Глава 9. Нанотехнологии как ядро VI технологического уклада

Как уже отмечалось выше, цель новой индустриализации России – это переход на VI технологический уклад, ядром которого являются нанотехнологии.

Нанотехноло́гия (греч. nanos — «карлик» + «техно» — искусство, + «логос» — учение, понятие) – междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, занимающаяся новаторскими методами (в сферах теоретического обоснования, экспериментальных методов исследования, анализа и синтеза, а также в области новых производств) получения новых материалов с заданными нужными свойствами (Нанотехнология — http://ru.science.wikia.com/wiki/Нанотехнология).

В рамках нанотехнологий ученые занимаются исследованием свойств веществ с размерами не более 100 нанометров. 1 нанометр – это 10 в минус 9 степени метров. На микроуровне свойства материалов значительно отличаются от макроуровня. К примеру, если простую алюминиевую банку из-под пива превратить в нанопорошок, то получится взрывоопасная смесь, на практике используемая для каталитических реакций горения в двигателях ракет.

Первое использование понятия «нанотехнология» состоялось в докладе, произнесенным физиком Ричардом Фейнманом в американском физическом обществе 29 декабря 1959 г. Докладчик описал модель управления индивидуальными атомами, что на тот момент было мировой сенсацией.
В настоящий момент нанотехнологии широко используются в химической промышленности, медицине, электронике, роботостроении, электроэнергетике, машиностроении.

Появились новые виды машин – наномашины, примером которой выступает наноразмерное «авто», разработанное университетом Гронингена в Нидерландах и Швейцарской научно-исследовательской лаборатории материаловедения и технологии. «Авто» представляет собой молекулу с четырьмя симметричными элементами, которые играют роль колес. В качестве топлива используется заряд, поступающий от щупа электронного микроскопа.

Исследователи из Университета Далласа в Техасе изобрели плащ-невидимку с использованием материала на базе графена. Подобная технология напоминает раскаленный песок в пустыне, способный «отводить глаз» от предмета.
В свою очередь за открытие двумерной формы углерода – графена – в 2011 г. была присвоена Нобелевская премия Андрею Гейму и Константину Новоселову. На основе графена уже разрабатывается новый вид микроэлектроники – графеновая наноэлектроника с базовой толщиной транзисторов до 10 нм.

Широко применение нанотехнологий в медицине, когда они используются для транспортировки полезных веществ к конкретному органу. На основе этих технологий разрабатываются новые виды эффективных лекарств. Например, Абраксан используется для лечения рака груди и легких, Doxil – для лечения рака яичников и многих миелом.
На современном этапе развития порядка 90% выпускаемых в мире солнечных батарей произведены с использованием монокристаллического и поликристаллического кремния, что привело к их дефициту. Возможным выходом из этого является использование тонкопленочных солнечных батарей на основе широкого спектра нанопродуктов.

Нанотехнологии позволяют применять их не только в производстве электроэнергии, но и в процессе её транспортировки и хранения. Снижение потерь электроэнергии при её передаче возможно на основе применения углеродных нанотрубок в процессе производства кабелей. Есть проекты по беспроводной лазерной передаче электроэнергии на большие расстояния.
Разработка электромобилей актуализирует разработку новых видов аккумуляторов на основе Li-ионных батарей с нанокерамическими элементами. Если подобные аккумуляторы заряжать ночью, когда потребление электроэнергии резко падает, то для перехода на электромобили практически не потребуется ввод новых энергетических мощностей.
Некоторые свойства сверхтепловой проводимости нанопродуктов может быть использовано при транспортировке тепловой энергии из недр Земли.

Широкое использование нанотехнологий в энергетике в ближайшем будущем поставит крест на таких традиционных видах топлива как уголь и нефть. А это уже национальная угроза для России, так как её экономика базируется на добыче углеводородов. Однако это не означает, что нужно сдерживать подобные научные исследования, ибо это просто невозможно. Наоборот, российская наука должна предложить новые варианты экономического использования традиционных видов топлива и предложить новые источники электроэнергии. С учетом географического расположения страны это приведет к значительному положительному эффекту.

