Как обустроить развитие нанонаук и нанотехнологий в Украине на перспективу до 2020 г.
Наведені дані про стан інвестицій в розвиток нанотехнологій у світі, а також основних напрямах програми фундаментальних досліджень в галузі наноматеріалів та нанотехнологій НАН України в порівнянні з аналогічними програмами досліджень в США, Японії та Євросоюзі. Приведені пропозиції про заходи для р...
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Українське матеріалознавче товариство
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15845 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Как обустроить развитие нанонаук и нанотехнологий в Украине на перспективу до 2020 г. / А.В. Рагуля // Вісник Українського матеріалознавчого товариства. — 2008. — № 1(1). — С. 29-36. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859942472742862848 |
|---|---|
| author | Рагуля, А.В. |
| author_facet | Рагуля, А.В. |
| citation_txt | Как обустроить развитие нанонаук и нанотехнологий в Украине на перспективу до 2020 г. / А.В. Рагуля // Вісник Українського матеріалознавчого товариства. — 2008. — № 1(1). — С. 29-36. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Наведені дані про стан інвестицій в розвиток нанотехнологій у світі, а також основних напрямах програми фундаментальних досліджень в галузі наноматеріалів та нанотехнологій НАН України в порівнянні з аналогічними програмами досліджень в США, Японії та Євросоюзі. Приведені пропозиції про заходи для розвитку нанотехнологій в Україні.
Приведены сведения о состоянии инвестиций в развитие нанотехнологий в мире, основных направлениях программы фундаментальных исследований в области нанотехнологий и наноматериалов НАН Украины в сравнении с налогичными программами исследований в США, Японии и Евросоюзе. Даются предложения о мерах по развитию нанотехнологий в Украине.
Data about position of investitions development of nanotechnologies in the world were demonstrated. The main directions of fundamental research investigations in the domain of nanomaterials and nanotechnologies compare with the analog programs in the USA, Japan and EU. Proposals for development of nanotechnologies in Ukraine are shown.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:12:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
ІІ. Прогнозні матеріали розвитку матеріалознавства
29
УДК 001.89:338.26
А. В. Рагуля*
КАК ОБУСТРОИТЬ РАЗВИТИЕ НАНОНАУК
И НАНОТЕХНОЛОГИЙ В УКРАИНЕ НА ПЕРСПЕКТИВУ ДО 2020 Г.
Наведені дані про стан інвестицій в розвиток нанотехнологій у світі, а також основ-
них напрямах програми фундаментальних досліджень в галузі наноматеріалів та нанотех-
нологій НАН України в порівнянні з аналогічними програмами досліджень в США, Японії та
Євросоюзі. Приведені пропозиції про заходи для розвитку нанотехнологій в Україні.
Ключові слова: наноматеріали, нанотехнології, Україна, США, Японія, Євросоюз, про-
грами досліджень.
Обзор состояния нанонауки и нанотехнологии в мире и в Украине.
Уровень развития нанотехнологий в той или иной стране становится все
более четким индикатором перспектив конкурентоспособности страны в об-
ласти “хай-тек”. В развитых странах с нанотехнологиями связывают новую
индустриальную революцию и интенсивный рост ВВП. Этот тезис можно
проиллюстрировать диаграммой (рис.1).
Рис. 1 Цикличность развития инноваций и бизнеса в области технологий материалов [1].
Глобальный цикл развития бизнеса в области технологий материалов со-
ставляет 50–60 лет. Технические инновации, привнесенные новыми материа-
лами, влияют на экономическое развитие и промышленную революцию. Так,
предыдущий период ознаменовался созданием материалов для ядерной энер-
гетики и вооружений, космических и авиационных технологий, для электро-
ники и компьютеров, металлургии, нефте- и газодобычи и другие. В ближай-
шем будущем инновации в области материалов и технологий принадлежат
наноматериалам и нанотехнологиям, и, как ожидается, они не только решат
проблемы защиты окружающей среды, здоровья и продления жизни, но также
послужат и движущей силой безопасного экономического развития. Эта эпоха
совпадает по времени с прогнозом создания общества нового типа — общест-
ва, построенного на знаниях. Такое совпадение не случайно, поскольку знания
в области нанотехнологий носят мультидисциплинарный характер, а появле-
ние на свет новых продуктов и производств проходит контроль в более жест-
*Андрій Володимирович Рагуля — заступник директора Інституту проблем матеріало-
знавства ім. І.М.Францевича НАН України, доктор технічних наук, основний напрямок
роботи — дослідження властивостей нанокераміки та технологій її отримання.
