Алмазное завтра

26 августа 2010

В предыдущем – стартовом – материале нашей рубрики мы говорили о нанопотенциале мира – страны – края и познакомились с некоторыми алтайскими учеными. А сегодня с помощью заведующего кафедрой общей и экспериментальной физики, доктора физико-математических наук Алтайского государственного университета города Барнаула, профессора Владимира Александровича Плотникова попробуем прикоснуться к теме практической реализации нанооткрытий.

– Владимир Александрович, на каком уровне, на ваш взгляд, находятся сейчас в России наноразработки?

– Возникший фактически с начала 21 века во всем мире бум вокруг понятий «нанотехнологии» и «наноматериалы» объективно отражает некоторый уровень понимания объективной реальности, выросший из науки 20 века. То есть фундаментальные и прикладные исследования, проводимые в 20 веке как в Советском Союзе, так и за рубежом, достигли такого уровня, что стало возможным сформулировать новую парадигму, в которой масштаб манипулирования веществом достиг одной миллиардной доли метра (нанометра). В то же время надо себе представлять и то, что до настоящего манипулирования, а точнее, самоманипулирования нанообъектами, еще путь далекий.

– А чем занимается ваша кафедра?

На кафедре общей и экспериментальной физики с 2000 года активно ведутся исследования структуры и свойств детонационного наноуглерода, в состав которого входит и детонационный наноалмаз. Термин «детонационный» означает взрывную технологию получения углерода в виде наноконденсата. (Наноконденсат углерода представляет собой атомы углерода, сгруппированные в наночастицы – углеродные кластеры). В науке 20-го века лишь в конце 80-х – начале 90 годов разработан способ получения углеродных нанокластеров.

Эти исследования очень перспективны. Если возможно создать объемный наноструктурный материал (макроскопическое тело, но его структурные составляющие имеют наноразмерный масштаб), в состав которого входит наноалмаз, то это будет сверхпрочный материал нового поколения широкого применения. Его можно использовать как для получения сверхпрочного материала для резцов, сверл и т. п., так и для изготовления деталей каких-либо технических устройств.

– У обывателя самый распространенный вопрос, связанный с нанотехнологиями, таков: «Когда мы сможем этим пользоваться?». Как Вы можете на него ответить?

– Для начала определимся с понятиями «нанонауки», «нанотехнологии», «наноматериалы», «наноразработки». Где наше место? В газете «Поиск» № 18 от 30 апреля 2010 года в статье Анатолия Макарова «Учесть неучтенное» сказано, что процесс перехода научного исследования в серийно производимый продукт (товар) включает 4 этапа:

1 – фундаментальные научные и прикладные исследования (НИР), 2 – проектные и конструкторские работы, 3 – организация опытного производства, 4 – серийное производство. Выполнить исходные фундаментальные поисковые исследования можно очень быстро, например, в течение 1 года. Далее можно приступать к реализации 2 и 3 этапов одновременно, проводя параллельно фундаментальные исследования 1 этапа. Для проведения фундаментальных исследований необходимо серьезное финансирование. Оно складывается из затрат на заработную плату коллектива участников, затраты на приобретение или аренду научно-исследовательского оборудования, приобретение материалов и т. д. Например, стоимость одного лота, которые финансирует Министерство науки и образования РФ, составляет 15 миллионов рублей на три года, то есть годовой бюджет исследовательского коллектива составляет около 5 миллионов рублей. Однако эта сумма не включает затраты на оборудование, а лишь заработную плату и 10-15% накладных расходов. Как правило, выполнение научно-исследовательских работ предполагается осуществить малым коллективом – численностью до 10 человек, поэтому указанная сумма в целом скромна. Ясно, что из нее необходимо выделить достаточно весомую часть на оплату аренды оборудования, приобретение материалов и комплектующих, командировки в центры коллективного пользования научным оборудованием.

Так что университет может организовать только лишь фундаментальные или прикладные исследования, а дальнейшая работа должна быть сосредоточена в других структурах, не исключая, однако, активного участия самих исследователей. Таким образом, из 4 понятий (нанонауки, нанотехнологии, наноматериалы, наноразработки) университетские ученые могут развивать нанонауки, а выполняемые исследования могут быть базой для разработки нанотехнологий, создания наноматериалов и наноразработок. Существующее вульгарное понимание (точнее непонимание) этого многоступенчатого процесса приводит к тому, что у специалиста, который проводит исследования, строго выясняют, когда же он начнет внедрять свои разработки в производство изделий. Ответ очевиден – самостоятельно он не сможет этот процесс организовать. Этим должны заниматься – и занимаются во всем мире – другие люди и структуры. Что еще немаловажно: каждый этап – это финансовые затраты, причем объем их растет по мере перемещения от первого этапа (научные исследования) к последнему (серийное производство).


