Нанотехнології в Україні: дійсність і перспективи

 

Сьогодні існує потреба широкомасштабного застосування нанотехнологій у різних галузях практичної діяльності. Існує державна цільова програма «Нанотехнології і наноматеріали на 2010 – 2014 рр.», розроблена МОН і НАН України. В даний час розпочата підготовка до розробки проекту Закону України «Про державне стимулювання розвитку вітчизняної наноіндустрії», який буде запропоновано для розгляду у Верховній Раді в 2015 р.

У той же час державні структури, відповідальні за розвиток інноваційної економіки в країні, не приділяють достатньої уваги організації невеликих інноваційних проектів (дослідження, розробка, дослідні зразки нової продукції), необхідних споживачам для первинного ознайомлення із запропонованою технологією і продуктом: розробникам для попередньої оцінки можливого обсягу внутрішнього й зовнішнього ринку. Як відомо, у країнах, де успішно розвиваються нанотехнології, існують численні малі підприємства з різною формою власності та організаційною структурою. Вони пропонують зразки нової продукції для наукових досліджень і практичного застосування в кількості від декількох грамів із «експериментально» високою вартістю.

Базовий варіант нанотехнологій, які доцільно найближчим часом розвивати в Україні, складається із сучасних методів отримання наночасток і частинок у заданих матрицях (матеріалах), об`єднаних у дві великі групи: хімічні та фізичні. Наприклад, хімічні реакції синтезу наночасток необхідної форми і розмірів із окремих атомів і молекул у рідинах або випаровування початкових речовин у вакуумі з подальшою конденсацією парової фази у вигляді наноструктур. Слід зазначити, що існують варіанти методів, які дозволяють керувати технологічними процесами отримання наноструктур для формування «негативних» наночасток – нанопор, що є головним структурним елементом багатьох матеріалів. Наприклад, сорбентів. У даний час доцільно розвивати декілька варіантів технологій одержання відповідних продуктів із урахуванням того, що найближчим часом ринок внесе свої корективи. Зокрема, Інститут електрозварювання ім. Є. Патона пропонує подальші дослідження і розвиток електронно-променевих технологій випаровування речовин у вакуумі та отримання нових матеріалів із мікро- і нанорозмірною структурою. Дослідження й розробка в галузі фізичних процесів електронно-променевого випаровування речовин було розпочато ще в 60-х роках 20-го століття. На той час у лабораторіях багатьох країн фізики вже отримали методом випаровування у вакуумі тонкі металеві плівки з нанорозмірною товщиною, структурою й особливими властивостями в порівнянні з масивними матеріалами. Фахівці в Інституті електрозварювання робили лише перші кроки при зварюванні металевих матеріалів практично необмеженої товщини, використовуючи електронний промінь як ефективне джерело концентрованого нагріву у вакуумі. Тому при зустрічі Б. Патона і С. Корольова обговорювались можливості зварки і створення конструкцій у космосі, а також можливість отримання нових металевих матеріалів і покривів для аерокосмічного комплексу на базі двох електронно-променевих технологій: електронно-променевої плавки й рафінування металів та електронно-променевого випаровування і конденсації речовин у вакуумі.

Пізніше з'явилося декілька державних проектів, спрямованих на розробку електронно-променевих технологій, устаткування, матеріалів і їх практичного застосування. Це були інноваційні проекти, які виконувалися міждисциплінарними колективами. Було виготовлено промислові електронно-променеві установки потужністю 250 кВт кожна, що використовувалися у виробництві газових турбін різного призначення на заводах авіаційної, суднобудівельної і газової промисловості. Зокрема, на Південному турбінному заводі «Зоря» і СПБ «Машпроект» (м. Миколаїв). Розробники нової технології в 1984 р. були удостоєні Ленінської премії.

Американські експерти в 1993 р. дали таку оцінку розробленим технологіям: «…технологія, яка являє інтерес для виробництва матеріалів і конструкцій, – це технологія електронно-променевого фізичного осадження пари (ЕВ-PVD). У даний час у США немає такої технології та устаткування.

Внаслідок комерційної зацікавленості США в технології ЕВ-PVD для нанесення покриття на масивні матеріали і волокна було розроблено план для забезпечення доступу до спеціальних конструкцій українського устаткування. Було отримано унікальні технології процесу ЕВ-PVD, які принесли в подальшому виробникам США економічний зиск.

Була створення група із організацій США, зацікавлених у технології ЕВ-PVD, придбання конструкцій, устаткування, технологій процесу і надання технічної допомоги розробниками.

Проект ЕВ-PVD мав великий вплив на промисловість Північної Америки. Економічний ефект у США перевищив 7 млрд. дол. від позитивного впливу на автомобільну, авіакосмічну, ядерну, медичну, електронну, текстильну промисловості й верстатобудування.

З метою продовження розвитку електронно-променевих технологій ЕВ-PVD у 1994 р. було створено державне госпрозрахункове підприємство «Міжнародний центр електронно-променевих технологій Інституту електрозварювання ім. Є. Патона НАН України». В основу діяльності МЦЕПТ було покладено інноваційний цикл: вивчення, розробка, нове устаткування, виготовлення дослідних зразків продукції для замовника.

Значна кількість проектів із освоєння ЕВ-PVD була початком активної міжнародної співпраці в Пенсільванському університеті (США) і Пекінському університеті аеронавтики й астронавтики (КНР), дослідницькими центрами і промисловими підприємствами США, Китаю, Індії, Канади тощо. Сьогодні МЦЕПТ орієнтований на інноваційні розробки наноструктурних функціональних матеріалів для машинобудування, медицини (фармації) та екології (екологічний каталіз). Так, центрами виготовлено перші зразки порошкоподібних лікарських субстанцій із наночастками срібла, міді й заліза для «конструювання» і розробки нових лікарських форм.

Дуже важливо для України вжити невідкладних заходів в організації і підтримці окремих інноваційних проектів із різними формами власності та обсягом фінансування.

Нанотехнологія є сучасним комплексом наукових знань, способів і засобів спрямованої і регульованої збірки (синтез) із атомів і молекул матеріалів та виробів, елементи структур яких мають розміри менше 100 нанометрів. Так, сучасна мікроелектроніка базується на тонкоплівкових матеріалах із подібною нанорозмірною структурою.

Розвиток нанотехнологій відбувається на стику різних наук і вимагає міждисциплінарних підходів до організації праці дослідників та розробників, відповідного фінансування, яке здійснюється, як правило, державою і приватними компаніями.

 

Віктор МАЛИШЕВ,

доктор технічних наук, професор,

завідувач кафедри сучасної інженерії Університету "Україна"

Ніна КУЩЕВСЬКА,

доктор технічних наук, професор

Алла СУЩЕНКО,

магістр журналістики

 

Джерело: Газета «Університет «Україна» №7-8, 2014

автор: Віктор МАЛИШЕВ, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри сучасної інженерії Університету "Україна", Ніна КУЩЕВСЬКА, доктор технічних наук, професор, Алла СУЩЕНКО, магістр журналістики

видання: Газета «Університет «Україна» №7-8, 2014, час видання: 2014


19/12/2014