Индикаторы развития институционально-технологической инфраструктуры
В соответствии со своим назначением стандартизация осуществляет выработку и установление требований к продукции и процессам и направлена на упорядочение знаний в соответствующих областях.
Стандартизация и сертификация в области наноматериалов и нанотехнологий призваны регулировать качество выпускаемой127
продукции путем разработки соответствующих норм, эталонов и стандартов. Необходимость разработки новых и адаптации существующих норм обусловлена особыми свойствами наноматериалов. Можно ли считать углеродные нанотрубки графитом, наночастицы серебра - серебром, а диоксид титана - тем же самым веществом независимо от его размера? Без организации процесса установления объективных требований к нанотехнологиям и нанопродукции, обеспечивающих выпуск и подтверждение соответствия, ее выход на рынок будет закрыт.
Как уже отмечалось, развитие нанотехнологий охватывает период, превышающий 30 лет. Однако стандартизацией, непосредственно связанной с нанотехнологией и нанопродукцией, стали заниматься лишь несколько лет назад. Технические комитеты по стандартизации (ТК) в странах с активно развивающейся нанотехнологией стали создаваться в 2004 - 2005 гг. [4.18 - 4.21].
В конце 2005 г. Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization - ISO, Россия вошла в Совет ISO 23 сентября 2005 г.) создала новый технический комитет ISO/TC 229 «Нанотехнологии» [4.22]. Комитет был организован под председательством Британского института стандартов, целью его является разработка международных стандартов для нанотехнологий. Первоочередные задачи ISO/TC 229 состоят в стандартизации в области нанотехнологий в следующих направлениях: термины и определения; метрология и методы испытаний и измерений; стандартные образцы состава и свойств; моделирование процессов; медицина и безопасность; воздействие на окружающую среду.
В состав технического комитета ISO/TC 229 входят следующие рабочие группы:
TC 229/WG 1: Терминология и номенклатура
TC 229/WG 2: Методы измерения
TC 229/WG 3: Здравоохранение, безопасность и окружающая среда.
Действующих стандартов в области нанотехнологий во всем мире сейчас очень мало (см. табл. 4.5). Количество стандартов, находящихся в разработке, значительно превышает это число.
Анализ принятых и разрабатываемых стандартов показывает, что в основном они формируются в четыре группы: стандарты на измерения и испытания; стандарты на качество и безопасность; стандарты на совместимость и взаимодействие; стандарты на терминологию.
Первым шагом в обеспечении обмена информацией и кооперации в области нанотехнологии является достижение согласованности по терминологии. Это окажет положительное влияние на принятие решений по патентам, исследования в области патентования, а также на другие права интеллектуальной собственности и их коммерческие применения.
В США в настоящее время стандартизацией в области нанотехнологий занимаются три организации: ASTM (американское сообщество по испытаниям и материалам), ANSI (американский национальный институт стандартов) и IEEE (технический комитет при Институте инженеров по электротехнике и электронике). Система стандартизации нанотехнологий в рамках государственной целевой программы Национальная нанотехнологическая инициатива (National Nanotechnology Initiative) поддерживается 20 департаментами и агентствами, включая Национальный институт стандартов и технологий (NIST), Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA), Комиссию по безопасности потребительских товаров (CPSC) и Управление по охране окружающей среды (EPA).
