все записи



Дата: 08.08.2007
«Вестник строительного комплекса» № 47
Рубрика: ***

Прекрасный век для нано-тэк


Текст: Николай Синицын, Лариса Дубровская

Нанотехнологии – это технологии изготовления сверхмикроскопических конструкций из мельчайших частиц материи («нанометр» – миллионная часть метра). Первыми нанотехнологами ученые называют древних римлян, использовавших порошки при производстве металлов. Но изучать нанотехнологии даже в середине прошлого века было невозможно – не существовало оборудования, позволявшего контролировать материю на уровне нанометров. В настоящее время во всех научных центрах мира идет бурное развитие нанотехнологий, которые, по мнению ученых, принесли в мир очередную технологическую революцию и призваны усовершенствовать среду обитания человека. Но как скоро нанореволюция произойдет в России? На развитие отечественной наноиндустрии на период до 2015 года правительством было выделено 200 млрд рублей...

 

Нанотехнология – область прикладной науки и техники, занимающаяся изучением свойств объектов и разработкой устройств размеров порядка нанометра. Нанотехнология качественно отличается от традиционных инженерных дисциплин, поскольку на таких масштабах привычные, макроскопические, технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул, квантовые эффекты.

Нанотехнология сейчас находится в начальной стадии развития, поскольку основные открытия, предсказываемые в этой области, пока не сделаны. Тем не менее проводимые исследования уже дают практические результаты. Использование в нанотехнологии передовых научных результатов позволяет относить ее к высоким технологиям.

Нанотехнологии успешно применяются в различных областях промышленности – начиная от производства косметики и заканчивая металлургической отраслью. Не является исключением и индустрия строительных материалов, где диапазон продуктов, полученных благодаря использованию нанотехнологии, весьма широк: от суперпрочного клея до бетона, обладающего улучшенными характеристиками.

Сущность нанотехнологий определяет молекулярный уровень.

1 ангстрем – это 1/10 часть нанометра, иначе – одна десятимиллиардная метра, и этими «тонкими» структурами современная наука научилась управлять. Что касается строительной отрасли, следует учитывать, что уровень наноразмеров может применяться только на определенном этапе производства строительных материалов. Сегодня подобные наработки применяются в бетонном производстве и позволяют, например, получать бетоны класса В90, причем не только в лаборатории, но и в реальных производственных объемах. Современное строительство делает ставки на мощные добавки, которые входят в состав строительных смесей. Разработки этих добавок с успехом осуществляются посредством нанотехнологий, определяющих начальную структуру бетона именно на атомно-молекулярном уровне. Так, например, на основе нанотехнологий была разработана добавка в виде жидкого стекла, жизненный цикл которой составляет 20 часов, что вполне приемлемо с технологической точки зрения. Нанотехнология затрагивает очень тонкие атомно-молекулярные связи, потому требует постоянного технологического контроля.

Как отмечают специалисты, производство высокопрочного бетона оптимально производить из мелкозернистых фракций, причем 20% должны составлять клинкерные добавки.

В последнее время все более пристальное внимание уделяется натуральным материалам. Например, из минерала шунгит можно извлекать прекрасный природный фулерен. Фулерен – это совершенно новый тип молекулярной формы углерода. Атомы углерода расположены в вершинах правильных шести- и пятиугольников, покрывающих поверхность сферы или сфероида. Такие молекулы могут содержать 28, 32, 50, 60, 70, 76 и т. д. атомов. Именно фулерен является той частицей, которая определяет роль добавки, вводящейся в бетон. Кстати, такой популярный в XIX веке штукатурный материал, как известь, также имеет в своем составе элементы наноструктур. Что касается современных разработок, то на рынке уже завоевали популярность надежные и эффективные материалы «Пенетрон», прекрасно «залечивающие» трещины в бетоне и защищающие конструкции от радиактивного излучения.

Япония еще в 1991 году начала осуществлять государственную программу по развитию техники манипулирования атомами и молекулами (проект «Атомная технология»). Тогда эта програма привлекла внимание исследователей во многих странах. В настоящее время уровень японских исследований в нанотехнологиях является одним из самых высоких в мире. Но не оставляет сомнений и тот факт, что в XXI веке борьба за техническое лидерство в этой области будет продолжаться.

