Виктор Балабанов - Нанотехнологии. Правда и вымысел

• Название: Нанотехнологии. Правда и вымысел
• Автор: Виктор Балабанов
• Жанр: Прочая научная литература

Авторы книги знакомят читателей с относительно новым научно-практическим направлением знаний – нанонаукой – и уделяют большое внимание популяризаци и достижений нанотехнологий. В книге рассматриваются по большей части не какие-то фантастические проекты, а разработки, уже реально применяемые или находящиеся на этапе исследований. При чтении книги каждый сможет получить для себя некоторые неожиданные знания о взаимодействии наночастиц, имеющих размеры атомов и молекул, и сделать неожиданные открытия из удивительного мира нанотехнологий.

В книге разрушаются многочисленные мифы и стереотипы, связанные с нанотехнологиями.

---

В настоящее время в NNI вовлечено более пятисот университетов, частных институтов и правительственных лабораторий, а также около 2000 нанотехнологических компаний США, где разрабатываются более 5000 научно-исследовательских проектов.

С 3 декабря 2003 года в США реализуется закон 21st Century Nanotechnology Research and Development Act («Об исследовании и развитии нанотехнологий в XXI веке»), направленный на укрепление лидерства в области экономики и техники путем обеспечения устойчивой долгосрочной поддержки исследований в данной сфере.

В соответствии с этим документом пять государственных организаций – Национальный научный фонд, Министерство энергетики, Национальный институт стандартов и технологий, Национальное аэрокосмическое агентство (NASA) и Управление по охране окружающей среды – получили от государства финансирование в размере 3,7 млрд долларов сроком на четыре года для проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области нанотехнологий. В эту сумму не вошли инвестиции, вкладываемые Министерством обороны США, Министерством национальной безопасности и Национальным институтом здравоохранения.

В Европе более чем в 40 лабораториях проводятся нанотехнологические исследования и разработки, финансируемые как по государственным, так и по международным программам (в частности, по программе НАТО по нанотехнологии). Правительства и частный сектор все больше принимают нанонауку как источник новых технологий и процветания. Поэтому сфера наноматериалов получает огромные фонды от частных предприятий и правительств.

Для координации процесса становления и развития нанотехнологий в 2002 году в Европе была создана некоммерческая организация «Европейская ассоциация нанобизнеса» (ENA), основная цель которой – содействие развитию сильной и конкурентоспособной европейской промышленности, базирующейся на использовании нанотехнологий. Главная миссия ENA заключается в обеспечении профессионального развития зарождающегося нанобизнеса в ЕС. Государственная поддержка нанотехнологий в европейских странах, по данным за 2004 год, составила около 1,3 млрд долларов.

На первом учредительном совещании, организованном Институтом нанотехнологии (Institute of Nanotechnology) в мае 2006 года, впервые были рассмотрены многие вопросы, касающиеся производства и использования наночастиц в экономике государств Европы. Потребность предприятий в новых нанотехнологиях стремительно растет, но как для производителей, так и потребителей разработок остается множество нерешенных вопросов.

В последнее время значительные усилия предпринимаются руководством Китая. Так, например, о развитии в стране соответствующего сектора в целом в той или иной степени можно судить по количеству научных публикаций. До 2001 года Китай уступал по количеству публикаций и США, и Японии, и Германии, но в 2002 году он обошел Германию, а в 2003 году уже и Японию. Общее количество публикаций по нанотехнологической проблематике в Китае составило более 10 000 статей в 2007 году.

Лидером же по числу публикаций в 2007 году оставались США (около 15 000 статей), опережая всю Европу, где выходило чуть менее 12 000 публикаций.

Самыми цитируемыми изданиями (по данным Thomson ISI за 2001 год), публикующими научные статьи в области нанотехнологий, являются мультидисциплинарные журналы Science в США и Nature в Европе.

По официальной статистике, общее количество патентов в области нанотехнологий (более 3000), выданных американским компаниям, университетам и частным лицам, составляет около 40 % от всего количества патентов во всем мире.

Конечно, по словам сотрудника отдела нано– и конвергентных наук и технологий, генерального директората по научным исследованиям Европейской комиссии Ангелы Хульманн (Angela Hullmann), «в сфере нанотехнологий общеизвестно, что значительное число изобретателей, указавших адрес проживания в Азии, работали на американские компании, подавшие патентные заявки. Но огромное количество подобных несоответствий не может быть объяснено только мобильностью ученых. Следует также признать, что научно-исследовательские центры в Азии, принадлежащие американским компаниям, не подают заявки самостоятельно, а предоставляют это американским штаб-квартирам» [2] .