Таблица 4.5
Действующие стандарты в области нанотехнологий
Органи зация | Обозначение | Состояние | Название |
ISO | ISO 13321:1996 | Стандарт, 1-е издание | Анализ размеров частиц методом фотонной корреляционной спектроскопии |
ISO 14887:2000 | Стандарт, 1-е издание | Подготовка образцов - процедура диспергирования для порошков в жидкостях |
Органи зация | Обозначение | Состояние | Название |
| ISO 92761:1998 | Стандарт, 2-е издание | Представление результатов анализа размеров частиц, часть 1: графическое представление |
| ISO 9276- 1:1998/Cor 1:2004 | Техническая поправка к стандарту | Представление результатов анализа размеров частиц, часть 1: графическое представление |
| ISO 92762:2001 | Стандарт, 1-е издание | Представление результатов анализа размеров частиц, часть 2: расчет среднего раз- мера/диаметра частиц и значений моментов из распределения частиц по размерам. |
| ISO 92764:2001 | Стандарт, 1-е издание | Представление результатов анализа размеров частиц, часть 4: описание процесса классификации |
| ISO 92765:2005 | Стандарт, 1-е издание | Представление результатов анализа размеров частиц, часть 5: методы расчета, относящиеся к анализу размера частиц с использованием логарифмического нормального распределения вероятности. |
| ISO/TS 13762:2001 | Техническая спецификация, 1-е издание | Анализ размера частиц методом малоуглового рассеяния рентгеновского излучения |
IEEE | IEEE P1650 | Стандарт | Тестовые методы для измерения электрических характеристик углеродных нанотрубок |
ASTM Interna tional | E2456-06 | Стандарт | Терминология для нанотехнологии |
Органи зация | Обозначение | Состояние | Название |
Ростех- регули рование | ГОСТ Р 8.6292007 | Стандарт | Г осударственная система обеспечения единства измерений. Меры рельефные нанометрового диапазона с трапецеидальным профилем элементов. Методика поверки |
ГОСТ Р 8.6282007 | Стандарт | Государственная система обеспечения единства измерений. Меры рельефные нанометрового диапазона из монокристаллического кремния. Требования к геометрическим формам, линейным размерам и выбору материала для изготовления |
В феврале 2007 г. членами межведомственной Рабочей группы по нанотехнологиям Совета по науке Агентства по охране окружающей среды США, специально сформированной с этой целью в 2004 г., был подготовлен документ «Nanotechnology White Paper» [4.20], представляющий обзор влияния нанотехнологий на окружающую среду и оценки рисков наноматериалов.
В США принят «Закон о нанотехнологических исследованиях и разработках в XXI веке» [4.19] для обеспечения Национальной нанотехнологической программы (National Nanotechnology Program), одним из аспектов которой является разработка фундаментального понимания причин, позволяющих контролировать и управлять процессами на наномасштабе. Аналогичная работа проводится в других странах [4.18 - 4.21].Инженеры ISO выпустили новый документ: «ISO/TR
12885:2008, Health and safety practices in occupational settings relevant to nanotechnologies», который фокусируется на изготовлении и использовании искусственно созданных наноматериалов. Технический Отчет (Technical Report -TR) использует современную информацию о нанотехнологиях, включая характеризацию, влияние на здоровье, оценки воздействия и опыт их контроля. Тех-
131
нический Отчет (ТО 12885:2008) широко применим в огромном диапазоне наноматериалов и приложений нанотехнологии. ТО является важным консультационным материалом, приводит советы компаниям, исследователям, рабочим и другим людям по предупреждению неблагоприятных последствий для здоровья и безопасности персонала и потребителя в процессах производства, хранения, использования и ликвидации промышленных наноматериалов.
В нашей стране в рамках Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии существует Технический комитет ТК 441 «Наукоемкие технологии», занимающийся разработкой стандартов в области нанотехнологий и включающий следующие подкомитеты: ПК 1: Нанотехнологии, ПК 2: Квантоворазмерные эффекты в наукоемких технологиях, ПК 3: Термины и определения, ПК 4: Методы и средства обеспечения единства измерений в нанотехнологиях, ПК 5: Нанотехнологии в микроэлектронике, ПК 6: Материалы, структуры и объекты нанотехнологии, ПК 7: Нанотехнологии и наноиндустрия.
Однако на сегодняшний день действующих стандартов в области нанотехнологий и наноматериалов еще недостаточно. В России действуют четыре национальных стандарта на меры нанометрового диапазона, касающиеся метрологического обеспечения зондовых атомно-силовых измерительных сканирующих микроскопов и электронных растровых измерительных микроскопов (ГОСТ Р 8.628-2007 - Р 8.631-2007) [4.22].
Таким образом, интенсивность стандартизации в России сегодня значительно уступает США (В России в разработке 3 стандарта против 30 - в США).Для успешного развития нанотехнологий, наноиндустрии и нанорынка одним из важнейших обеспечивающих направлений является метрологическое обеспечение [4.23]. История развития науки и техники неразрывно связана с развитием системы методов и средств измерений. Переход к нанотехнологиям ставит перед наукой и техникой ряд новых специфических задач, обусловленных малыми размерами элементов и структур, с которыми имеет дело нанотехнологии. При этом, как никогда, актуален тезис: «если нельзя измерить, то невозможно создать».
Специфика нанотехнологий привела к созданию и развитию нового направления в метрологии, с которым связаны все теоретические и практические аспекты обеспечения требуемой точности и
единства измерений в нанотехнологиях. Экспертные оценки показывают, что на метрологическое обеспечение развития только микроэлектроники в направлении наноэлектроники в США ежегодно тратится более 4,0 млрд долларов.
