Приоритетные направления научно-технической политики

В период становления нового уклада приоритетное внимание должно уделяться его продукции, имеющей наилучшие перспективы массового спроса в достаточно близкой перспективе. За счет этого может быть достигнут эффект масштаба в производстве, а удешевление новой продукции будет способствовать развитию формирующегося уклада на его собственной основе.

Например, спектр направлений применения нанотехнологии в аэрокосмической технике включает:

Наноматериалы: объемные наноматериалы (нанокомпозиты, нанокерамические материалы, наноструктурные сплавы, нанопористые материалы); нанопокрытия и наномембраны; волокна на основе углеродных нанотрубок; жидкие наноматериалы (ферромагнитные жидкости, электроуправляемые клеи);

Двигательные установки: усовершенствование топлив (нанокатализаторы сгорания, нанокомпозитные топлива, нанокатализаторы фазового перехода, наногели); усовершенствование систем подачи топлива; усовершенствование камер сгорания; усовершенствование систем управления газовыми потоками;

Энергетические системы: генерация энергии, преобразование энергии, хранение энергии, передача энергии (высокотемпературные сверхпроводники);

Системы связи и управления: средства навигации (квантовые гироскопы); наноэлектроника; нанофотоника; наномагнитоэлектроника; бионика; передача данных;

Сенсоры;

Исполнительные механизмы: микро- и наноманипуляторы; космические наноаппараты;

Условия работы экипажа и др.

В близкой перспективе массовое применение может найти такая патентованная разработка Курчатовского института как покрытие нового поколения - так называемая нанопленка. Ионная имплантация - это научное название изобретения - изменяет структуру металла. При нанесении нанопленки на любые металлические детали их срок службы увеличивается многократно. Опробование этой разработки на металлорежущих станках показало, что срок работы инструмента увеличился в двенадцать раз. Кроме того, повысились стойкость и качество обрабатываемой поверхности. Это изобретение изменит в первую очередь российскую оборонную промышленность. Авиационные двигатели, двигатели кораблей, бронетехника и артиллерийские орудия станут прочнее. Как известно, двигатель новейшего американского истребителя «Раптор» покрыт суперпрочной керамической пленкой. В результате курчатовской разработки страна получает колоссальную экономию на инструменте, который раньше надо было закупать на Западе. Сейчас прикладными вопросами фундаментальной разработки Курчатовского института занимается Рыбинская авиационная академия. Промышленное внедрение осуществляет «НПО Сатурн». Предприятие по производству металлических инструментов с нанопокрытием построят на его базе в Ярославской области. Однако, если главными потребителями новой технологии останутся лишь российские авиазаводы, эффект массового спроса не будет реализован в полной мере.

Коль скоро эта технология способна стать весомым фактором конкурентоспособности российской экономики, развитие и широкое использование ионной имплантации должно стать конкретным ориентиром для проектировщиков и производителей соответствующего оборудования, для всего спектра потенциальных потребителей.

Массовый спрос на продукцию нового технологического уклада способны предъявить и такие базовые для отечественной промышленности отрасли как химия, металлургия, топливно-энергетический комплекс, железнодорожный транспорт, сельское хозяйство.

В металлургии примером использования нанотехнологий может служить внедрение ОАО «Северсталь» технологий и освоение серийного производства уникальных для России марок стали с двукратным повышением эксплуатационных характеристик (свариваемости и хладостойкости).

В области нефтегазовой промышленности на первое место по важности использования выходит нанокатализ. Новые компоненты позволят обрабатывать сырую нефть намного эффективнее, быстрее и с меньшими затратами. Также с помощью нанотехнологий нефтегазовая промышленность получит ряд датчиков и самовосстанавливающихся материалов, способных защищать окружающее пространство от утечек нефти.

Новые технологии для переработки легкого углеводородного сырья (специальные реакторы с нанопористыми каталитическими мембранами) будут способствовать обеспечению выполнения Россией принятых на себя обязательств по Киотскому протоколу. По оценкам, с помощью этих технологий можно перерабатывать до трети выбрасываемых в России в атмосферу попутных газов (т.е.

около 10 млрд. м3/год), что позволит обеспечить дополнительный объем стоимости продукции и услуг до 200 млрд рублей в год.

Как уже отмечалось, Россия владеет технологией изготовления светодиодов сверхвысокой яркости, непосредственно использующихся для освещения жилья. В случае замещения ламп в различных светильниках на светодиоды к 2012 г. российский рынок светодиодной светотехники достигнет 70 млрд рублей. И продукция отечественной наноиндустрии должна играть на нем определяющую роль [5.41].