В Корее организован национальный центр по нанотехнологиям с государственными инвестициями на базе Корейского Института науки и технологий (Korean Advanced Institute of Science Technology – KAIST), расположенного в Тайджуне. Центр получил название NanoFab Center и станет, по замыслу организаторов, сердцем сети, связывающей различные корейские исследовательские организации для поддержания исследований в области нанотехнологий, а также продвижения разработок на рынке. Общий бюджет, включающий расходы на оборудование и персонал, составил 320 млрд вон на период до 2010 года, из которых 118 млрд было выделено из государственного бюджета. Оставшиеся 202 млрд были получены из взносов от KAIST и компаний, участвующих в создании центра, а также из доходов от услуг, предоставляемых центром с 2004 года. Тайджун стал городом нанотехнологий. Около 93 тыс. кв. м, где расположен KAIST, перешло в его собственность, а сама эта территория получила название Дэдак-Нано-Пояс (Daeduk Nano Belt). Город призван помочь нанотехнологическим предприятиям реализовывать основные разработки Центра в промышленных приложениях.

В Дрездене 31 мая 2005 года состоялось торжественное открытие Фраунгоферовского центра нано-электронных технологий (Fraunhofer Center Nanoelectronic Technology  CNT), созданного при кооперации компаний Advanced Micro Devices (AMD), Infineon Technologies и самого Фраунгоферовского института (German Fraunhofer-Gesellschaft). Центр занимается решением проблем производства полупроводников нанометровых размеров. Его строительство обошлось в 700 млн евро, из которых около трети (232,5 млн) выделили правительства Федеративной Республики Германия и земли Саксония, а также Европейское Сообщество, а 133,5 млн внесло германское федеральное Министерство образования и науки (German Federal Ministry of Education and Research, BMBF). Кроме того, правительства ФРГ и земли Саксония направили на закупку оборудования для центра 80 млн евро. На выполнение исследовательских проектов было выделено промышленными предприятиями 170 млн евро; BMBF, правительством земли Саксония и Европейской комиссией – 85 млн евро. Центр имеет «чистые комнаты» (помещения, обеспеченные воздухом высокой очистки и прочими средствами поддержания условий для нанотехнологического производства) площадью 800 кв. м с производственным, а не лабораторным оборудованием. На церемонии открытия председатель совета директоров Фраунгоферовского института Альфред Гесснер заявил, что CNT – это третий по значимости европейский центр такого рода после французского LETI и бельгийского IMEC.

В США также активно вкладывают деньги и умы в свое высокотехнологичное будущее, считая этот подход одним из залогов процветания ведущей державы. Ассоциация индустрии полупроводников (Semiconductor Industry Association), включающая такие компании, как Intel, Micron, AMD, IBM, Texas Instruments, создала инициативу в области нанотехнологии (Nanoelectronics Research Initiative). Под эгидой этой ассоциации и в рамках инициативы было создано два исследовательских центра в США.

Первый центр, расположенный в Калифорнии, назван Western Institute of  Nanoelectronics (Западный институт наноэлектроники). Он работает на базе Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA, University of California at Los Angeles).

Для второго центра было построено собственное здание на территории Нью-Йорка. На его строительство и оборудование было потрачено около $435 млн, причем $80 млн поступило из государственных фондов. Общая площадь здания составила 250 000 квадратных футов, из которых 100 000 отведено для специально приспособленных помещений.

В центре исследований ведется разработка новых наноматериалов, технологий производства, дизайна микрочипов, высокоинтегрированных архитектурных схем для ЭВМ. Кроме того, осуществляются текущие коммерческие разработки для вышеуказанных компаний.

Губернатор штата Нью-Йорк Джордж Патаки неоднократно заявлял о своем намерении сделать свой регион лидером в области нанотехнологий за счет предоставления налоговых льгот, создания инфраструктуры и реализации специальных программ в сфере обучения.

