Формирование рынка нанотехнологий как инновационное развитие российской экономики

УДК 330,34, 54:001.12/.18, 53:001.12/18

В. Р. Медведева

ФОРМИРОВАНИЕ РЫНКА НАНОТЕХНОЛОГИЙ КАК ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ РОССИЙСКОЙ ЭКОНОМИКИ

Ключевые слова: нанотехнологии, инновационное развитие, рынок нанотехнологий, наноматериалы.

В статье раскрывается роль и место нанотехнологий в инновационном развитии экономики России, научные подходы к пониманию термина «нанотехнологии». Автором выявлены факторы, позитивно и негативно влияющие на российский рынок нанотехнологий. В статье изучен рынок нанотехнологий: состояние и перспективы развития.

Keywords: nanotechnologies, innovative development, the market of nanotechnologies, nanomaterials.

In article reveals the role and a place of nanotechnologies in innovative development of economy of Russia, scientific approaches to understanding of the term of "nanotechnology". The author reveals factors, positively and negatively influencing the Russian market of nanotechnologies. In article is studied the market of nanotechnologies : a condition and development prospects.

Нанотехнологии являются одним из перспективных направлений современной науки. Интерес к нанотехнологиям как со стороны научного сообщества, так и со стороны правительства, бизнеса, населения страны в целом обусловлен уникальными возможностями нанотехнологий. Сейчас нет ни одной технологии, в которой бы не использовались нанотехнологии. А использование в нанотехнологиях передовых научных результатов позволяет отнести её к высоким технологиям. Этим и объясняется актуальность выбранной темы исследования. Идеологическая парадигма того, что впоследствии стало известно под термином «нанотехнологии», была высказана американским физиком Ричардом Фейнманом в 1959 г. в его известном докладе в Калифорнийском институте технологий, названном «Внизу много места» («There is plenty of room at the bottom»), в котором он предсказывал возможность контроля материи на очень малых масштабах. В 1968 г. Альфред Чо и Джон Артур, сотрудники научного подразделения американской компании Bell, разработали теоретические основы нанотехнологий при обработке поверхностей.

Сам же термин «нанотехнология» впервые был использован профессором Норио Танигучи в его докладе «Основные принципы НТ» («On the Basic Concept of Nanotechnology») на международной конференции в Токио в 1974 г. Первоначально этот термин использовался в узком смысле и означал комплекс процессов, обеспечивающих высокоточную обработку поверхности с использованием высокоэнергетических электронных, фотонных и ионных пучков, нанесения пленок и сверхтонкого травления. Главным импульсом к развитию НТ послужил ряд ключевых разработок в области приборостроения в течение 1980-х годов, прежде всего создание в 1981 г. сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) Гердом Биннингом и Генрихом Рорером в исследовательской лаборатории IBM, что позволило получать изображения различных поверхностей с разрешением на атомном уровне. Изобретение атомного силового микроскопа (АСМ) в 1986 г., отмеченное Нобелевской премией по физике, стало еще одной важной вехой на этом пути.

Результатами дальнейших разработок стало создание так называемых наноматериалов (квантовых точек, фуллеренов, углеродных нанотрубок и т.д.), а также других видов прецизионного инструментария. Многие из вновь разработанных наноматериалов нашли самое широкое применение: их использование позволило, с одной стороны, существенно улучшить многие уже существующие продукты, с другой стороны, создать принципиально новые конструкционные и функциональные материалы с существенно улучшенными физическими и химическими свойствами. Несмотря на исключительно широкую употребляемость, на сегодняшний день в мире не существует общепринятого термина

«нанотехнология», что обусловлено не в последнюю очередь исключительной многогранностью этого понятия, которое, безусловно, не ограничивается простой апелляцией к наноразмерам. Нанотехнология возникла из конвергенции разработок и исследований в самых различных областях физики, биологии, химии, материаловедения и др., и на сегодняшний день является собирательным термином для достаточно большой междисциплинарной области науки и техники, имеющей дело с изучением поведения материи и методами контроля процессов, происходящих на очень маленьких масштабах (обычно в пределе 1-100 нм). На таких масштабах классические законы физики во многом становятся неприемлемыми для описания объектов - приходится иметь дело с квантовыми физическими явлениями, которые остаются далеко не полностью изученными на сегодняшний день.

