Развитие нанотехнологий как условие инновационности Российской экономики

Оглавление.

1. Введение                                                                                                 стр. 2
2. Нанотехнологии как фундамент научно-технической революции   стр.4
3. Перечень критических технологий Российской Федерации             стр.6
4. Перспективы использования нанотехнологий                                    стр.9
5. Ключевые проблемы развития нанотехнологий в России               стр.12
6. Заключение                                                                                            стр.15
7. Список литературы                                                                               стр.18

 

Введение.

     Сегодня Россия – одна из самых динамично  развивающихся стран мира. Тенденции  в экономике, промышленности, технике, науке и других сферах, наблюдающиеся  во всех прогрессивных государствах, нашей стране не чужды. Российские ученые, несмотря на затянувшееся забвение отечественной  науки, ведут разработку самых прогрессивных  на данный момент нанотехнологий.

     Стратегическими национальными приоритетами Российской Федерации 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 России. В основе такого подхода лежат:

1. использование особенностей свойств вещества (материалов) при уменьшении его размеров до нанометрового масштаба;
2. ряд выдающихся открытий последних лет в области физики низкоразмерных систем и структур (целочисленный и дробный квантовые эффекты Холла, квазичастицы с дробным зарядом и др.);
3. разработка приборов и устройств на основе квантовых наноструктур (лазеры на квантовых точках, сверхбыстродействующие транзисторы, запоминающие устройства на основе эффекта гигантского магнитосопротивления);
4. появление и развитие новых технологических приемов (приемы и методы, базирующиеся на принципах самосборки и самоорганизации;
5. методы, основанные на зондовой микроскопии и технике сфокусированных ионных пучков; LIGA-технологии как последовательность процессов литографии, гальваники и формовки) и диагностических методов (сканирующая зондовая микроскопия/спектроскопия; рентгеновские методы с использованием синхротронного излучения; электронная микроскопия высокого разрешения; фемтосекундные методы);
6. создание новых материалов с необычными свойствами (фуллерены, нанотрубки, нанокерамика) и конструкционных наноматериалов с рекордными эксплуатационными характеристиками.

     Развитие  перечисленных и близких к  ним направлений науки, техники  и технологий, связанных с созданием, исследованиями и использованием объектов с наноразмерными элементами, уже  в ближайшие годы приведет к кардинальным изменениям во многих сферах человеческой деятельности   в материаловедении, энергетике, электронике, информатике, машиностроении, медицине, сельском хозяйстве, экологии.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Нанотехнологии  как фундамент научно-технической революции.

     Новейшие  нанотехнологии наряду с компьютерно-информационными технологиями и биотехнологиями являются фундаментом научно-технической революции в XXI веке, сравнимым и даже превосходящим по своим масштабам с преобразованиями в технике и обществе, вызванными крупнейшими научными открытиями XX века.

     В развитых странах осознание ключевой роли, которую уже в недалеком  будущем будут играть результаты работ по нанотехнологиям, привело  к разработке широкомасштабных программ по их развитию на основе государственной  поддержки.

     Так, в 2000 г. в США принята приоритетная долгосрочная комплексная программа, названная Национальной нанотехнологической  инициативой и рассматриваемая  как эффективный инструмент, способный  обеспечить лидерство США в первой половине текущего столетия. К настоящему времени бюджетное финансирование этой программы увеличилось по сравнению  с 2000 г. в 2,5 раза и достигло в 2003 г. 710,9 млн долл., а на четыре года, начиная  с 2005 г., планируется выделить еще 3,7 млрд долл. Аналогичные программы  приняты Европейским союзом, Японией, Китаем, Бразилией и рядом других стран.

     В России работы по разработке нанотехнологий начаты еще 50 лет назад, но слабо  финансируются и ведутся только в рамках отраслевых программ. К  настоящему времени назрела необходимость  формирования программы общефедерального масштаба с учетом признания важной роли нанотехнологий на самом высоком  государственном уровне.

     Широкомасштабное  и скоординированное развертывание  на базе существующего задела работ  в области нанотехнологий позволит России восстановить и поддерживать паритет с ведущими государствами  в науке и технике, ресурсо- и  энергосбережении, в создании экологически адаптированных производств, в здравоохранении  и производстве продуктов питания, уровне жизни населения, а также  обеспечит необходимый уровень  обороноспособности и безопасности государства.

     Нанотехнологий  могут стать мощным инструментом интеграции технологического комплекса  России в международный рынок  высоких технологий, надежного обеспечения  конкурентоспособности отечественной  продукции.

     Разработка  и успешное освоение новых технологических  возможностей потребует координации  деятельности на государственном уровне всех участников нанотехнологических  проектов, их всестороннего обеспечения (правового, ресурсного, финансово-экономического, кадрового), активной государственной  поддержки отечественной продукции  на внутреннем и внешнем рынках.

     Формирование  и реализация активной государственной  политики в области нанотехнологий позволит с высокой эффективностью использовать интеллектуальный и научно-технический  потенциал страны в интересах  развития науки, производства, здравоохранения, экологии, образования и обеспечения  национальной безопасности России.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Перечень  критических технологий Российской Федерации.

     Актуальность  и важность указанных работ определили необходимость включения научных  направлений, связанных с нанотехнологиями, в Перечень критических технологий Российской Федерации, утвержденный Президентом  Российской Федерации.