Наиболее известны в мире подразделения метрологии Национального института стандартов и технологии - N1ST (США), Национальной физической лаборатории - NPL (Великобритания), Фи- зико- технического института - РТВ (Германия), Национального метрологического института - LNE (Франция).
Оснащение данных лабораторий включает в себя ряд приборов, позволяющих проводить измерения физических величин в нанометровом диапазоне. К ним относятся сканирующие электронные микроскопы (СЭМ), просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ), сканирующие туннельные микроскопы (СТМ)» атомносиловые микроскопы (АСМ), микроскопы ближнего поля, конфокальные микроскопы, интерференционные микроскопы и ряд других приборов обеспечивающих наивысшее разрешение по измеряемым физическим величинам при нанометровых размерах исследуемого объекта. Количество зарегистрированных компаний,
производящих нанопродукты, и объемы их производства
Маркетинговый обзор за 2007 г.
компания Lux Research начала словами «Нанотехнологии движутся от открытий к коммерциализации: в 2006 г. продано нанопродукции на 50 млрд долларов, капитальные вложения - 12 млрд долларов»(www.luxresearchinc.com/press). За последние несколько лет в ряде стран значительно выросли государственные и корпоративные инвестиции в исследования и технологические разработки в различные направления нанотехнологий. Одновременно значительно возросло число научных работ, публикаций и патентов, создано более 10 тысяч компаний, выпускающих или использующих нанопродукцию, и число их стремительно растет. В 2008 г. нанотехнологии применялись в процессе производства, как минимум, 80 групп потребительских товаров и свыше 600 видов сырьевых материалов, комплектующих изделий и промышленного оборудования. По данным отчета [4.24] только в области наномедицины насчитывается более 152 продуктов и более 120 компаний и исследовательских
133
институтов, разрабатывающих эти продукты. На полученную с использованием нанотехнологий продукцию приходится менее 0,1 % мирового ВВП.
Успешно выполнять сложные экспериментальные проекты помогает международная интеграция научных и технологических коллективов, как академических и университетских, так и частных компаний. Так, европейский консорциум NanoSci-ERA объединяет 17 организаций из 12 стран сообщества. Он занимается координацией деятельности ученых различных стран, формированием межнациональных исследовательских коллективов.
Крупнейшими ключевыми игроками в сфере наноматериалов на сегодня (по мнению Global Industry Analysts, Inc., GIA, - известной в мире аналитической компании, основанной в 1987 году в США) являются: AMAG Pharmaceuticals Inc., Advanced Nano Products Company Limited, Antaria Limited, Altair Nanotechnologies Inc., Apex NanoMaterials, ApNano Materials, Catalytic Materials, Dendritic Nanotechnologies Inc., eSpin Technologies Inc., Hyperion Catalysis International, ILJIN Nanotech Co Ltd., Integran Technologies Inc., Nanodynamics Inc., Nanoledge, Nanophase Technologies, Oxonica Plc., Shenzhen Nanotech Port Co Ltd., Sun Nanotech Company Limited and Xintek Inc.
Наиболее крупным региональным рынком наноматериалов на сегодняшний день являются США, где объем доходов в 2008 г. оценивается на уровне 1,1 миллиарда долларов США. Второй в мире по величине региональный рынок охватывает Западную Европу и составляет примерно 30 % мирового рынка наноматериалов. Предположительно самым быстрорастущим рынком является Азиатско-Тихоокеанский регион, где доходы стабильно росли в период с 2002 по 2008 гг. в годовом темпе более 30 %.
Стратегический прогноз, выполненный компанией Global Industry Analysts, Inc. (2008 г., до признания кризиса в мировой финансовой системе), оценивает мировой рынок наноматериалов в 10 миллиардов долларов к 2012 г. Половину этой суммы составит доля доходов в сегменте нанопорошков (нанооксидов). Доходы от нанометаллов по прогнозу должны приблизиться к 3 миллиардам долларов к 2015 г. Другим «миллиардным» сегментом мирового рынка наноматериалов считаются углеродные нанотрубки, рост которого прогнозировался в десятках процентов ежегодно по 2015 г.
Производство нанотрубок. Углеродные нанотрубки (УНТ = = CNT) играют значительную роль в зарождающейся нанотехнологической индустрии благодаря уникальным физико-химическим свойствам. Их прочность может в 50 раз превышать прочность стали. В настоящее время производством нанотрубок занимаются более сотни различных компаний по всему миру. Наиболее крупные производители приведены в табл. 4.6. Ассортимент производимых нанотрубок включает три типа: SWNT - однослойные (одностенные) нанотрубки; DWNT - двуслойные (двустенные) нанотрубки; MWNT - многослойные (многостенные) нанотрубки.