“Вісник” УМТ № 1 (1) 2008
30
ком стандарте мер безопасности. Украина также нуждается в промышленной
революции, поскольку значительная доля промышленности вырабатывает ре-
сурс и не может быть возобновлена на принципах прошлых лет.
Отношение к нанотехнологиям в странах мира сильно разнится. США,
Китай, Япония и Германия стремятся к мировому лидерству в данной сфере,
расходуя около 8 млрд. долларов в год (в 2005 г.) на исследования и создание
новых технологий и рабочих мест (рис. 2).
Рис. 2 Государственная поддержка фундаментальных исследований в области нанонаук
и нанотехнологий [2].
Еще 2 млрд. расходуют страны остального мира. В США и Японии к государ-
ственным ассигнованиям добавляются расходы из местных бюджетов и вкла-
ды компаний, что увеличивает сумму в 2–2,5 раза. В США общая сумма фи-
нансирования научных разработок по нанотехнологиям близка к 3 млрд.
долларов (в 2005 г.) Европейский Союз тратит около 1,1 млрд. евро (рис. 3).
Выгода от реализации этих инвестиций ожидается весьма внушительная. По
американским прогнозам к 2015 году валовой продукт нанотехнологий соста-
вит 1 трлн. долларов США, причем большая доля его будет приходиться на
долю самих США. Ближайшими конкурентами США в последующие 10 лет
будут Германия и Япония, поскольку фундаментальные разработки в этих
странах быстро переходят в стадию коммерциализации, в том числе благодаря
развитой индустрии нанотехнологического оборудования и хорошо налажен-
ной системе подготовки специалистов с нанотехнологическим образованием.
ІІ. Прогнозні матеріали розвитку матеріалознавства
31
Р
ис. 3 Распределение государственных расходов на нанотехнологии в странах Европы [1].
Подготовка кадров средней, высокой и высшей квалификации имеет наи-
больший приоритет среди всех задач нанотехнологий на этом этапе. Так, среди
достижений Нанотехнологической инициативы (НТИ) США за пять лет наи-
важнейшим названо создание системы образования и подготовки экспертов по
нанотехнологиям. Система нантехнологического образования закольцована в 5
сетей на базе университетов, национальных лабораторий и министерств. Под эги-
дой НТИ созданы 17 университетских центров нанотехнологий, при НАСА — 4,
при министерствах энергетики и обороны США центры созданы на базе на-
циональных лабораторий — 5 и 3, соответственно.
Таблица 1
Достижения НТИ США за период с 2000 по 2004 г.
Область Достижения
Исследования Поддержка более 3500 проектов (университетов и инсти-
тутов — более 350, частных компаний — более 250 в
2004 г.). Развитие работ и внедрение технологий идет бы-
стрее, чем ожидалось.
Образование Более 8000 студентов и преподавателей в 2004 г. заняты в
учебе по нанотехнологиям.
Сети Университеты, национальные лаборатории, агентства,
департаменты объединены в 5 основных сетей (MCN,
NNIN, OKN, DOE, и NASA). Более 40000 человек.
Промышленность Среднесрочные и долгосрочные инвестиции. Участие
крупных компаний. Около 1000 новых компаний США
поддерживает уже более 6,000 патентов (две-трети миро-
вых) в 2004.
Экономический
эффект
Около $1Tr в 2015 г. при ежегодном приросте более 25%.
Система подготовки предусматривает не только выпуск квалифицирован-
ных ученых — разработчиков, но и экспертов, способных оценить опасность
новых технологий и их продуктов для общества и окружающей среды.
