Наноматериалдардың 6-технологиялық ҚҰрылыстың дамуындағы ролі

Н
анотехнология компанияларының келесі елдердегі мөлшері

Нанотехнология бәсекелестігіне қатысушылар арасындағы салыстыру кестесі бизнес қарқынының нанотехнологияның жекелеген сегменттерінде дамуы бойынша біраз айырмашылықтар көрсеткенін байқауға болады.

Германия мен Жапонияда көптеген компаниялардың қызметі нанотехнология құралдары мен құрылғыларды дамытуға және оларды шығаруға бағытталған. Алтыншы технологиялық тәртіптің бастапқы кезеңіндегі нанотехнологиялық аспаптарды өндіру сапасын бақылау нәтижесінде осы елдерде өмір сүрудің жетілген кезеңін қамтамасыз етуге қабілетті екенін ескере кеткен дұрыс. Алайда, мұндай бақылау үшін ол тиісті ғылыми-зерттеу және дамыту саласында жетекші орындарға қабілетті болуы маңызды болып табылады. Жабық дамытуға атсалысатын және осы сегментінде одан әрі инновациялық арттыру күрделілігін ұсынатын nanoinstruments сегменті патенттік қызмет көрсетуінің төмендеуі байқалады.

Түрлі агенттіктер және олардың жобаларының нанотехнология бойынша жұмыс жағдайын еңсеру үшін бір елеулі қадам Ресей Федерациясының 2008 жылғы 4 мамырдағы Ресей Үкіметі қабылдаған «2015 жылға дейінгі Ресей Федерациясының нанотехнологиялар өнеркәсібінің даму бағдарламасы» деп айтуға болады. Бағдарлама ұлттық нанотехнология желісінің тоғыз тақырыптық бағыттары мен жеті мақсатты индикаторларын атап өтті:

1) наноэлектроника;

2) наноинженерия;

3) функционалдық Наноматериалдар және жоғары тазалықтағы заттар;

4) энергетика үшін функционалдық наноматериалдар;

5) ғарыш қосымшалары үшін функционалдық наноматериалдар;

6) нанобиотехнология;

7) құрылыстық наноматериалдар;

8) композициялық наноматериалдар;

9) қауіпсіздік жүйелерін үшін нанотехнологиялар.

Басымдық жаңа салтын қалыптастыру барысында жақын арада жаппай сұраныстың үздік өсуі жоспарланып отыр, ол үшін өз өнімдерін жеткілікті беруі тиіс. Бұл өндірісте ауқымды экономикаға қол жеткізуге болады және арзан жаңа өнімдер өз негізінде туындайтын өмір салтын дамытуға ықпал ететін болады.

Ресейдің жаңа (алтыншы) технологиялық тәртібін қалыптастырудың маңызды факторы жеткілікті және нақты болып табылатын бәсекеге қабілеттілігін арттыру, қазірдің өзінде бәсекелес өндірістері мен салаларына, оның өнімдері мен технологиялар сұранысты арттыру болып табылады.

Мұнда маңызды рөлді қорғаныс салалары (авиациялық, кеме, аэроғарыштық өнеркәсіп, т.б.), жоғары азаматтық және орта технологиялық салалары (электроника, азаматтық авиация, автомобиль және т.б.) атқарады. Мысалы, аэроғарыштық техникада нанотехнологияларды қолдану мына облыстар ауқымын қамтиды:

• 
  Наноматериалдар: көлемді наноматериалдар (нанокомпозиттер, нанокерамикалық материалдар, наноқұрылымды қорытпалар, нанокеуекті материалдар); наножабындылар және наномембраналар; көміртекнанотүтікшелері негізіндегі талшықтар; сұйық наноматериалдар (ферромагниттік сұйықтық, электробасқарушы желімдер);
  
• 
  Қозғаушы орнатулар: отынды жетілдіру (жану нанокатализаторлары, нанокомпозициялық отын, нанокатализаторларға фазалық көшу, наногелдер); отын жабдықтау жүйесін жетілдіру; жану камераларының жетілдіру; газ ағыны басқару жүйелерін жетілдіру;
  
• 
  Энергетикалық жүйелері: энергия өндiрушi, энергия түрлендіру, энергия сақтау, энергия трансфер (жоғары температуралық өткізгіштер);
  
• 
  Байланыс және бақылау: шарлау (кванттық гироскоптарының); наноэлектроника; нанофотоника; наномагниттіэлектроника; бионика; деректер беру;
  
• 
  Сенсорлар;
  
• 
  Жетекші механизмдер: микро және наноманипуляторлар,ғарыштық наноаппараттар;
  
• 
  Экипаж жұмысының шарттары және тағы басқалары.
  