Разумеется, Китай не смог остаться в стороне от подготовки к грядущей нанореволюции. В городе Сиань (административном центре провинции Шэньси) началось строительство первого в Китае технопарка по освоению нанотехнологий. Этот технопарк будет занимать около 67 гектаров земли. По предварительным подсчетам, общий объем капиталовложений в его строительство оценивается в 1,2 млрд юаней (1 доллар США = 8,2771 юаня). Спустя два года после завершения первой очереди строительства данного технопарка стоимость производимой здесь промышленной продукции, предположительно, составит 550 млн юаней.

Северная столица России тоже стремится войти в мир нано-тэк. В настоящее время в Санкт-Петербургском государственном университете (СПбГУ) успешно функционируют около 30 проектов, связанных с нанотехнологиями. Для развития инновационных проектов Университетом было закуплено оборудование на сумму свыше 150 млн рублей. По соглашению с Министерством образования и науки РФ на базе СПбГУ был создан Центр нанотехнологий. Общая стоимость проекта составляет свыше 130 млн рублей. До конца нынешнего года будет закончена подготовка помещений нового научного диагностического центра в структуре СПбГУ и введен в эксплуатацию комплекс электронной микроскопии для нанотехнологических исследований. Этот центр призван объединить усилия по научному поиску новых решений в сфере нанотехнологий, систематизировать научную работу в области новых материалов. Ожидается, что новый научный центр раскроет весь свой запроектированный потенциал в I-II квартале 2008 года.

«Специально созданный в СПбГУ научно-методический совет по исследованиям в области нанотехнологий в настоящее время рассматривает более сотни проектов в этой области. Создание единого центра позволило оптимизировать исследования в области нанотехнологий, что обеспечивает высокую эффективность научной работы», – считает проректор СПбГУ по научной работе, руководитель проекта по созданию Центра нанотехнологий Игорь Горлинский. В создании Центра нанотехнологий участвовало семь факультетов вуза: биолого-почвенный, геологический, математико-механический, медицинский, прикладной математики и процессов управления, физический, химический.

Первый вице-премьер РФ Александр Иванов сравнил развитие нанотехнологий по значению с советским Атомным проектом и Программой освоения космического пространства. «Сейчас мы стоим на пороге настоящей нанореволюции, и она способна перевернуть все наши представления о жизни», – сказал он.

Напомним, что в сентябре 2006 года правительство одобрило федеральную целевую программу развития нанотехнологий на 2007-2010 гг. и финансирует ее за счет сверхдоходов бюджета. Курирование этого проекта легло на плечи вице-премьера Сергея Иванова.

Сергею Иванову в его нелегком нанотехнологическом деле помогает также министр образования и науки Андрей Фурсенко и директор ФГУП «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук. Племянник главы Курчатовского института, сын предпринимателя Юрия Ковальчука Борис Ковальчук также возглавляет департамент нацпроектов в аппарате правительства. Все нац-проекты в Белом доме курирует другой первый вице-премьер – Дмитрий Медведев.

В правительственную комиссию по нанотехнологиям, возглавляемую Александром Ивановым, в качестве экспертов вошли несколько российских миллиардеров: совладелец Evraz Group, председатель совета директоров «Южкузбассугля» Александр Абрамов, гендиректор «Северстали» Алексей Мордашов, председатель совета директоров АФК «Система» Владимир Евтушенков, председатель совета директоров «Полюс Золота» Михаил Прохоров (являющийся также президентом группы «Онэксим») и глава Роснефти Сергей Богданчиков. В совет вошел также Владимир Якунин, президент ОАО «РЖД».

Михаил Прохоров, рассматривая нынешнее положение дел в российской наноиндустрии, сказал: «В России самая большая проблема состоит в том, что очень мало рынков, заинтересованных именно в наноиндустрии. Здесь мы отстаем, и нужно создавать новые материалы. Я уверен, что если мы будем собирать и даже скупать западные исследования в этой области, аккумулировать их в нашей стране, то сможем развить собственную индустрию нанотехнологий».


Полная или частичная перепечатка материалов - только с письменного разрешения редакции!


«« назад