Рассматривая рынок наноматериалов и нанотехнологий, следует отметить разнонаправленность прогнозов и позиций различных экспертных организаций и государственных структур.

По данным консалтинговой компании Lux Research, в 2003 году общемировые суммарные расходы государственных структур и частных компаний на нанотехнологии достигли 6 млрд долларов, из них 2 млрд составляло государственное финансирование. В 2004 году эти расходы выросли до 8,6 и 4,0 млрд долларов соответственно. При этом рынок нанотехнологий к 2005 году достиг 225 млрд долларов (данные Nanobusiness Alliance и Business Communications Co.). Большая часть из них (около 10 %) в настоящее время приходится на сферу энергетики и нефтепереработки.

В целом, если к началу 2001 года рынок наноматериалов составлял 555 млн долларов, то в 2005 году он превысил 900 млн долларов и в настоящее время продолжает стремительно расти (табл. 2).

Таблица 2. Прогноз рынка нанотехнологий (разные источники)

Как видите, прогнозы значительно отличаются: от роста до 1 трлн долларов США до заметного сокращения рынка нанотехнологий в мировом масштабе. Это связано не только с мировым экономическим кризисом, но и с позицией Европарламента по вопросу применения нанотехнологической продукции в косметической отрасли и медицине, где как раз наблюдаются наиболее высокие объемы производства и продаж (да и не только в этих областях).

Уже сейчас нанотехнологии используются в процессе изготовления (производства) более 80 групп потребительских товаров и свыше 600 видов конструкционных и сырьевых материалов, комплектующих изделий и промышленного оборудования. Практически все крупные высокотехнологичные корпорации, например IBM, Motorola, HP, Lucent, Hitachi USA, Corning, DOW, Intel, химическая компания BASF, биотехнологическая Abraxis BioScience и др., активно инвестируют средства в развитие исследований по разработке и выпуску нанотехнологического оборудования и материалов. Ведь применение нанотехнологий способно изменить свойства традиционных изделий, а значит, сделать товар более конкурентоспособным.

Крупнейшими потребителями нанотехнологических товаров являются следующие отрасли (в процентах от общего объема рынка): предприятия, работающие в сфере охраны окружающей среды – 56 %, электроника – 20,8 %, энергетика – 14,1 %.

Сегодня, по оценкам экспертов, на полученную с использованием нанотехнологий продукцию приходится около 0,01 % мирового валового внутреннего продукта (ВВП), а в 2010 году этот показатель может составить уже 0,5 %.

В то же время, по словам Ричарда Аппельбаума (Richard Appelbaum) из Центра нанотехнологий при Университете Калифорнии (Center for Nanotechnology in Society, CNS), оборот рынка нанопродукции в 2014 году может достигнуть 14 трлн долларов, что равноценно 15 % общего выпуска товаров в мире.

Аналогичный прогноз высказывает автор известной книги ««Nano-Hype: The Truth behind the Nanotechnology Buzz», профессор Университета Южной Каролины Дэвид Берубе (David M. Berube) в интервью «Национальная корпорация – разумный подход к инвестициям» [3] . По его мнению, рыночная стоимость практических разработок в области «нано» в ближайшем будущем будет составлять «…триллионы долларов в мировом масштабе».

Как отметил Президент России Д. А. Медведев на открытии Второго Международного форума и выставки по нанотехнологиям Rusnanotech-09, по прогнозам экспертов, буквально через пять лет (к 2015 году) рынок нанотехнологической продукции вырастет до 2–3 трлн долларов, что сделает его сопоставимым с мировым рынком энергоносителей.

Следует отметить, что, несмотря на мировой экономический кризис, рынок нанотехнологической продукции, по сравнению с другими отраслями, пострадал в значительно меньшей степени и продолжает стремительно развиваться.

В ближайшем будущем, по оценкам Research Techart, наибольшим спросом будут пользоваться не только простейшие наноматериалы (фуллерены, нанотрубки, нанопроволоки, нанопористые материалы, наночастицы, наноструктурированные металлы), но и такие новые формы наноматериалов, как вискеры, дендримеры и квантовые точки.

Значительный скачок ожидается в разработке, изготовлении и продажах исследовательского и специального нанотехнологического оборудования, наноэлектромеханических систем для продукции наноэлектроники, а также бионанотехнологий для медицинской и косметической промышленности и производства пищевых продуктов.

Становление и развитие нанонауки в России