Формування нанотехнологiчного способу виробництва та його вплив на розвиток свiтового господарства

д) на оборудовании энергетики и ЖКХ, в том числе на  предприятиях водоснабжения и водоотведения.

Опыт восстановления различного оборудования с использованием технологии позволяет утверждать, что  при этом: увеличивается ресурс восстановленного агрегата, восстанавливается компрессия и увеличивается мощность ДВС; экономичность агрегатов повышается на 10-20%, иногда до 40%; уменьшаются потери на трение, вибрация, шум; повышается КПД; в несколько раз снижается содержание СО и СН в выхлопных газах, достигается требуемая точность обработки деталей на станках.

На сегодняшний день освоены методики обработки с использованием нанотехнологий: двигателей внутреннего сгорания всех типов компрессоров, насосов и воздуходувок любой производительности, различного станочного и технологического оборудования, подшипников качения и скольжения, редукторов и коробок передач всех типов, открытых шестеренных передач, гидравлических систем.

Таким образом, установлено, что нанотехнологии в будущем, при  условии их рационального внедрения, позволят экономить природные ресурсы  путем продления срока эксплуатации узлов и агрегатов, а также новых подходов к энергетике, что в свою очередь может снизить напряжение ресурсных конфликтов будущего.

 

3.2 Преодоление  различий между отсталыми и  передовыми странами

 

3.2.1. Рынок нанотехнологий в мире

 

Нанотехнологии развиваются  в самых крупных и финансируемых  лабораториях ведущих стран мира. Некоторые разработки находятся  в большом секрете, другие достижения уже пользуются повседневным спросом.

Осознание стратегической важности нанотехнологий привело к тому, что в разных странах на уровне правительств и крупнейших фирм созданы и успешно выполняются программы работ по нанотехнологиям.

В Японии программа работ  по нанотехнологии получила высший государственный приоритет «Огато». Данный проект спонсирует не только государство, но и дополнительно около 60 частных фирм. Кроме данного проекта, в Японии финансировалось около дюжины проектов, посвящённых различным аспектам нанотехнологии  квантовым волнам, флуктуациям в квантовых системах, и др. Крупнейшими проектами являлись «Atom Craft project» и «Aono project». Внимание, уделяемое государством, было не случайным ещё 10 лет назад в стране присуждались золотые медали за лучшие достижения в области нанотехнологии. Основные разработки проводились в центре перспективных технологий «Цукуба».

В Европе более чем  в 40 лабораториях проводятся нанотехнологические  исследования и разработки, финансируемые  как по государственным, так и  по международным программам (программа  НАТО по нанотехнологии).

Кроме того, программы  работ по нанотехнологии приобрели статус государственных программ даже в сравнительно небольших странах типа Голландии и Финляндии.

В США отставание от Японии в финансировании работ по нанотехнологии стало предметом государственного обсуждения, в результате которого объём финансирования одних только фундаментальных исследований каждый год стал удваиваться.

С целью форсирования работ именно в данном направлении  в 2000 году по решению правительства  США работы по нанотехнологии получили высший приоритет. В результате была создана Национальная нанотехнологическая инициатива, а при президенте организован специальный комитет, координирующий работы по нанотехнологии в 12 крупнейших отраслях промышленности и вооруженных силах.

Одной из целей программы  является создание на основе нанотехнологии вычислительных устройств с производительностью в миллион раз выше существующих процессоров. Кроме того, в отличие от финансирования работ в области фундаментальных исследований, объём финансирования работ по нанотехнологии в фирмах многократно выше. Например, только в фирме Intel на разработки в области нанотехнологий было потрачено более 1 млрд. долл.

К 2012 году можно насчитать уже более 65 стран, ведущих исследования и разработки в нанотехнологии, включая Южно Африканскую Республику.

В России фундаментальные  исследования по нанотехнологии проводятся по нескольким программам. Наиболее крупные из них: программа «Физика наноструктур», руководимая академиком Ж.И. Алферовым, и «Перспективные технологии и устройства в микро и наноэлектронике», руководимая академиком К.А. Валиевым.