Производство углеродных нанотрубок неравномерно распределено между их разновидностями: производство MWNT во много раз превышает соответствующие показатели для SWNT. Так, мировые мощности по производству MWNT оценивались в конце 2006 г. около 271 тонн в год, SWNT - менее 7 тонн в год (источник: www.wtec.ors). Общий мировой рынок CNT прогнозируется на уровне 1.9 млрд долл. к 2010 г. (см. рис. 4.15).
Таблица 4.6
Наиболее крупные производители углеродных нанотрубок
Страна | Фирма | Адрес | Объем производства, т/год |
Бельгия | Nanocyl S.A. | www. nanocyl. com | 40 |
Франция | Arkema Group | www.arkema.com | 10 |
Велико британия | Thomas Swanamp;Co, Ltd. | www.thomas-swan.co.uk |
|
Г ермания | Bayer Material Science AG | www.bayermaterialscienc e.com | 60 |
США | Carbon Nanotechnologies, Inc | www.cnanotech.com | 100 - 150 |
Hyperion Catalysis International, Inc. | www.fibrils.com | 50 |
Страна | Фирма | Адрес | Объем производства, т/год |
| NanoLab, Inc. | www.nano-lab.com |
|
Carbolex, Inc. | www.carbolex.com |
| |
Materials and Electrochemical Research Corporation | www.mercorp.com |
| |
SouthWest NanoTechnologies, Inc. | www. swentnano. com |
| |
Китай | Shenzhen Nanotechnologies Co. Ltd. (NTP) | www.nanotubes.com.cn | 10 |
Sun Nanotech Co. Ltd. | www.sunnano.com |
| |
Япония | Showa Denko | www.sdk.co.jp |
|
Mitsui amp; Co., Ltd. | www.mitsui.co.jp |
| |
Hodogaya Chemical | www.hodogaya.co.jp |
| |
NEC Corporation | www.nec.com |
| |
Республика Корея | Iljin Nanotech Co., Ltd. | www. ilj innanotech. co .kr |
|
Канада | Raymor Industries Inc. | www.raymor.com |
|
Кипр | Rosseter Holdings Ltd. | www.e-nanoscience.com |
|
Норвегия | n-TEC AS | www.n-tec.no | 70 |
Греция | Nanothinx S.A. | www.nanotubesx.com |
|
Рост производства SWNT осуществляется преимущественно усилиями исследователей и производителей Японии и Северной
Америки. Производственные мощности азиатского региона в 2 - 3 раза больше, чем Северной Америки и Европы вместе взятых. Ведущие позиции занимает Япония, которая является лидером в производстве MWNT. Ускоренными темпами растет производство в Китае и Южной Корее, которые могут стать в ближайшие годы основными поставщиками всех типов нанотрубок. В сентябре 2007 г. компания Bayer MaterialScience AG открыла второй завод и планирует довести производство углеродных нанотрубок Baytubes в Германии до 3 тыс. тонн в год с максимальной чистотой более 95%. Три крупные компании, производящие MWNT, - Showa Den- ko, Mitsui и Hodogaya Chemical - обеспечивают основной объем продукции на японском рынке. Кроме того, в Японии много начинающих компаний, производство которых в ближайшее время превысит 100 тонн в год. По прогнозам экспертов, в течение ближайших нескольких лет спрос на углеродные нанотрубки достигнет нескольких тысяч тонн в год.
О высоких темпах развития индустрии УНТ в ближайшие годы свидетельствует тот факт, что за последние 5 лет был зафиксирован значительный рост патентной активности. Только за 3 года количество патентов, связанных с УНТ, возросло почти втрое, достигнув около 600 патентов в одном 2006 году. Нанотрубки находят все большее применение в самых разнообразных областях науки и промышленности (рис. 4.17).
Средняя цена нанотрубок на сегодняшний день составляет около 117 долларов за 1 грамм. Самыми дорогими являются DWNT (средняя стоимость - 428 долл./г), самими дешевыми - MWNT (45 долл./г). SWNT занимают среднюю позицию со средней ценой 313 долл./г. Стоимость нанотрубок зависит от их чистоты и диаметра (чем больше диаметр нанотрубок, тем они дешевле). Стоимость российских УНТ и УНВ, производящихся на лабораторных установках, достигает 12000 руб ./г из-за крайне малого объема производства.