“Вісник” УМТ № 1 (1) 2008
32
В Украине, в частности в Национальной академии наук в 2003 году старто-
вала ведомственная программа “Наносистемы, наноматериалы и нанотехноло-
гии”, трехлетнее выполнение которой позволило во-первых, произвести инвен-
таризацию работ и разработчиков нанотехнологий, улучшить кооперацию
между учеными разных специальностей, поднять рейтинг украинской науки в
этой области, организовать чтение нескольких лекционных курсов в различных
ВУЗах, закупить несколько единиц уникального оборудования для центров кол-
лективного пользования, например, Bruker ЯМР спектрометр и электронный
микроскоп высокого разрешения JEOL 2100 F. Мультидисциплинарная общест-
венность объединяет физиков, химиков, биологов, материаловедов, медиков и
некоторых других, всего более 1000 исследователей.
Общее финансирование достигло более 8,5 млн. гривен (~1,45 млн. Euro) в
2005 г., то есть. менее 1% от бюджета НАН Украины. Примерно равную до-
бавку дает финансирование международных грантов в области нанотехноло-
гий, которая составляет около 1,5 млн. Euro / год. Этих средств едва ли доста-
точно для создания сколько-нибудь конкурентного продукта, учитывая
трудности концентрации средств внутри Программы.
Программа НАН Украины развивается по 12 крупным заданиям, сформи-
рованным на основе существующей структуры НАН Украины с учетом пред-
варительных результатов и опыта ключевых исполнителей:
11.. Нанофизика и наноэлектроника.
2. Технологии многофункциональных наноматериалов.
3. Строение и свойства наноструктурных материалов.
4. Физико-химия поверхностных явлений.Бионаноматериалы: синтез и
свойства.
6. Диагностика наносистем.
7. Атомно-молекулярная архитектура наносистем.
8. Физика полупроводниковых наноструктур.
9. Синтез и формирование наноструктур.
10. Коллоидные наноразмерные системы.
11. Тонкопленочные нанотехнологии соединения неорганических материалов.
12. Физика и технология наноматериалов, работающих в экстремальных
условиях.
Для сравнения приведем тематику нанотехнологических исследований в
Японии. Они проводятся в 10 направлениях:
Моделирование наноматериалов.
Технологии измерений в наноразмерном диапазоне и наноразмерного анализа.
Нанообработка, формование и технологии изготовления.
Технологии синтеза веществ и материалов.
Новые материалы с контролируемой наноструктурой.
Наноприборы и нанодатчики.
Наноэлектромеханические системы (NEMS) и их технологии.
Наноматериалы для енергетики и защиты окружающей среды.
Нанобиология.
Нанонауки для безопасного и стабильного общества.
В Европейском Союзе кооперативные усилия были сфокусированы при вы-
полнении трех направлений в 6 Рамочной программе, стартовавшей в 2003 г.
Нанонауки и нанотехнологии — междисциплинарные фундаментальные
исследования новых явлений, обусловленных размером наноструктур.
ІІ. Прогнозні матеріали розвитку матеріалознавства
33
Многофункциональные материалы, основанные на знаниях — фундамен-
тальные и прикладные исследования многофункциональных материалов, ди-
зайн и технологии их изготовления.
Новые технологические процессы и устройства — создание интеллекту-
альных систем производства материалов и устройств, гибридных материалов,
систем контроля опасностей и отходов производства, оптимизация жизненных
циклов промышленных систем, интегрирование нанотехнологий для повыше-
ния качества и безопасности жизни.
Из приведенных данных видно, что независимо сформулированные в раз-
ных странах направления исследований совпадают или близки по содержанию,
что открывает перспективы международного сотрудничества и интеграции.
Фактор соответствия разработок в Украине и в других странах, глобальная ин-
тернационализация наноисследований и нанотехнологий в ведущих странах ми-
ра — все это есть необходимые предпосылки для Украины энергично развивать
международный вектор кооперации с такими странами. Таких векторов может
быть 5 — США, Европейский Союз (преимущественно Германия и Великобри-
тания), Япония и Корея, а также КНР. Из перечисленных стран инвесторами и
спонсорами проектов вероятнее всего будут США, Германия и Япония. Сотруд-
ничество может оказаться весьма выгодным, если государство будет финанси-
ровать его при соответствующем менеджменте со стороны Украины. В этих же
странах целесообразно провести стажировку по нанотехнологиям большого
числа молодых исследователей с целью ускорения обучения новой дисциплине.