Можно предположить, что  в ближайшие два-три года в  области нанотехнологий будет преобладать  исследовательская деятельность, активно  ведущаяся примерно в 30 странах. Однако 70% всех ежегодных публикаций по нанотехнологиям приходится на США, Японию, Китай, Великобританию и Россию [28]. При этом только в Японии существует государственная программа исследований в области нанотехнологий, объем финансирования которой составила в 2011 г. более 2,5 млрд. долл. Второе место занимают США с объемом финансирования более 2 млрд долл. в том же году. Треть этого бюджета приходится на две организации: Национальный научный фонд (NSF) и Министерство обороны, которое рассматривает нанотехнологии как ключевой стратегический элемент, обеспечивающий мировое превосходство США. Все европейские страны тратят на исследования нанотехнологий значительно меньше около 1,7 млрд евро за период 2006-2011г.. По оценкам А. Арнолла[29], нанотехнологиями в мире занимается 470 предприятий, в том числе 230 в США, 130 в Европе и 75 в Азиатско-Тихоокеанском регионе, среди которых присутствует ряд мультинациональных компаний (IBM, «Motorola», HP, NEC, «Hitachi» и др.).

Нанотехнологии предназначены, прежде всего для создания инновационных  продуктов. Наибольшая часть их возможных применений подсказана рынком и ориентирована на уже идентифицированный потенциальный рынок. По оценкам, рынок применений нанотехнологий уже в 2005 г. превысил 100 млрд долл., в 2010 году он вырос на 70%, причем первыми потребителями наноструктур, приносящими отрасли прибыль, будут информатика и фармацевтика. Первые продукты, разработанные с помощью нанотехнологий, должны появиться в отрасли по производству полупроводников, что позволит увеличить плотность полупроводников в микропроцессорах. По оценкам экспертов, к 2015 г. от нанотехнологий будет зависеть весь рынок микроэлектроники.

Хотя потенциальные  области применения нанотехнологий в медицине многочисленны, наиболее вероятными направлениями их использования  в краткосрочном плане являются исследования и диагностика. В энергетике возможно использование нанотехнологий в фотогальванических элементах.

 

Рисунок 3.1 – Распределение  нанотехнологических инноваций  в мире [30].

Развитие нанотехнологий ставит серьезные вопросы в области  законодательства, в этической, социальной и экономической сферах. В частности, если за некоторыми предприятиями будет признано право собственности на новые молекулы, возникнут проблемы регулирования интеллектуальной собственности. Кроме того, возможен риск «нанотехнологического разрыва» в мире. На рисунке 3.1 показано распределение нанотехнологических инноваций среди стран мира.

 

3.2.2. Развитие нанотехнологий в Украине

 

На фоне приведенных  выше цифр расходов на проблематику нанотехнологий в зарубежных странах затраты Украины на исследования в данной области выглядят более чем скромными.

В таблице 3.1 приведено  финансирование Государственной целевой  научно-технической программы «Нанотехнологии  и наноматериалы» на 2010-2014 годы, млн. грн. [34].

 

Таблица 3.1

Объемы и источники финансирования Государственной целевой научно-технической программы «Нанотехнологии и наноматериалы» на 2010-2014 годы, млн. грн. [34]

Источники финансирования	Объем финансирования	В том числе по годам
		2008	2009	2010	2011	2012
Государственный бюджет	1682,3	336,35	356,25	368,15	325,7	295,85
Другие источники	164,8	24,85	35,75	41,6	32,8	29,8
Всего	1847,1	361,2	392	409,75	358,5	325,65

 

Так, за 2011 год финансирование Программы НАН Украины «Наноситемы, наноматериалы и нанотехнологии»  составило около 325,7 млн. грн. - это всего около 30 млн. евро.

Но чаще всего этих денег хватает лишь на капитальные инвестиции - приобретение нового научного и технологического оборудования, создание «чистых лабораторий»; средства расходуются, главным образом, на поддержание более-менее достойной оплаты труда ученых.

Отечественные разработчики нанотехнологий считают, что промедление  государства и бизнеса с инвестированием  этой сферы науки и техники  может попросту оставить Украину  аутсайдером во всех тех отраслях, где, как ожидается, нанотехнологии скажут свое веское слово в ближайшем будущем.