Нанотехнология - - жаңа технологиялық мақсатында, сондай-ақ оның негізгі факторы даму қалыптастыру вакуумда болмайды. Бұл үшін алғышарттар алдыңғы кезеңмен, техникалық және экономикалық даму кезінде жасалады. 90-жылдардың басында бойынша. III, IV және V-ші технологиялық құрылымдардың Ілеспе молайту, кеңестік экономика құрылымындағы қолданыстағы, ал тұрақтанды. Сонымен қатар, жаңа тапсырыстардың ескірген технология ресурстарды қайта бөлу тетігін болмауына байланысты, соңғы кеңейту нарықтық экономикасы дамыған елдерге қарағанда едәуір баяулап келеді. Кеңестік экономиканың ТҚ технологиялық артта өсу бесінші кезеңінің көшуі тез өсіп келе жатқан болатын. Бесінші ТҚ секторлардың өсу қарқыны, өткен ғасырдың 80-ші жылдары, 25-30% -ға дамыған және жаңа индустриялық елдердің, өсу тұтастай өнеркәсіп өндірісінің бағамы, және қол жеткізген ЖІӨ өсуіне қосқан үлесі қарағанда 3-4 есе жоғары 80-90 жыл 50%. Бұл экономикалық тиімділіктің тез өсуіне, сүйемелдеуімен жылдам өсу кезеңінде бесінші технологиялық құрылыс кезеңін кіруін көрсетеді. Уақыт белгіленген экономикалық басқарудың кеңестік әкімшілік жүйесі жаңа технологиялық тапсырыс негізінде қайта құрылымдау болмады. Бұл Кеңес Одағы ыдырағаннан және дамыту үшін тиімді тетіктері мен мекемелердің автоматты қалыптастыруна әкеліп соқтырған жоқ. Экономиканың орталық жоспарлауын орындамағаны үшін себептерінің бірі болды. Жаңа технологиялық тәртіпті дамытудың маңызды алғышарты алдыңғы деңгейі болып табылады. Бесінші ТҚ әзірлеу деңгейін өлшеу үшін бесінші технологиялық құрылымын өзегі, сондай-ақ осы технологиялық өмір салтын тасымалдаушы салалардың көрсеткіштері өнімдерін өндіру көрсеткіштерін пайдаланылатын - нарықтық коммуникация қанықтығын, компьютерлік технологияларды, электроника, сондай-ақ Интернетті пайдаланды.

Ресей және басқа да елдердің көрсеткіштердің уақыты сериясы жалпылама өсу сипаттамасы бесінші ТҚ оның бірінші, негізгі компонент талдау емделді. Ортасынан 80-шы жылдан бері тез V-ші технологиялық жолын кеңейтілген дамыған капиталистік елдерде, айырмашылығы, сол уақытта Кеңес Одағы экономикасының өсу қарқыны күрт төмендеді.

Бесінші технологиялық тәртіпті жалпылама өсу қарқыны

Қ
атысушылар нанотехнология бәсекелестік салыстыру нанотехнология жекелеген сегменттерінде дамыту бойынша бизнес қарқыны біраз айырмашылықтар көрсетеді.

Н
анотехнологиялар секторларында елдердің жетекші компаниялардың тарату

Германия мен Жапонияда көптеген компаниялардың қызметі нанотехнология құралдар мен құрылғылардың дамыту және шығаруға бағытталған. Таңдау нанотехнология аспаптарды өндіру бақылау нәтижесінде өмір жолы жетілген кезеңінде осы елдердің мықты болуын қамтамасыз етуге қабілетті екенін алтыншы технологиялық тәртіппен бастапқы кезеңін ескере отырып. Алайда, мұндай бақылау үшін, ол тиісті ғылыми-зерттеу және дамыту саласында жетекші орындарға қабылдау үшін маңызды болып табылады. жабық дамытуға атсалысуға және осы сегментінде одан әрі инновациялық арттыру күрделілігін ұсына сегменті nanoinstruments патенттік қызмет байқалады төмендеуі.