В табл. 2 приведен прогноз наиболее важных перспективных разработок в
Японии и США, которые хорошо корреспондируются с результатами опроса
экспертов Украины.
Таблица 2
Прогноз реализации прорывных нанотехнологий в США и Японии на 20 лет.
Срок
массо-
вой
реали-
зации
Срок
реали-
зации
техно-
логии
Темы Области
использования Рейтинг
1 2 3 4 5
2018 2012 Сверхпрецизионные
технологии (получения,
обработки, анализа, тес-
тирования, мониторинга
на месте) с погрешно-
стью в ангстрем, что
достигается через новые
лучевые технологии
(ионная, электронная,
лазерная, и пр.).
Производство.
Нанобработка.
Микрообработка
материалов
34
2019 2013 Технологии формования
и обработки с наномет-
ровой точностью.
Нанотехнология
материалов.
Нанообработка,
формование, и др.
технологии.
41
“Вісник” УМТ № 1 (1) 2008
34
1 2 3 4 5
2020 2012 Крупногабаритные сол-
нечные батареи на основе
аморфного кремния с эф-
фективностью более 20%.
Нанотехнология
материалов. Новые
материалы с контро-
лем на наноуровне.
56
2020 2012 Диагностические системы
на основе биочипов, кото-
рые могут с высокой точ-
ностью диагностировать
склонность к заболеванию
раком и другими серьез-
ными заболеваниями и
обеспечивать информаци-
ей о необходимой обра-
ботке в течение очень ко-
роткого времени.
Нанотехнология
материалов.
Нанобиология.
66
2020 2013 Технологии трехмерной
атомно-молекулярной
сборки.
Нанотехнология
материалов.
91
2021 2013 Технологии сборки и
создания оборудования
со сверхмалым износом
для самого широкого
применения.
Нанотехнология.
Нанообработка,
наносборка.
50
2022 2013 Производство водорода
посредством фотоката-
литического разложения
воды под действием
солнечного света.
Нанотехнология
материалов. Мате-
риалы энергетики
экологически
безопасные.
63
2022 2013 Создание систем нано-
носителей, которые
управляемы извне и спо-
собны доставлять лекар-
ства и гены в заданные
клетки в теле.
Нанотехнология
материалов.
Нанобиология.
100
2028 2018 Технологии изготовления
материалов с инновацион-
ными функциями и свой-
ствами путем управляемой
манипуляции на нано-
уровне, атомно-молекуля-
рной сборкой или структу-
рой материала
Нанотехнология.
Нанообработка,
наносборка.
70
2020 2013 Разработка новых сис-
тем вооружений и безо-
пасности на основе на-
нотехнологий.
100
В перечень актуальных направлений инновационной деятельности, наи-
более результативных в среднесрочной перспективе (3–5 лет), экспертами
ІІ. Прогнозні матеріали розвитку матеріалознавства
35
включены 2 темы по нанопроблеме: “Создание наноструктурных композитов
альтернативной энергетики, например, солнечные батареи, суперконденсато-
ры, оксидные топливные ячейки” (4,34 балла по 5-ти бальной системе) и “Ос-
воение нанотехнологий в оптоэлектронике, средствах медицинской диагно-
стики, в том числе. для рентгеновских томографов” (4,32 балла).
При оценке наиболее важных исследований, которые могут серьезно повли-
ять на экономическое и социальное развитие страны в долгосрочной (15–20 лет)
перспективе, эксперты на первое место поставили направление “Разработка нано-
биотехнологий и развитие материаловедения для медицины (биоматериалы, со-
вместимые с человеческим организмом), создание комплекса инструментов и
элементов устройств и приборов медицинского назначения. Разработка новых
медицинских диагностических систем” (4,64 бала). Второе место (4,42 балла) за
направлением “Разработка наноприборов, нанороботов (наноботов), в том числе
для хирургических операций в сосудах и отдельных клетках организма”.