В Российской Федерации теоретическими разработками в области нанотехнологий занимаются следующие институты и научно-исследовательские центры: НИЦ «Курчатовский институт», ФГУП НИИФП, МИЭТ, ФГУП ВНИИМН имени академика А.А. Бочвара, ФГУП Центр Келдыша, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», ФГУ ТИСНУМ, ФГУМ «ВИАМ» ГНЦ РФ, ФГУП «ЦНИИХМ», НИЯУ «МИФИ», ИМЕТ «РАН».

Для коммерциализации нанотехнологий в России создано ОАО «РОСНАНО», президентом которого в настоящий момент является небезызвестный Анатолий Чубайс. Именно на эту госкорпорацию возложена миссия по построению в России конкурентоспособной нанотехнологической индустрии, основанной как на идеях отечественных ученых, так и на трансфере передовых зарубежных технологий.

Согласно утвержденной стратегии объем продукции наноидустрии в 2015 г. по России должен составить 900 млрд. руб., в том числе при непосредственном участии ОАО «РОСНАНО» – 300 млрд. руб. Основной инструмент достижения поставленной цели – это развитие инвестиционных проектов, связанных с наноидустрией. Ключевыми направлениями госкорпорации являются:
1.Инфраструктурная поддержка компаний наноидустрии.
2. Поиск прорывных технологий и реализация проектов на ранних стадиях.
3. Развитие кадрового потенциала наноиндустрии на основе реализации образовательных программ.
4. Разработка и внедрение системы стандартов качества и безопасности продукции наноиндустрии.
ОАО «РОСНАНО» концентрируется на следующих отраслях экономики, являющихся наиболее перспективными для использования нанотехнологий: здравоохранение, металлургия и металлообработка, энергетика, машиностроение, приборостроение, химия и нефтехимия, электроника, оптоэлектроника, телекоммуникации, строительные материалы, промышленные материалы, биотехнологии.
Основные плановые показатели, утвержденные в стратегии развития ОАО «РОСНАНО», представлены в таблице 9.1.

Таблица 9.1 – Основные показатели деятельности ОАО «РОСНАНО» до 2020 г

Показатель	Ед.изм.	2013 г.	2014 г.	2015 г.	2020 г.
Объем продаж портфельными компаниями ОАО «РОСНАНО» и инвестиционных фондов нанотехнологий российской продукции наноиндустрии и высокотехнологичных материалов в текущих ценах	млрд.руб.
Общее количество пусков новых производств, исследовательских и инжиниринговых центров, созданных на территории РФ в результате реализации проектов с участием ОАО «РОСНАНО» и инвестиционных фондов развития	штук (накопленным итогом)
Общий объем капитала для финансирования новых инвестиционных проектов, привлеченных ОАО «РОСНАНО»	млрд.руб. (накопленным итогом)
Максимальная доля частных инвесторов в уставном капитале УК «РОСНАНО»	% на конец года	—	—

Согласно плановым показателям к 2020 г. объем продаж продукции наноиндустрии портфельными компаниями ОАО «РОСНАНО» должен составить 600 млрд. руб., что в целом составит менее 1% от ВВП. К этому времени планируется осуществить 100 проектов с инвестициями в размере 150 млрд. руб.
Естественно, что подобные темпы развития крайне недостаточны. В целом в мире по уровню инвестиций в нанотехнологии Россия уступает США, ЕС и Японии. К тому же с 2015 г. планируется приватизация УК «РОСНАНО», что приведет к устранению государства от развития наноидустрии.

Согласно прогнозу мировой рынок нанотехнологий в 2018 г. составит 3,17 трлн. долл. В сравнении стоимость добытой нефти в 2015 г. составит порядка 1,54 трлн. долл.
Для участия ОАО «РОСНАНО» в проекте требуется выполнение следующих условий: техническая реализуемость, экономическая эффективность, принадлежность к сфере нанотехнологий, годовая продукция через пять лет после старта должна составить более 250 млн. руб.
Динамика отпуска выпуска продукции наноиндустрии в России за 2011-2014 гг. представлена в таблице 9.2.