Первые исследования на наноуровне украинские ученые вели еще в довоенные годы - работали с коллоидными растворами, изучали свойства нанопленок и наночастиц. И сейчас в некоторых областях нанознаний у нас имеются оригинальные разработки. Так, например, в Донецком физико-техническом институте им. А. А. Галкина НАН Украины предложен метод винтовой гидроэкструзии - винтовой деформации металлов под давлением, благодаря чему образуются новые материалы с нанокристаллическими зернами и улучшенными механическими характеристиками. В частности, прочность таких материалов возрастает вдвое.

Мы бы выделили две  самые перспективные области  применения украинских нанотехнологий - электронику и материаловедение. Однако для успешной работы на наноуровне необходимо современное дорогое оборудование, на приобретение которого Украине часто не хватает денег. Развитию украинских нанотехнологий содействует международное сотрудничество - у нас общая с россиянами программа в области нанофизики и наноэлектроники и подобная украинско-немецкая программа. Есть также договоренности с другими государствами. Это сотрудничество обеспечивает украинским ученым доступ к самому современному оборудованию, без которого невозможны полноценные исследования. Конечно, нужна программа национального масштаба, которая позволила бы развить те направления украинских нанотехнологий, которые сегодня конкурентоспособны на мировых рынках. Очень важно не утратить темпы развития нанонауки. Если Украина потеряет свой потенциал в области нанотехнологий, она будет обречена на роль поставщика сырья для мировой экономики. Ведь в будущем даже успешное развитие медицины и сельского хозяйства будет едва ли возможным без внедрения наноразработок» [31].

Дефицит квалифицированных  научных кадров и научных разработок мирового уровня уже ощущается, поскольку  спад интереса государства и бизнеса  к науке совпадает со сменой поколений  в сферах образования и науки. Проблема состоит еще в том, что  результаты работы ученых некому внедрять - в стране мало предприятий, как крупных, так и малых и средних, которые технически способны воспринять нанотехнологии и нанопродукты. Для Украины одна из ключевых проблем - отсутствие подготовленных специалистов в сфере «нано», способных идти на риск, организовать свое дело, и понимающих, что их призвание - этот быстроразвивающийся сегмент рынка.

3.2.3. Роль государства в преодолении разрыва в нанотехнологиях

 

Государственная научно-техническая  и инновационная политика в области нанотехнологий должна иметь прежде всего технологическую направленность, включая анализ рынка наукоемкой продукции и определение государственных технологических нужд в этой области, прогнозирование возможного развития отдельных технологических направлений в области создания наносистем и целевую поддержку тех из них, которые наиболее близки к введению в хозяйственный оборот, формирование новых технологических укладов в научно- технической и производственной сферах.

Роль государства в  обеспечении поэтапного перехода от исследований к использованию их результатов для развития основ наноиндустрии заключается в создании благоприятных условий для поддержки проведения работ, включая информационную поддержку, формирование механизмов введения в хозяйственный оборот результатов исследований и разработок, созданных за счет бюджета, а также организацию системы учета и регистрации сделок, совершаемых с ними.

Широкое практическое использование  нанотехнологий является важнейшим  стратегическим направлением развития высокотехнологичных производств и освоения на новой основе подходов к инновационному преобразованию промышленности. Отсюда возникает необходимость формирования единой государственной информационной политики в данной области.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что массового (для всех стран мира) овладения нанотехнологиями не может произойти с силу их высокой стоимости и наукоемкости, в то же время, сейчас закладывается фундамент для дальнейшего развития этого направления.

Те страны, которые  профинансируют нанонаправление, создадут научные школы и разглядят в нанотехнологиях будущее – смогут стать лидерами данной области знаний, страны, которые проигнорирую объективную необходимость инвестиций в будущее и в будущем останутся лишь потребителями нанотехнологий.

 

3.3 Влияние  нанотехнологий на изменение  социально-экономического положения  населения

 

3.3.1. Влияние нанотехнологии на жизнь, здоровье и безопасность человечества

 

Стратегическими приоритетами любого независимого демократического государства являются:

- повышение качества жизни населения;

- достижение экономического роста;

- развитие фундаментальной науки, образования и культуры;

- обеспечение обороны и безопасности страны.

Одним из реальных направлений  достижения этих целей может стать  ускоренное развитие нанотехнологий на основе накопленного научно-технического задела в этой области и внедрение их в технологический комплекс.