Из представленного списка виден значительный потенциал для сотрудни-
чества с развитым странами. Важно украинской стороне финансировать соот-
ветствующие проекты хотя бы на среднеевропейском уровне.
Проблемы, сдерживающие развитие и реализацию нанотехнологий в Украине
Недостаточная база знаний и подготовленных специалистов. Все развитые
страны интенсивно готовят молодых специалистов для нанотехнологической
деятельности (включая менеджмент), в Украине все это находится в зачаточ-
ном состоянии.
Недостаточная инструментальная база нанотехнологий. Сотни фирм за
рубежом разрабатывают новую экспериментальную и технологическую аппа-
ратуру, включая проектирование чистых лабораторий и цехов с высоким
уровнем автоматизации и роботизации. В Украине в стандарте “High Tech”
работают единичные лаборатории.
Относительная дороговизна новых технологических решений: дорогое сырье,
технологическое оборудование, системы тестирования и сертификации продукта.
В Украине отношение к нанотехнологиям двоякое: в среде ученых боль-
шая часть специалистов высшего уровня признают необходимость создания и
развития конкурентоспособных нанотехнологий и пытаются создавать интел-
лектуальный и материальный продукт. Значительная часть ученых полагает,
что нанотехнологии — явление временное, которое мало что даст и скоро сой-
дет на “нет”. Среди предпринимателей понимание актуальности нанотехноло-
гий не достигнуто вследствие отсутствия информационной среды и специаль-
ных образовательных программ в вузах по данной дисциплине и смежным
специальностям. Ни один из ВУЗов Украины не ведет планомерной подготов-
ки по курсам нанонаук и нанотехнологий. Для преодоления этой инерции в
бизнесе, образовании и науке нужно осуществить хотя бы минимальные меры.
Минимальные необходимые меры для реализации нанотехнологий в Украине
Ключевая двуединая задача: развить образование в области нанотехноло-
гий и технически переоснастить лаборатории.
Создать Государственную Мультидисциплинарную Программу “Нано-
науки и нанотехнологии” и через Фонд фундаментальных исследований лока-
лизовать средства в размере 150–170 млн. грн/год на ближайшие 5 лет. Часть
средств направить на сотрудничество со странами-участниками 7 Рамочной
Программы ЕС и на двухсторонние программы с Японией, Германией и США.
“Вісник” УМТ № 1 (1) 2008
36
Программу увязать с другими глобальными приоритетными программами
развития науки и технологии в Украине: здоровья нации, чистой окружающей
среды, новых энергодобывающих и энергосберегающих технологий, обеспе-
чения безопасности страны, биотехнологий в сельском хозяйстве.В ведущих
ВУЗах Украины организовать подготовку студентов по курсам “Наноматериа-
лы”, “Нанотехнологии” и создать 3–4 первоклассно оснащенных совместных
(МОН-НАНУ) учебно-научных центра (например, в Киеве, Харькове, Донецке
и Львове) для подготовки магистров, специализирующихся по материаловеде-
нию и нанотехнологиям. Бюджет каждого центра положить не менее 20 млн.
грн/год, из которого не менее 80% будет расходоваться на оборудование и
обустройство обучения и научно-исследовательского дела. Купить и выпус-
тить учебники по специальности “Нанонауки и нанотехнологии”.
Всемерно развивать международную кооперацию по нанотехнологиям и
вести подготовку молодежи за рубежом.
Закупать исследовательское оборудование, создавать новую эксперимен-
тальную и технологическую аппаратуру в стандарте “High Tech”. Привлекать
средства министерств, местных бюджетов, национальных и зарубежных инве-
сторов, например, для нужд защиты экологии городов, медицинского обслу-
живания населения.
Приведены сведения о состоянии инвестиций в развитие нанотехнологий в мире, ос-
новных направлениях программы фундаментальных исследований в области нанотехноло-
гий и наноматериалов НАН Украины в сравнении с налогичными программами исследова-
ний в США, Японии и Евросоюзе. Даются предложения о мерах по развитию
нанотехнологий в Украине.