Таблица 9.2 – Динамика выпуска продукции наноиндустрии

Показатель	2011 г.	2012 г.	2013 г.	2014 г.	Общее изменение	Средний темп прироста, %
Отгружено продукции, связанной с нанотехнологиями, млрд.руб., в том числе	154,8	210,7	417,6	759,6	604,8	69,9
-независимыми производителями	143,5	187,1	341,2	572,0	428,5	58,6
— портфельными компаниями РОСНАНО	11,3	23,6	76,4	187,6	176,3	155,1
ВВП, млрд.руб.	55967,2	62176,5	66190,1	71406,4	15439,2	8,5
Доля нанопродукции в ВВП, %	0,28	0,34	0,63	1,06	0,79	56,7

В течение 2011-2014 г. объем рынка наноиндустрии увеличился на 604,8 млрд. руб., и среднегодовой прирост составил 69,9%. Это очень высокий показатель, который свидетельствует о высоких перспективах отрасли в предстоящие периоды.
Прирост объема производства нанопродукции в основном обеспечивался за счет независимых производителей. В целом доля нанотехнологий в ВВП увеличилась с 0,28 % в 2011 г. до 1,06% в 2014 г.
Распределение выпуска продукции наноиндустрии по видам экономической деятельности представлено в таблице 9.3.

Отрасль	Выпуск, млрд.руб.	Доля, %
Обрабатывающие производства, в том числе	712,2	94,1
— целлюлозно-бумажное производство, издательская и полиграфическая деятельность	1,8	0,2
— производство кокса и нефтепродуктов	285,5	37,7
-химическое производство	127,9	16,9
— производство резиновых и пластмассовых изделий	16,3	2,2
— производство прочих неметаллических минеральных продуктов	6,8	0,9
— металлургическое производство и производство готовых изделий	219,4	29,0
— производство электрооборудования, электронного и оптического оборудования	27,6	3,6
— производство транспортных средств и оборудования	1,3	0,2
— производство машин и оборудования (без вооружений)	11,1	1,5
Строительство	1,6	0,2
Оптовая и розничная торговля, ремонт автотранспортных средств, мотоциклов, бытовых изделий и предметов личного пользования	14,4	1,9
Научные исследования и разработки	17,4	2,3
Образование	4,9	0,6
Здравоохранение и предоставление социальных услуг	0,8	0,1
Прочее	5,6	0,7
Итого	756,9	100,0

Не трудно заметить, что выпуск нанопродукции сконцентрирован в следующих трех отраслях: производство кокса и нефтепродуктов (37,7%), металлургическое производство и производство готовых изделий (29,0%), химическое производство (16,9%). В целом указанные три отрасли дают 83,6% выпуска. Это подтверждает тезис, что переход на VI технологический уклад невозможен без воссоздания IV и V уклада. Так, отрасли-лидеры наноиндустрии являются одними из лидеров в экономике России. Если производство машин и оборудования находится в упадочном состоянии, то и вклад в наноиндустрию с их стороны составляет всего 1,5%.
Отраслевая структура портфельных инвестиций ОАО «РОСНАНО» представлена в таблице 9.4.

Таблица 9.4 – Отраслевая структура портфельных инвестиций

Отрасль	Количество инвестиций (штук), 31.12.14	Количество инвестиций (штук), 31.12.13	Профинансировано (млрд.руб.), 31.12.14	Профинансировано (млрд.руб.), 31.12.13
Энергетика			31,6	42,6
Электроника			34,7	31,0
Здравоохранение			11,2	9,6
Промышленные материалы			9,7	10,1
Строительные материалы			11,0	9,6
Машиностроение			8,7	6,5
Металлургия			10,7	3,7
Биотехнология			2,6	2,6
Химия			2,7	0,6
Прочее			1,8	2,5
Всего			124,7	119,0