При выработке структурной политики, выборе стратегий лидерства, опережающего или догоняющего развития, опережающей коммерциализации для отдельных отраслей, определении масштабов их государственной поддержки надо принимать во внимание внешние эффекты (экстерналии), проявляющиеся во влиянии этих отраслей на становление нового технологического уклада.

Производство нанопродукции, имеющей массовый спрос в гражданском секторе экономики, - средство удешевления поставок этой продукции и в оборонный сектор экономики. При этом важную роль в генерировании такого спроса должны сыграть заказы госкорпораций - РЖД, Газпром, Роснефть, Ростехнологии, региональные и муниципальные хозяйственные организация должны стать приобретателями передовой продукции нового технологического уклада. Определенные стимулы могут быть созданы и для массовых потребителей, включая запрет на приобретение устаревших, энергозатратных и экологоемких продуктов (к примеру, введенный в ряде развитых стран запрет на приобретение ламп накаливания).

Поскольку нанотехнологии - ключевой фактор зарождающегося шестого технологического уклада, ведущие позиции в соответствующей этому укладу инновационной конкуренции будет занимать тот, кто будет лидером в производстве приборостроительной базы для наноиндустрии. Технологии создания наносистемной техники отсутствуют в действующем перечне критических технологий (присутствуют технологии механотроники и создания микросистемной техники). Обеспечивающие развитие наноиндустриальной приборной базы научные исследования должны быть отнесены к приоритетным.

На сегодняшний день наша страна имеет довольно хорошие позиции в этой сфере. Как известно, в России существует производство необходимого в сфере наноиндустрии уникального оборудования, включая сверхвысоковакуумные комплексы, зондовые нанолаборатории, сканирующие зондовые микроскопы. Важно закрепление России на ведущих позициях с учетом перспективных требований к наносистемной технике и действий конкурентов.

Анализ распределения отечественных нанопроектов по уровню ожидаемых результатов показал, что доля уникальных проектов не превышает 3 %, что является тревожным индикатором, указывающим на вполне вероятные риски утраты отечественными учеными позиций в мировом «нанопространстве». НИР класса «Сенсоры и приборы» - единственное в России нанонаправление, по которому имеются уникальные разработки и отсутствуют невостребованные проекты [5.27].

Хотя в докладе руководителя Минобрнауки создание научного, аналитического и технологического оборудования для наноиндустрии [5.41] фигурирует как одно из приоритетных направлений НИОКР в сфере нанотехнологий, в «Программе развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года» этот приоритет в явном виде не выражен.

Как говорится в Стратегии развития электронной промышленности России на период до 2025 г., основное оборудование для наноэлектроники уже находится в стадии опытных образцов: степпер-сканер экстремального ультрафиолета (EUV), установки нанопечати (наноимпринт), системы безмасочной литографии, атомарного импульса газофазного осаждения и т.д., и продолжение работ в этом направлении должно рассматриваться как один из приоритетов.

Необходим анализ патентной базы наносистемной техники с целью заблаговременного приобретения некоторых зарубежных лицензий. Государству следует предложить полностью оплачивать расходы отечественных авторов (индивидуальных изобретателей и небольших исследовательских организаций) отечественных перспективных разработок на их патентование при готовности авторов согласовывать с государством продажу лицензий на эти разработки [по некоторым оценкам стоимость европейского патента доходит до 115 - 120 тыс. евро, 5.42].

Особого внимания заслуживает приборостроение для нанометрологии [О современном состоянии метрологического обеспечения нанотехнологий, включая приборостроение для нанометрологии см. 5.43]. Следует иметь в виду, что освоение каждого нового технологического уровня в микро- и наноэлектронике требует соответствующих изменений в метрологическом обеспечении производства. Утрата собственного спецтехнологического машиностроения вызывает необходимость приобретения всего комплекта технологического и контрольного оборудования за рубежом. Стоимость его чрезвычайно высока, она составляет величину порядка млн. долларов за единицу и доходит до значений 8 - 10 млн. долларов за отдельные, но самые главные виды оборудования (фотолитографические установки) [5.44].

Для снижения угроз, связанных с нанотехнологиями особое значение при развитии метрологии, стандартизации и сертификации в сфере нанотехнологий и наноматериалов приобретает такое направление, как экспресс-методы регистрации электрических, оптических, магнитных, акустических и других видов полей наноразмерных объектов и их влияния на экосистему.