Түрлі агенттіктер олардың жобалары нанотехнология бойынша жұмыс жағдайды еңсеру үшін Ресей Федерациясының бір елеулі қадам 2008 жылғы 4 мамырдағы іске асыру үшін Ресей Үкіметі қабылдаған «2015 жылға дейін Ресей Федерациясының нанотехнологиялар өнеркәсіп бағдарламасы» болды. Бағдарлама ұлттық нанотехнология желісін тоғыз тақырыптық бағыттары мен жеті мақсатты индикаторлар атап өтті:

1) Наноэлектроника;

2) наноинженеринг;

3) функционалдық Наноматериалдар және жоғары тазалықтағы заттар;

4) энергия функционалдық Наноматериалдар;

5) ғарыш қосымшалар үшін функционалдық Наноматериалдар;

6) технологиясы;

7) құрылыс Наноматериалдар;

8) композициялық наноматериалдар;

9) Қауіпсіздік жүйелерін үшін Нанотехнологиялар.

Басымдық жаңа салтын қалыптастыру барысында жақын арада жаппай сұраныстың үздік болашағы бар, ол өз өнімдерін берілуі тиіс жеткілікті. Бұл өндіріске ауқымдағы экономикасын қол жеткізуге болады және арзан жаңа өнімдер өз негізінде туындайтын өмір салтын дамытуға ықпал ететін болады.

Ресейдің жаңа (алтыншы) технологиялық тәртібін қалыптастыру маңызды факторы жеткілікті нақты болып табылатын бәсекеге қабілеттілігін арттыру, қазірдің өзінде бәсекелес өндірістері мен салаларына, оның өнімдері мен технологиялар сұраныс болып табылады.

Мұнда маңызды рөл қорғаныс салаларын (авиациялық, кеме, аэроғарыштық өнеркәсіп, т.б.) және жоғары азаматтық және орта технологиялық салаларын (электроника, азаматтық авиация, автомобиль және т.б.) ойнатуға болады. Мысалы, аэроғарыштық техникада нанотехнологияларды қолдану облыстардың ауқымын қамтиды:

 Наноматериалдар: наноматериалдар көлемі (нанокомпозиты nanoceramic материалдар, наноқұрылымды қорытпалар, Нанокеуекті материалдар); nanocoating және nanomembrany; негізінде талшықтар uglerodnyhnanotrubok; сұйық наноматериалдар (ферромагниттік сұйықтық, Power желімдер);

 Жетек: жетілдіру отын (нанокатализаторы жану нанокомпозиционных отын нанокатализаторы фазалық көшу Nanogels); отын жабдықтау жүйесін жетілдіру; жану камераларының жетілдіру; газ ағыны басқару жүйелерін жетілдіру;

 Power жүйелері: энергия өндiрушi, энергия түрлендіру, энергия сақтау, энергия трансфер (жоғары температуралық өткізгіштер);

 Байланыс және бақылау: шарлау (кванттық гироскоптарының); Наноэлектроника; НАНОФОТОНИКА; nanomagnitoelektronika; bionics; деректер беру;

 сенсорлар;

 жетекші механизмдер : микро және наноманипуляторлар,ғарыштық наноаппараттар;

Экипаж жұмысының шарттары және басқалары.

Қазіргі уақытта наноғылым және нанотехнологияға жататын ғылыми зерттеулер мен технологиялық дайындаулар XX ғасырдың ортасында ғана белгілі бола бастады. Кейбір зерттеушілер нанотехнологияға бірнеше жылдаған, тіпті мыңдаған жылдар бұрын белгілі болған технологиялық практикаларды жатқызады. «Нанотехнология» терминін ғылым ағымына 1974 жылы НориоТонигучи (NorioTaniguchi) енгізді. Терминнің жазылуы сызықша арқылы жазылатын –Nano-Technology дейтін екі сөзден құралды. Әлем әдебиетінде наноғылымды (nanoscience) нанотехнологиядан (nanotechnology) айқын бөліп алады. Сонымен қоса наноғылым үшін nanoscalescience (наноөлшемді ғылым) термині қолданылады. «Нано» қосымшасы (грек тілінен аударғанда «нано»-ергежейлі деген мағынада) 10^–9= миллиардтан бір бөлігін түсіндіреді. Бір нанометрдің ұзындығының қиындысына сегіз оттегі атомын орналастыруға болады.