     Разработка  и применение нанотехнологий и связанных  с ними направлений науки, техники  и производства позволят достичь  следующих основных целей:

1. в сфере политики:

• укрепление позиций России в группе государств-лидеров мирового развития;

• повышение рейтинга России в международном разделении труда;

2. в сфере экономики:

• изменение структуры валового внутреннего продукта в сторону увеличения доли наукоемкой продукции;
• повышение эффективности производства;
• переориентация российского экспорта с, в основном, сырьевых ресурсов на конечную высокотехнологичную продукцию и услуги путем внедрения наноматериалов и нанотехнологий в технологические процессы российских предприятий;

3. в сфере национальной безопасности:

• обеспечение экономической и технологической безопасности на базе широкого внедрения нанотехнологий в модернизацию используемого и создание нового, более эффективного оборудования;
• повышение степени безопасности государства путем широкого внедрения наносенсорики для эффективного контроля присутствия следов взрывчатых веществ, наркотиков, отравляющих веществ в условиях угроз террористических актов, техногенных катастроф и других факторов внешнего воздействия;
• совершенствование имеющегося вооружения и создание новое военной и специальной техники;

4. в социальной сфере:

• повышение качественных показателей жизни и экологической безопасности населения путем внедрения в практическое здравоохранение систем диагностики, базирующихся на нанотехнологиях и предназначенных для раннего обнаружения тяжелых и хронических заболеваний (ранняя диагностика рака, гепатита, сердечно-сосудистых заболеваний, аллергии), профилактики и лечения, а также развитие производства новых препаративных форм лекарств и витаминов;
• создание новых рабочих мест для высококвалифицированного персонала инновационных предприятии, создающих продукцию с использованием нанотехнологий;

5. в сфере образования и науки:

• развитие фундаментальных представлений о новых явлениях, структуре и свойствах наноматериалов;
• формирование научного сообщества, подготовка и переподготовка кадров, нацеленных на решение научных, технологических и производственных проблем нанотехнологий, создание наноматериалов и наносистемной техники, с достижением на этой основе мирового уровня в фундаментальной и прикладной науках;
• распространение знаний в области нанотехнологий, наноматериалов и наносистемной техники.

     Эффективное достижение намеченных целей потребует  системного подхода к решению  целого ряда взаимоувязанных задач, основными из которых являются:

1. координация работ в области создания и применения нанотехнологий, наноматериалов и наносистемной техники;
2. создание научно-технической и организационно-финансовой базы, позволяющей сохранить и развивать имеющийся в России приоритетный задел в исследованиях и применении нанотехнологий; развитие бюджетных и внебюджетных фондов, поощряющих и развивающих исследования в области наноматериалов и нанотехнологий и стимулирующих вклады инвесторов;
3. формирование инфраструктуры для организации эффективных фундаментальных исследований, поиска возможных применений их результатов, развития новых нанотехнологий и их быстрой коммерциализации;
4. поддержка межотраслевого сотрудничества в области создания наноматериалов и развития нанотехнологий;
5. обеспечение заинтересованности в решении научных, технологических и производственных проблем развития нанотехнологий и наноматериалов путем либерализации налоговой политики, оптимизации финансовой политики; создание системы защиты интеллектуальной собственности;
6. разработка и внедрение новых подходов к обучению специалистов в области нанотехнологий.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Перспективы использования нанотехнологий.

     Использование возможностей нанотехнологий может  уже в недалекой перспективе  принести резкое увеличение стоимости  валового внутреннего продукта и  значительный экономический эффект в следующих базовых отраслях экономики.

     В машиностроении   увеличение ресурса режущих и обрабатывающих инструментов с помощью специальных покрытий и эмульсий, широкое внедрение нанотехнологических разработок в модернизацию парка высокоточных и прецизионных станков. Созданные с использованием нанотехнологий методы измерений и позиционирования обеспечат адаптивное управление режущим инструментом на основе оптических измерений обрабатываемой поверхности детали и обрабатывающей поверхности инструмента непосредственно в ходе технологического процесса. Например, эти решения позволят снизить погрешность обработки с 40 мкм до сотен нанометров при стоимости та кого отечественного станка около 12 тыс. долл. И затратах на модернизацию не более 3 тыс. долл. Равные по точности серийные зарубежные станки стоят не менее 300-500 тыс. долл. При этом в модернизации нуждаются не менее 1 млн активно используемых металлорежущих станков из примерно 2,5 млн станков, находящихся на балансе российских предприятий.

     В двигателестроении  и автомобильной  промышленности   за счет применения наноматериалов, более точной обработки и восстановления поверхностей можно добиться значительного (до 1,5-4 раз) увеличения ресурса работы автотранспорта, а также снижения втрое эксплуатационных затрат (в том числе расхода топлива), улучшения совокупности технических показателей (снижение шума, вредных выбросов), что позволяет успешнее конкурировать как на внутреннем, так и на внешнем рынках.

     В электронике и  оптоэлектронике   расширение возможностей радиолокационных систем за счет применения фазированных антенных решеток с малошумящими СВЧ-транзисторами на основе наноструктур и волоконно-оптических линий связи с повышенной пропускной способностью с использованием фотоприемников и инжекционных лазеров на структурах с квантовыми точками; совершенствование тепловизионных обзорно-прицельных систем на основе использования матричных фотоприемных устройств, изготовленных на базе нанотехнологий и отличающихся высоким температурным разрешением; создание мощных экономичных инжекционных лазеров на основе наноструктур для накачки твердотельных лазеров, используемых в фемтосекундных системах.