Большинство мощностей ориентировано на производство углеродных нанотрубок методом химического осаждения из паровой фазы с использованием метана в качестве источника углерода (CVD-метод). Некоторые компании производят SWNT с помощью импульсного лазерного испарения, радиочастотной (RF) плазмы или электродугового разряда. Механизм роста нанотрубок до сих пор не до конца ясен.
Между тем, некоторые эксперты считают, что исследователи и производители УНТ недооценивают риски, связанные с их массовым производством, которое может серьезно повлиять на мировую экологию. Детальный анализ самого распространенного CVD- метода производства нанотрубок показал наличие как минимум 15 ароматических углеводородов, в том числе 4 токсичных полицикличных углеродных соединения. Наиболее вредным в составе побочных продуктов производства был признан полициклический бензапирен, широко известный канцероген, действующий на ткани человека. Другие составляющие представляют собой прямую угрозу озоновому слою планеты. Поэтому на встрече Американского Химического Общества ученые предложили заняться поиском более экологически чистого метода производства нанотрубок. Либо же производителям придется серьезно "очищать" последствия CVD-техпроцесса, что, естественно, вызовет увеличение стоимости нанотрубок.
Производство нанопорошков. Промышленное производство большинства видов нанопорошков началось около 10 лет тому назад. До этого в промышленных количествах производились только кремнезем, глинозем и оксид железа. Научно-исследовательские институты и университеты выпускали в небольших объемах многие из ныне имеющихся нанопорошков для применения в наноисследованиях. Несмотря на широкий ассортимент доступных в настоящее время нанопорошков, всего лишь некоторые из них производятся в промышленных масштабах и подлежат конкурентному ценообразованию.
Цены на порошки значительно разнятся от производителя к производителю. У большинства производителей порошков нет прейскурантов цен, поскольку цена на порошок прежде всего зависит от количества и только во-вторых от качества, и составляет 60 - 150 долларов за 1 килограмм. Высокая цена (500 - 1500 долл./кг) на некоторые специальные порошки (цирконий, серебро, индий-оловянные окислы) объясняется сочетанием высокой стоимости сырья и низким объемом производства. Средний заказ на такие порошки находится в пределах от 1 до 10 кг.
По всему миру производится более сотни различных видов порошков. Все нанопорошки, которые производятся в настоящее время, подразделяются на четыре группы: оксиды металлов, сложные оксиды (состоящих из двух и более металлов), порошки чистых металлов и смеси. Оксиды металлов составляют не менее 80% всей массы производимых порошков. Порошки чистых металлов составляют значительную (15 %) и все возрастающую долю всего объема производства.
Мировое производство нанопорошков распределено неравномерно. Многие страны, такие как Бразилия, Южная Африка, Россия и Австралия, являются крупными производителями сырья, но не производят наночастицы в значительных объемах. Сейчас только развитые в промышленном отношении страны стали производить наноматериалы в коммерческих количествах. Большинство из стран-производителей наноматериалов сильно зависят от импорта сырья. На США приходится более половины производства нанопорошков.
Такие отрасли промышленности как электроника, оптика и обрабатывающая промышленность потребляют более 70 % мирового производства порошков. Медицина и косметическая промышленность потребляют только 7 % нанопорошков. Нанопорошки используют для получения автомобильных нейтрализаторов (12 тыс. т), абразивов (9 тыс. т), материалов для магнитной записи (3 тыс. т), солнцезащитных материалов. По прогнозам, к 2010 г. рынок нанопорошков должен достигнуть 11 млрд долл.
В базе данных нановеществ, производимых в мире, содержится информация о более чем 1400 веществах, разбитых по 22 областям применения (Исследовательская компания Abercade).
Цены на порошки значительно разнятся от производителя к производителю. У большинства производителей порошков нет прейскурантов цен, поскольку цена на порошок прежде всего зависит от количества и только во-вторых от качества. Текущая высокая цена на некоторые специальные порошки объясняется сочетанием высокой стоимости сырья и низким объемом производства. Средний заказ на такие порошки находится в пределах от 1 до 10 кг.
