилиндрические молекулярные структуры диаметром порядка нанометра, состоящие из одного или нескольких свернутых в трубку атомных графитовых слоев.

Ряд уникальных свойств трубок: варьируемая в зависимости от симметрии трубки ширина энергетической запрещенной щели, высокая прочность, указывают на хорошие перспективы применения этих объектов в наноэлектронике и наномеханике.

Многослойная углеродная нанотрубка представляет собой комбинацию вставленных друг в друга коаксиальных однослойных трубок с различными радиусами. На рисунке показана атомная структура двухслойной углеродной нанотрубки, она может рассматриваться как механизм, позволяющий реализовать наноподшипник скольжения либо качения, так и механизм, обладающий нелинейной упругостью к относительному повороту либо сдвигу.

Второе направление наноиндустрии, развиваемое в университете – создание наноконструкций на основе физиологически активных белков, обновление технологии производства иммуноглобулинов и альбуминов нового поколения. Данное направление обеспечивает скрининг оптимальных конструкций химерных форм в соответствии с международными стандартами GLP и GCP, позволившее разработать отечественные технологии производства биопрепаратов.

Ректор УдГУ Бунтов С.Д., директор ЦНИ Савинский С.С.

Tел. (3412) 751610,

E-mail: savinsky@uni.udm.ru

http://sovetnikprezidenta.ru/49/2_zakon.html

Удмуртский государственный университет

http://v4.udsu.ru/start/

Ижевский государственный технический университет

http://www.istu.ru/

Работают люди… Вот так, потихоньку-полегоньку, а число наноразработок в регионах понемногу увеличивается, и уже есть о чём не только поговорить на конференциях, но и дать народному хозяйству. А ряд материалов и продукции с приставкой «нано» производится уже в промышленных масштабах… И это – замечательно! Люди работают… Если им не мешать. А вот когда родные власти будут ещё и помогать, подбрасывая деньжат, организуя ФЦП, помогая в закупке дорогостоящего оборудования и т.п., то народ наш вообще может свернуть горы… Успехов им!…