Нанотехнологии. Правда и вымысел

В настоящее время (с участием автора данной книги), в рамках общего проекта изучения рынка нанотехнологий, Институт статистических исследований и экономики знаний (ИСИЭЗ) Государственного университета «Высшая школа экономики» (ГУ-ВШЭ) в соответствии с контрактом с «РОСНАНО» проводит Форсайт-исследование. Это прогноз рынков наноиндустрии на основе массового опроса отечественных и зарубежных экспертов по методу Дельфи (многоуровневый анкетный опрос экспертов с обратной связью), а также построение системы дорожных карт применения нанотехнологий в различных областях, в том числе энергосбережении, аэрокосмической технике и т. д.

Цель данного исследования – построение прогнозов рынков сферы нанотехнологий и определение наиболее перспективных направлений развития данных рынков (изделий и технологий) на кратко-, средне– и долгосрочный период (до 2030 года).

Прогноз ориентирован на определение конкретных групп и видов продуктов, инновационные свойства которых будут определяться использованием принципиально новых компонентов, создаваемых на положениях нанонауки.

Опрос экспертов в области нанотехнологий по методу Дельфи проводится в два раунда. При этом результаты, полученные в первом раунде, обобщаются, а затем уточняются при проведении второго раунда исследований.

Конечно, чрезмерное увлечение Форсайт-исследованиями вызывает у ряда политиков и ученых определенный сарказм, но в целом следует отметить, что такие исследования позволяют провести достаточно квалифицированную и объективную оценку текущего состояния науки и технологий, а также определить перспективные направления их развития.

Отечественные и зарубежные эксперты из ИСИЭЗ (Россия), консалтинговой компании Lux Research (США), Ассоциации независимых исследовательских институтов (Association of Independent Research Institutes, Великобритания), Центра нанотехнологий (Nanotec IT, Италия) и др. на основании материалов дорожных карт развития нанотехнологий (Roadmaps at 2015 on nanotechnology application in the sectors of materials, health & medical systems, energy, 2006) выделяют три (некоторые – четыре) основных этапа развития или появления поколений наноразработок.

Первый этап (2000–2005), который назвали «пассивные наноструктуры» (инкрементные нанотехнологии), в основном, характеризовался производством и применением нанодисперсных нанопорошков. В целях модифицирования свойств базовых материалов их вводили в самые различные конструкционные материалы: металлы и сплавы, полимеры и керамику и т. д., а также добавляли в лекарства, косметику, пищу и другие изделия. В настоящее время это достаточно примитивное поколение наноматериалов уже широко освоено производством, и их можно обнаружить во многих товарах народного потребления. При этом лишь немногие наноразработки уже нашли свое применение в высокотехнологичных отраслях промышленности.

Более «продвинутым» направлением такого вида нанотехнологий являются разработки в области мембран и каталитических систем. Это направление – одно из наиболее конкурентоспособных на внутреннем рынке, так как для переработки в ароматические соединения попутных углеводородных газов нефте– и газодобычи могут успешно применяться нанопористые катализаторы, технологии получения керамических нановолокон и нанонитей этого функционального назначения.

Потребность в нанокомпозиционных мембранах для решения проблемы дефицита питьевой воды в текущем и ближайшем десятилетии оценивается в сумму от 10 до 100 млн долларов США.

Второй этап «эволюционных нанотехнологий» (2005–2015) ряд экспертов и ученых делят на два самостоятельных периода: «активные наноструктуры» (2005–2015) и «системы наносистем» (2010–2015), которые, как мы видим, пересекаются в сроках появления и развития. Данный этап будет характеризоваться прорывом в области нанотехнологической инновационной деятельности. В целом, как уже отмечалось, на первом этапе предусматривается создание компонентов наноэлектроники, фотони-ки, нанобиотехнологий, медицинских товаров и оборудования, нейроэлектронных интерфейсов и наноэлектромеханических (НЭМС) систем. Роль первичных наноматериалов (пассивных наноструктур) значительно снизится.

К 2014 году значительно повысится роль нанобиотехнологий в фармацевтической промышленности (до 23 %) и косметической отрасли. Нанотехнологии будут использоваться во всей (100 %) компьютерной и радиоэлектронной технике, в 85 % бытовой и 21 % автомобильной техники.

Затем на базе полученных результатов планируется осуществить переход к управляемой самосборке наносистем, созданию трехмерных сетей, нанороботов и т. п. Оба вида этих нанотехнологий пока находятся на этапе исследований в научных лабораториях или проходят этап создания прототипов.