Согласно прогнозам компании IMS Health, доля биотехнологических препаратов, которые производятся с использованием технологий генной инженерии, выросла на мировом фармацевтическом рынке с 6 % в 1999 г. до 14 % в 2009 г. [4.25]. Годовой объем продаж достиг $90 млрд. Если общемировой объем продаж фармацевтических препаратов растет с темпом 7 % в год (составив $ 602 млрд. в 2005 г.), то продажи биотехнологических препаратов растут с темпом более 17%. Благодаря новым подходам к разработке лекарственных препаратов в последние годы мы стали свидетелями революционных прорывов в лечении таких заболеваний как рак, рассеянный склероз, ревматоидный артрит, сахарный диабет, ВИЧ и др. В результате, такие компании, как Genentech, Amgen (AMGN), Biogen (BIIB), Amylin (AMLN), за короткий срок из небольших малоизвестных компаний превратились в лидеров мирового фармацевтического рынка (табл. 4.7). Напротив, такие типичные представители фармацевтического сектора как Pfizer (PFE), Merck (MRK), Bristol-Myers Squibb (BMY) оказались в затруднительном положении из-за проблем с пополнением портфелей препаратов новыми перспективными разработками и скандалов, связанных с побочными эффектами своих важнейших продуктов. Американский биотехнологический рынок имеет стратегическую важность для всего мирового рынка биотехнологической продукции. По различным оценкам он составляет 42 - 45 % мирового рынка.
Наибольшую долю доходов глобального рынка наноматериалов в краткосрочной перспективе получат, по мнению экспертов, нанопорошки из оксидов и металлов. Расширяющийся спрос на такие наноматериалы, как одностенные нанотрубки и дендримеры, в настоящее время существенно способствует росту объема рынка. Среди сегментов конечного спроса на рынке наноматериалов по доходам доминируют здравоохранение и электроника. Электроника на сегодня является крупнейшим потребителем наноматериалов, но здравоохраниение является наиболее перспективным и многообещающим.
Журнал Forbes уже несколько лет публикует список лучших потребительских нанопродуктов года (последний такой список - за 2005 г.) [4.26]. В рейтинге лучших 10 нанопродуктов за 2005 г. представлены новые разработки: очиститель воздуха на основе нанопорошкового агента (диоксида титана) от компании NanoTwin Technologies из города Салем, штат Нью-Гэмпшир; высокоплотная и долговечная водоэмульсионная краска от Behr на основе технологии NanoGuard; оконное самоочищающееся стекло от компании Pilkington («активное стекло»), покрытое светоактивной пленкой толщиной в несколько десятков нанометров; полиэстеровые «наноноски» ArcticShield Socks от ARC Outdoors, устойчивые к образованию запаха благодаря серебряным наночастицам размером 19 нанометров в структуре волокон ткани; повседневная одежда в стиле Нано от Nanotex, позиционируемое как новейшее достижение текстильной промышленности, обладающее рядом ценных свойств (поглощение влаги и быстрая высыхаемость, превосходные антибактериальные свойства, предотвращение неприятных запахов); бейсбольная бита Easton Stealth CNT на основе технология «углеродной нанотрубки» (carbon nanotube technology); фуллере- новый крем для лица C-60 от компании Zelens с антиоксидантными свойствами; шоколадная жевательная резинка Choco'la от O'Lala Foods, обладающая более мягкой консистенцией и шоколадным вкусом благодаря технологии наноинкапсуляции - заключения вещества в микроскопическую оболочку; растительное масло Canola Active от Shemen Industries (Canola - сорт генно-модифицированного рапса). В состав масла входят 30-нанометровые капсулы, которые, благодаря своему малому размеру, легко проникают в ткани и эффективнее доставляют питательные вещества к месту их потребления. В Canola Active эти наноструктуры служат для более эффективного усвоения фитохимических («растительных») веществ - фитостеринов. Наконец, миниатюрный флэш-плеер iPod Nano от Apple Computer с необычайно большим объемом памяти в 4 гигабайта. Электронную начинку iPod Nano составляют микрочипы от Samsung и Toshiba. Южнокорейская компания Samsung, которая сейчас является крупнейшим в мире производителем чипов флэш-памяти NAND и DRAM, использует при производстве полупроводниковые технологии с прецизионным уровнем точности производственных манипуляций - ниже 100 нанометров.
В табл. 4.8 представлены объемы производства нанопродукции различных секторов наноэкономики. Как видно, в настоящее время наибольший объем нанопродукции приходится на строительные материалы и косметику.