Ключевые слова: наноматериалы, нанотехнологии, Украина, США, Япония, Евросоюз,
программы исследований.
Data about position of investitions development of nanotechnologies in the world were dem-
onstrated. The main directions of fundamental research investigations in the domain of nanomate-
rials and nanotechnologies compare with the analog programs in the USA, Japan and EU. Pro-
posals for development of nanotechnologies in Ukraine are shown.
Keywords: nanomaterials, nanotechnologies, Ukraine, USA, Japan, EU, programs of inves-
tigations.
1. T. Kishi, Materials Science Outlook in 2005, NIMS, Tsukuba, JAPAN P. 2-10
2. Mid- and Long-term Research and Development Strategies for Nanotechnol-
ogy/Materials Science Field in Japan. //Report to Nanotechnology/Materials Science
Committee, Subdivision on R&D Planning and Evaluation, Council for Science and
Technology, MEXT – 2005.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-15845 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0036 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:12:23Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Українське матеріалознавче товариство |
| record_format | dspace |
| spelling | Рагуля, А.В. 2011-02-01T21:31:18Z 2011-02-01T21:31:18Z 2008 Как обустроить развитие нанонаук и нанотехнологий в Украине на перспективу до 2020 г. / А.В. Рагуля // Вісник Українського матеріалознавчого товариства. — 2008. — № 1(1). — С. 29-36. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. XXXX-0036 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15845 001.89:338.26 Наведені дані про стан інвестицій в розвиток нанотехнологій у світі, а також основних напрямах програми фундаментальних досліджень в галузі наноматеріалів та нанотехнологій НАН України в порівнянні з аналогічними програмами досліджень в США, Японії та Євросоюзі. Приведені пропозиції про заходи для розвитку нанотехнологій в Україні. Приведены сведения о состоянии инвестиций в развитие нанотехнологий в мире, основных направлениях программы фундаментальных исследований в области нанотехнологий и наноматериалов НАН Украины в сравнении с налогичными программами исследований в США, Японии и Евросоюзе. Даются предложения о мерах по развитию нанотехнологий в Украине. Data about position of investitions development of nanotechnologies in the world were demonstrated. The main directions of fundamental research investigations in the domain of nanomaterials and nanotechnologies compare with the analog programs in the USA, Japan and EU. Proposals for development of nanotechnologies in Ukraine are shown. ru Українське матеріалознавче товариство Прогнозні матеріали розвитку матеріалознавства Как обустроить развитие нанонаук и нанотехнологий в Украине на перспективу до 2020 г. How to Organize the Nanoscience and Nanotechnology Development up to 2020 Article published earlier |
| spellingShingle | Как обустроить развитие нанонаук и нанотехнологий в Украине на перспективу до 2020 г. Рагуля, А.В. Прогнозні матеріали розвитку матеріалознавства |
| title | Как обустроить развитие нанонаук и нанотехнологий в Украине на перспективу до 2020 г. |
| title_alt | How to Organize the Nanoscience and Nanotechnology Development up to 2020 |
| title_full | Как обустроить развитие нанонаук и нанотехнологий в Украине на перспективу до 2020 г. |
| title_fullStr | Как обустроить развитие нанонаук и нанотехнологий в Украине на перспективу до 2020 г. |
| title_full_unstemmed | Как обустроить развитие нанонаук и нанотехнологий в Украине на перспективу до 2020 г. |
| title_short | Как обустроить развитие нанонаук и нанотехнологий в Украине на перспективу до 2020 г. |
| title_sort | как обустроить развитие нанонаук и нанотехнологий в украине на перспективу до 2020 г. |
| topic | Прогнозні матеріали розвитку матеріалознавства |
| topic_facet | Прогнозні матеріали розвитку матеріалознавства |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15845 |
| work_keys_str_mv | AT ragulâav kakobustroitʹrazvitienanonaukinanotehnologiivukrainenaperspektivudo2020g AT ragulâav howtoorganizethenanoscienceandnanotechnologydevelopmentupto2020 |