– Скажите, Владимир Александрович, как и кем осуществляется финансирование кафедральной науки?

– Проведение исследований углеродных наноматериалов требует серьезных затрат. Это связано с тем, что на первой стадии требуется высокотехнологичный исследовательский инструментарий: электронные микроскопы, рентгеновские дифрактометры*, рентгеновские массанализаторы, время-пролетные масс-спектрометры** и др. Например, электронный микроскоп стоит от 500 000 (бывший в употреблении) до 1000 000$ (новый). На рентгеновский дифрактометр нужно ориентировочно 10 000 000 рублей. Одним словом, исследование структуры и свойств новых материалов – мероприятие дорогостоящее. За счет небольших грантов РФФИ (Российский Фонд Фундаментальных Исследований поддерживает инициативные фундаментальные исследования размером 200-300 тысяч рублей в год) наш коллектив сумел провести некоторые работы, в которых получены довольно существенные результаты, но проблема отсутствия оборудования остается – государственного финансирования просто нет. Мы вынуждены проводить исследования в Томске в Центре коллективного пользования ТГУ (Томский государственный университет) путем заключения договоров на использование оборудования этого Центра.


– Есть ли у вас уже запатентованные исследования? Если да, то поможет ли это приблизиться к этапу производства? И видите ли Вы участие в этом большого и малого бизнеса?

– Результаты наших работ получили признание научным сообществом как в России, так и за рубежом. В Соединенных Штатах Bernard M. Kosovski – президент фирмы, разрабатывающей наноструктурные материалы, во Франции – профессор Christian Perut, в Японии – профессор Shuichi Miyazaki Institute of Materials Science University of Tsukuba.

По результатам исследований, в 2010 году получены два патента на изобретение. Один называется «Шихта*** для получения металлоалмазного композиционного материала», второй – «Способ выделения и очистки дезоксирибонуклеиновых кислот» путем использования в качестве мощного адсорбента детонационного наноалмаза (под адсорбцией понимается свойство связывать и аккумулировать наночастицами другие вещества). Этот второй патент – результат проведения совместных исследований с нашими биологами. В результате этих исследований найдена принципиальная возможность использования наноалмаза для селективного (избирательного) выделения биополимеров, в частности, фрагментов ДНК.

Но сказать, что патентом завершается хотя бы первый из озвученных этапов «НИР – серийное производство», нельзя. Получение патентов означает, что стратегия исследовательской деятельности верна. Мы на правильном пути. Но пока наши патенты не могут попасть «в руки проектных и конструкторских работ». В советское время существовала обширная сеть отраслевых научно-исследовательских институтов. Они проводили эти работы. Как пример можно привести разработку технологии сварки взрывом, которую осуществили специалисты отраслевого НИИ «АНИТИМ», что у нас в Барнауле. Но основные, фундаментальные работы были проведены в Институте гидродинамики СО РАН. На каких-то условиях эти результаты фундаментальных работ передали в отраслевой институт, где группа энтузиастов довела результаты до технологии, создав впоследствии отдел сварки взрывом и НИИ сварки взрывом. Именно ими реализовалось серийное производство путем строительства Гилевского завода. Теперь это все разрушено.

Интереса бизнеса к таким новациям я не вижу. Бизнес интересует прибыль. А расходы на перемещение научной разработки от 1 этапа к 4 отнюдь не приводят к повышению нормы прибыли. Если государство примет стратегию развития социума, в которой будут учтены мировой и отечественный опыт использования результатов фундаментальных исследований, то можно надеяться на технологические прорывы. Как это было в советский период нашей истории.

– Не хочется верить, что все так безнадежно. Наверняка и в наше время существуют организации, которые могут осуществлять хотя бы какие-то прорывы от теории к практике?

– Да, есть такое уникальное предприятие – Федеральный научно-производственный центр «Алтай» (Бийск). В основу деятельности ФНПЦ заложен принцип полной завершенности работ, то есть создание любой продукции сопровождается проведением всего комплекса «Исследования – опытное производство». Несколько лет тому назад наша кафедра выполнила хоздоговор с ФНПЦ «Алтай» по исследованию структуры и свойств детонационного наноалмаза. Но в основном мы работаем самостоятельно.


*Приборы, которые определяют параметры кристаллических решеток, характеристики структурного состояния вещества, например, искажения кристаллической решетки, проводят количественный и качественный фазовый анализ.

**Массанализаторы и масс-спектрометры позволяют измерять элементный состав вещества, причем первые – элементный состав уже сформированного состояния, вторые – элементный состав в ходе процесса формирования.

***От нем. Schicht – смесь материалов в определённой пропорции, подлежащих переработке в металлургических, химических и других агрегатах.

Автор: Виктория Денисюк

www.gorodbiznesa.ru/journal/38

поделиться
Связано с разделами
Март 2024
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
        1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31
https://www.asu.ru/?v=sw0