Наноөлшемді аймаққа қызығушылық түбегейлі жаңа іргелі ғылыми мәселе мен физикалық құбылыстарға, сондай-ақ опто- және –нано электроника, өлшеуіш техникасы, болашақ ұрпақтың ақпараттық технологиясы, байланыс құралдар, т.б. үшін жаңа кванттық құрылым мен кең функционалды мүмкіндігі бар жүйе негізіндегі құрылу болашағымен байланысты. Наноөлшемді жүйені зерттеу нәтижесінде түбегейлі жаңа, ал қазір екі өлшемді электронды газдағы Холлдың кванттық эффектісі, кваздиекіөлшемді электорндар мен тесіктердің вигнерлік кристалдануы, жаңа композитті кваздибөліктерді және заряттармен көрсетілген электронды қозуларды анықтау және басқа да көптеген кеңінен таралған құбылыстар анықтала бастады. Қазіргі заманғы гетерокөшірудегі жартылай өткізгіш лазерлер наноөлшемді жүйені (квантты шұңқырлары бар құрылыммен, өзіұйымдастырылатын квантты нүктемен және квантты жіппен) қолдануға негізделген. Бұл саладағы көптеген белгілі жетістіктер физикадағы үш Нобель сыйлығымен байланысты (1985 жылы Холлдың квантты эффектісінің ашылуы; 1998 жылы Холлдың бүтін квантты эффектісінің ашылуы; 2000 жылы қазіргі заманғы ақпараттық технологияның негізіне салынған еңбек үшін). Ресейде «нанотехнология» термині 2002 жылдың наурыз айынан бастап федеративті нормативті құжаттар практикасына кіреді. Ресей мемлекетінде БАҚ-да, ресейлік заңнаманың практикасында, нормативті құжаттарда, ғылыми мақалаларда және баяндамаларда «нанотехнология» термині көбінесе «наноғылымды» «нанотехнологиямен» біріктіреді, ал кей жағдайда «наноиндустриямен» (нанотехнология қолданылатын бизнестің және өндірістің бағыты) біріктіреді. Сондықтан, мәтіндік құжаттары ғылымға, технологияға немесе коммерциялық міндетке жататындығын барлық жағдайда түсіну мүмкін емес [www.rusnano.com]. Қазіргі заманғы технологияның даму этапының түбегейлі ерекшелігі «нанотехнологиялық революцияның» кейбір зерттеулері бойынша) технологиялық ғылымның дамуындағы парадигманың ауысуы жүретіндігінде. Бұрын технологияның дамуы (жоғарыдан төмен) жүрді- (ойлап табылған заттардың көлемінің кішілігі (миниатюрный) жағына. Нанотехнологияда, керісінше, атом деңгейінде керекті материалдар мен белгіленген құрылымды жүйелерді бөліп алу қарастырылады. М.В. Ковальчук нанотехнологияны «атомды-молекулалы құрастырылу» ретінде түсіндіреді. Нанотехнологияға «төменнен жоғары» әдісі бойынша өту кезінде өнімнің арзандауы және экономика дамуының күрт өсуі мүмкін.

Батыста нанотехнологияның атасы деп 1959 жылы «физика ұстанымы... атом деңгейінде затқа айла жасау мүмкін еместігін айтпайды» деген ойды ұсынған американдық физик Ричард Фейнманды біледі. Әрине, бұндай ұсыныстар ерте кезден белгілі болды, бірақ ғалымдар арасында мұндай деңгейде анықтап көрсеткен ол бірінші болды (1965 жылы Р.Фейнманға Нобель сыйлығы берілді). Келтірілген цитата жіңішке материялы әлемге бағытталды және ол «Төменгі жақта көп орын бар» (There’splentyofroomatthebottom) деп аталды.