На 31.12.14 наибольшая сумма финансирования приходилась на электронику (27,8%) и энергетику (25,3%). В целом по указанным отраслям профинансировано 28 проектов на сумму 66,3 млрд. руб. или на 53,2% от общего объема финансирования.
Среди действующих проектов ОАО «РОСНАНО», специализирующегося на нанотехнологиях, стоит отметить следующие: ООО «Акрилан» (водные полимерные дисперсии), ООО «ТБМ» (базальтовые строительные материалы), ЗАО «Монокристалл» (сапфировые пластины), ЗАО «НЕВЗ КЕРАМИКС» (наноструктурированная керамика), ООО «Гален» (композитные строительные материалы), ООО «Русалокс» (платы с высокой теплопроводностью на основе технологии получения нанопористого слоя оксида алюминия), ЗАО «РМ Нанотех» (полимерные мембраны), ЗАО «Метаклей» (наносиликаты).

Развитие нанотехнологий в России, как и в другом мире, сдерживается как объективными, так и необъективными факторами. Среди множества факторов, ограничивающих их развитие, стоит отметить проблему финансирования. В современных условиях рыночной экономики интенсивно финансируются лишь проекты прикладного характера, которые способны принести положительный денежный поток в обозримом будущем. Причем этот горизонт планирования составляет максимум 10-15 лет. Это существенно сдерживает развитие науки, так как многие фундаментальные исследования и разработки могут себя окупить лишь через 50 или 100 лет. В настоящий же момент по некоторым проектам трудно даже представить, каким образом их можно будет использовать. К примеру, полет человека в космос полностью финансировался государством. На тот момент непонятно было, каким образом расходы окупятся. Никто даже особо об этом не задумывался. Однако через 40-50 лет данные расходы всецело окупились за счет появления таких технологий как сотовая связь, Интернет и т.д., которые немыслимы без полета на земную орбиту.

Интересно, а каким образом можно коммерциализировать доказательство гипотезы Пуанкаре? Обобщённая гипотеза Пуанкаре — утверждение о том, что всякое -мерное многообразие гомотопически эквивалентно -мерной сфере тогда и только тогда, когда оно гомеоморфно ей. Довольно проблематично понять даже о чем идет речь, и уж тем более непонятно, каким образом это доказательство можно использовать на практике. Возможно, доказательство этой гипотезы будет использовано при переходе на VII или VIII технологические уровни. А это как минимум 50-100 лет.

Аналогичным образом обстоят дела и со многими другими исследованиями, сдерживаемыми отсутствием заинтересованности со стороны общества, которое не видит в них очевидное применение. Подобное обстоятельство серьезно сдерживает развитие науки.
Очевидным решением этой проблемы является усиление роли государства в развитии науки. Коммерциализация для многих достижений не всегда досягаема, поэтому роль государственного финансирования огромна. Это понимают и наши стратегические партнеры из США, когда до 50% расходов Силиконовой Долины финансируется из государственного бюджета.

Национализация хозяйственных комплексов позволит не только изыскать средства для финансирования прорывных исследований, но и ускорит использование их на практике. К примеру, если будет разработан новый вид строительного материала, существенным образом удешевляющий строительство, то его широкое использование может быть организовано на основе директивного метода. В рыночных условиях хозяйствования предприниматели ориентированы на получение прибыли, которую можно получать не только снижением себестоимости, но и простым увеличением цен на продукцию. Примером тому выступает широкое использование неквалифицированного труда вместо использования технологий. Предприниматель заинтересован в полном износе имеющихся основных средств, а не в расходах на постоянное их обновление.
Использование 3-D моделирования приведет к изменению характера производственных отношений. Постепенно начнет агонизировать массовое производство, когда каждый сможет моделировать для себя производство необходимых товаров. Китай как мировая мастерская потеряет свою актуальность.

Современные 3-D принтеры уже позволяют строить одноэтажные дома, в недалекой перспективе они начнут возводить многоэтажные. Однако наши власти не уделяют должного внимания этой технологии, так как она противоречит менталитету сырьевой элиты.
Нанотехнологии в ближайшем будущем существенно повлияют на развитие общества. Страны, которые не смогут перейти на VI технологический уровень, постигнет неудача. Однако у России ещё есть шанс исправить это – через новую индустриализацию страны.