Биотехнологические компании, имеющие в портфеле коммерческие препараты на основе генной инженерии [4.25]
Компания | Рыночная капитализация, млрд, долл | Среднегодовой рост доходов за последние 5 лет, % | Основные препараты и показания к их применению | Соглашения о партнерстве с компаниями |
Genentech (DNA) | 85,8 | 32 | Rituxan (онкология) Herceptin (онкология) Avastin (онкология) Activase (тромболитик) Protropin (гормон роста) Xolair (бронхиальная астма) Lucentis (потеря зрения) Raptiva (псориаз) | Hoffmann-La Roche, Bio sen. В aver (BAY). Boehringer Ingelheim, GlaxoSmithKline (GSK). Medlmmune, Tanox, Novartis (NVS). Celltech Pharmaceuticals, Connetics Corporation, Serono |
Amgen (AMGN) | 81,1. | 28 | Aranesp (анемия) Epogen (анемия) Neulasta (анемия) Neupogen (анемия) Enbrel (ревматоидный артрит, псориаз) | Wyeth (WYE), Ortho Pharmaceutical |
Genzyme (GENZ) | 17,4 | 29 | Cerezyme (болезнь Еоше) Fabrazyme (болезнь Фабри) Aldurazyme (Мукополисахаридоз) Thymoglobulin (иммуносупрессор) | BioMarin Pharmaceutical |
Компания | Рыночная капитализация, млрд, долл | Среднегодовой рост доходов за последние 5 лет, % | Основные препараты и показания к их применению | Соглашения о партнерстве с компаниями |
Biogen (ВИВ) | 14,2 | 73 | Avonex (рассеянный склероз) Tyzabri (рассеянный склероз) Rituxan (онкология) Zevalin (онкология) Amevive (псориаз) | Genentech, Elan Corporation, Scherine AG 1SHR). PDL BioPharma 1PDLI). Sunesis Pharmaceuticals, Vetter Pharma-Fertigung, Genoptix, Vemalis |
Serono (SRA) | 12,0 | 16 | Rebif (рассеянный склероз) Gonal-f (фолликулостимулирующий гормон) Saizen (гормон роста) | BioMarin Pharmaceutical, Genentech |
Medimmune (MEDI) | 6,1 | 18 | Synagis (вирусная пневмония) CytoGam (цитомегаловирусная инфекция) | Abbott Laboratories (ABT), Schcring-Ploimh (SGP) |
Amylin (AMLN) | 6,0. | 586 (за 12 мес.) | Byetta (сахарный диабет) Symlin (сахарный диабет) | Eli Lilly (LLY) |
Imclone tlMCL) | 2,8 | 127 | Erbitux (онкология) | Brvstol-Mvers (BMY). Merck KGaA |
BioMarin tBMRN) | 1,2 | 21 | Aldurazyme (Мукополисахаридоз) Naglazyme (Мукополисахаридоз) | Serono, Genzyme |
Tanox tTNOX) | 0,619 | 28 | Xolair (бронхиальная астма) | Genentech, Novartis |
Trimeris (TUNIS') | 0,214 | 61 | Fuzeon (СПИД) | Hoffmann-La R |
По данным фирмы BCC research, мировой рынок нанотехники в 2007 г. составил почти 12 млрд. долларов [4.28]. Далее ожидается увеличение рынка при среднегодовом приросте в 16 %. Рынок распределяется по сферам применения на наноматериалы, наноинструменты (включая нанолитографические установки, используемые для производства следующего поколения полупроводниковых приборов) и наноустройства (рис. 4.17 - 4.19). По оптимистическим расчетам фирмы BCC research ожидается, что рынок наноинструментов будет расти гораздо быстрее рынка наноматериалов (рис. 4.18). В результате доля наноинструментов увеличится в 2013 г. до 29 %, а доля наноматериалов снизится до 69 %. Наибольшие темпы роста характерны для сектора различных наноустройств (наномеханизмов) - 69 % в год. Среди конечных потребителей нанопродукции в 2007 г. были: защита и контроль окружающей среды (56 % рынка), электроника (21 %) и энергетика (14 %). В ближайшие 5 лет наноэлектроника, нанобиомедицина и потребительские товары (бытовая техника) на основе нанотехнологий будут развиваться наибольшими темпами (35, 56 и 46 % соответственно). Более медленным ожидается развитие наноэнергетики (13 %) и средств контроля и защиты окружающей среды (1,5 %). Мировой рынок нанороботов и NEMS-систем (наноэлектромеханических устройств) возрастет с 40 до 830 млн. долларов в 2011 г. при среднегодовом приросте 83 %. В 2011 г. доля нанооборудования составит 9 %, а доля нанороботов составит 67 % от общего рынка.