90-жылдары Ресейде нанотехнологияның дамуы жолында ұлкен үлес қосқан кешенді зерттеулер жалғаса берді. Р.А. Андриевский, В.В. Болдырев, А.Л. Бучаченко, Р.З. Валиев, С.П. Губин, Б.В. Дерягин, А.Л. Ива-новский, Ю.А. Котов, И.В. Мелихов, И.И. Минкин, А.Д. Помогайло, А.И. Русанов, И.П. Суздалев, А.Ю. Цивадзе және тағы басқалары еңбек еткен ғылыми топтарды айтуға болады. 1996 жылы М.А. Ананянның басқаруымен нанотехнология институты ашылды, ал 2001 жылы «Наноиндустрия» ашылды. 200 жылы гетероқұрылымды жартылайөткізгішті жасағаны үшін және жылдам опто- мен микроэлектронды компоненттерді жасаған үшін академик Ж.И. Алферов нобель сыйлығына лайықты деп танылды. 2000 жылдан кейін нанотехнология саласындағы зерттеулер қарқынды дами түсті. Көрсетілген ресейлік және кеңес ғалымдарының жаңа ұсыныстары мен теориялық еңбектерінің үлкен қатары әлемдік нанотехнология ғылымының дамуына және практикалық нәтижелерді алуға мүмкіндік туғызды. 2007 жылдың шілде айында нанотехнология саласындағы мемлекеттік саясат және инновациялық инфрақұрылымның дамуы бойынша нанотехнология бағытындағы жобалар Ресей нанотехнология компаниясында («Роснано») бекітілді. Барлық ресейлік нанотехнологиялық байланыс екі нүктеге негізделген- бұл «Роснано» және Курчаттық ғылыми орталық.

90-жылдардың ортасында нанотехнологияның даму траекториясы өндірісте нанотехнологиялық әдістерді қолданудан басталады. Бұл әдістерді жасауға, өлшеуіш құралдарын және нанометрлі диапазонда айла қолдануға үлкен мүмкіндік туғызды. Бұл,ең алдымен, электронды және атомды-күшті микроскопты жасауға, сонымен қоса метрологиялық жүйені жасап шығаруға негізделген. Осы кезеңнен кейін алтыншы технологиялық серпініске есеп беру қажеттілігі туындайды. Айтылған базалы кешенде жаңа технологиялық серпіністің өсуінде, өндірістегі жаңа технологияларды кеңінен қолдануда, технологиялық дамуында маңызды факторды айта кеткен жөн және оның негізгі факторы – нанотехнология болып табылады.

Нанотехнологияның анықтаулары мен жіктелуі

Нанотехнологияның кілтті қасиетін анықтау кезінде өлшемі 100 нм кіші өлшем алынады. Келесі анықталуында, ең қысқа мәні ретінде, оның шектерінің көрсеткіштерін көрсету бекітілген: нанотехнология – бұл қабылданған нанодиапазонда (1-100 нм) материалдар мен қасиеттерін жаңаша қолдану. Бұл жалпы жағдайда тәртіпаралық жақындауды талап етеді. Кілт сөзі - «жаңаша». Нанотехнология анықтамасына санды және сапалы жаңашалау эффектісін кіргізіп қолданған орынды. Нанотехнологияның толық анықтамасын Италияда қолданады: Нанотехнология – бұл құбылыстарды зетрттеу және заттарды атомды, молекулярлы, макромолекулярлы ауқымда манипуляциялау. Олардың қасиеттері үлкен шкалада анықталатындардан едәуір ерекшеленеді. Бұл құрастыру, сипаттамасы, өндіру және құрылымдарды , аспаптар мен жүйелерді бақылау жолымен нысандары мен мөлшерін нанометриялы шкаласымен қолдану. Нанобілім деп феноменді зерделеу және материалдардың атомдық, молекулалық және макромолекулярлық деңгейде манипуляциялауы, материалдардың қасиеттері олардың неғұрлым ірі деңгейде салыстырғандағы қасиеттерінен едәуір өзгергенін атайды. Нанотехнология құрастыру, сипаттамалары, өндіру және қолдану, құрылымдардың, құрылғылар мен жүйелерді басқару арқылы нысанымен және көлемімен арналған нанометрлі деңгейді қамтиды. Сонымен қатар, айла-шарғы жасау, прецизионды орналастыру, өзгерту, модельдеу немесе материалдарды 100 нм көлемінде өндіру. Нанотехнология функционалдық жүйелерді пайдалануға негізделген. Ол құрылымды құрайтын ерекше, шартты өлшемдерді иемденумен айналысады.