Глобальные производственные показатели для различных нано-
материалов и устройств, основанных на обзорах в международных
химических журналах (2003-2004) и исследованиях рынка [4.27]
Таблица 4.8
Сфера применения | Материал, устройство | Оценки объемов выпуска, тонны в год | ||
2003 | 2005 2010 | 2011 2020 | ||
Использование в строительстве | Керамика, катализаторы, композиты, покрытия, тонкие пленки, порошки, металлы | 10 | 1000 | 10000 100000 |
Сфера применения | Материал, устройство | Оценки объемов выпуска, тонны в год | ||
2003 | 2005 2010 | 2011 2020 | ||
Нанокос метика | Оксиды металлов (диоксид титана, оксид цинка, оксид железа) | 1000 | 1000 | 1000 или меньше |
Электроника | Однослойные нанотрубки, наноэлектроника, оптоэлектронные материалы (диоксид титана, оксид цинка, оксид железа), органические светодиоды | 10 | 100 | 1000 или больше |
Биотехнологии | Наноинкапсуляция, целенаправленная доставка лекарственных средств, биосовместимые устройства, квантовые точки, композиты, биосенсоры | Менее 1 | 1 | 10 |
Инструменты, сенсоры | МЭМС, НЭМС, микроскопы со сканирующим зондом, нанолитография, инструменты для прямой записи | 10 | 100 | 100-1000 |
Окружающая среда | Нанофильтры, мембраны | 10 | 100 | 1000 10000 |
Опыт западных компаний показывает, что самый быстрый путь к коммерциализации лежит через рынок потребительских товаров (рис. 4.20) [4.29]. Примерами могут послужить такие успешные и известные предприятия, как американские Angstrom Medica (основана в 2001 г. как спин-офф лаборатории исследования наноструктурных материалов Массачусетсского технологического института), выпускает нанобиопродукты для ортопедии); NanoSpectra Biosciences, Inc. (основана в 2001 г. для коммерциализации разработок ученых Райсовского университета), выпускает наночастицы, используемые в диагностике и лечении различных заболеваний, в частности, онкологических; Aspen Aerogel, Inc. (основана в 2001 г.
для коммерциализации разработок, выполненных лабораторией Aspen Systems для NASA) - мировой лидер в производстве аэрогелей - нанопористых материалов для звуко- и теплоизоляции; ZettaCore, Inc. (основана в 1999 г. учеными из Калифорнийского университета в Риверсайде и университета Северной Каролины при поддержке венчурного капитала), производит микросхемы памяти; британская Nanomagnetics Instruments, Ltd., немецкая Capsulation Nanoscience AG и ряд других. По данным Комиссии безопасности потребительских товаров США (US Consumer Product Safety Commission - CPSC) за два года (к январю 2008 г.) число таких товаров возросло с 212 до 609, причем они произведены в 321 компании 20 стран [4.31].
По оценкам Европейской комиссии (2006 г.) потребуется около 2 миллионов работников для мировой наноиндустрии к 2015 г. [3.30]. Их распределение по регинам мира ожидается таким: до 0,9 млн в США, до 0,6 млн в Японии, до 0,4 в Европе, около 0,2 млн в Азиатско-Тихоокеанском районе (исключая Японию) и около 0,1 млн в остальном мире (включая Россию). Дополнительно потребуется около 5 млн рабочих мест в поддерживающих отраслях, т.е. 2,5 рабочих места на одного работника наноиндустрии. Более оптимистические прогнозы давали 10 млн рабочих мест к 2014 г. (рис. 4.21).
Еще по теме Индикаторы развития институционально-технологической инфраструктуры:
- Глава 30 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ВОЙНА: РАЗРУШЕНИЕ ИНСТИТУЦИОНАЛЬНЫХ МАТРИЦ НАРОДА
- о ПАСПОРТАХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ НАУЧНЫХ РАБОТНИКОВ
- 1.4.3. Как по новостям «вычислить» местную модель социально-экономического развития (сравнительный анализ новостного потока двух городов)
- 2.1. Креативные ресурсы региональных сообществ
- Показатели оценки эффективности реализуемых на региональном уровне мероприятий развития нанотехнологических исследований и разработок
- Группировка регионов Российской Федерации по уровню развития исследований и разработок нанотехнологической сферы
- Общая структурно-функциональная модель экономической политики региона с компонентами стратегического развития и тактического регулирования процессов формирования наноиндустрии
- Приложения
- О перечне показателей распространения нанотехнологий
- Индикаторы развития институционально-технологической инфраструктуры