Различные международные агентства и государственные структуры (Национальная нанотехнологическая инициатива США, Европейский патентный офис, Международная организация стандартов и т.д.), занимающиеся формированием политики в области НТ, дают различные определения этого термина. И, несмотря на то, что эти определения отличаются друг от друга в формулировках, все они непременно подчеркивают три важных аспекта, характеризующих нанотехнологии. Первое - это то, что нанотехнологии подразумевают целенаправленный контроль или управление материей на очень малых масштабах (это подразумевает исключение из определения любого материала или процесса, которые возникают «случайно», т.е. которые происходят естественным образом в природе или без целенаправленного управления такими процессами - синтетические цеолиты, используемые непосредственно для изготовления детергентов или нефтехимического каталитического процесса, являются примерами «случайных нанотехнологий»).

Второй общий аспект всех определений - это конкретизация масштабной шкалы, т.е. фактическое ограничение определения масштабами, на которых проявляются размернозависимые эффекты (в большинстве определений в качестве такого порогового значения предлагается 100 нм, хотя на практике это значение не является фиксированным - размернозависимые эффекты могут проявляться и на масштабах, превосходящих 100 нм, - и в этом смысле данное пороговое значение носит, скорее, индикативный характер, указывая на тот масштабный водораздел, когда законы классической физики начинают уступать место законам квантовой механики и связанным с этим новым явлениям, что является существенным для нанотехнологий). И, наконец, третьим общим аспектом всех определений, наиболее важным с коммерческой точки зрения, является констатация того, что нанотехнологии делают возможным появление новых инновационных промышленных приложений [5].

Под нанотехнологиями предлагается понимать совокупность приемов и методов, применяемых при изучении, проектировании и производстве наноструктур, устройств и систем, включающих целенаправленный контроль и модификацию формы, размера, взаимодействия и интеграции составляющих их наномасштабных элементов (около 1-100 нм), наличие которых приводит к улучшению либо к появлению дополнтельных эксплуатационных и/или потребительских характеристик и свойств получаемых продуктов. Данное определение учитывает комплексный научно-технологический характер рассматриваемого явления, указывает на специфическую размерность и управляемость основных процессов, подчеркивает их определяющее влияние на свойства создаваемых продуктов и отношение к рыночной новизне. Оно может быть использовано для целей проведения научно-технической экспертизы, формулирования критериев отбора и оценки отдельных проектов, связанных с нанотехнологиями, организации статистического наблюдения в этой сфере. Данное определение было рассмотрено правлением Государственной корпорации «Роснанотех» в сентябре 2009 г. и принято в качестве рабочего [3].

Несмотря на то, что нанотехнологии на сегодняшний день имеют конкретные приложения и проникают посредством этих приложений в индустрию и на рынок, совершенно очевидно, что эта область все еще находится на очень ранней стадии своего развития -

нанотехнологии не породили новой индустрии, скорее, можно выделить специфические прикладные области и направления коммерциализации, имеющие перспективы в контексте модернизации некоторых технологических цепочек формирования добавочной стоимости конечного продукта. В связи с этим интересным становится анализ российского рынка нанотехнологий. Интенсивное развитие нанотехнологий, их быстрое проникновение в производство и потребление и связанные с этим риски - социальные, этические, экологические обусловливают актуальность скорейшего решения задачи формирования системы экономико-статистических измерений масштабов, структуры и динамики данного технологического направления и соответствующей ему сферы деятельности. Отсутствие необходимой для этого методологической базы и практического инструментария ведет к весьма расплывчатым, а часто и противоречивым представлениям о состоянии сферы нанотехнологий, ее экономических и социальных эффектах.

Обретя широкое признание в качестве одного из наиболее перспективных направлений научно-технологического развития [1, 2], нанотехнологии стали объектом приоритетной поддержки во многих государствах мира. По имеющимся оценкам, едва ли найдется другая область науки, получившая в глобальном масштабе столь значительные государственные инвестиции за столь короткий период времени [7], Также следует отметить, что в последние годы опубликовано множество оптимистических прогнозов о способах применения нанотехнологий. Свойства материалов в наномасштабе отличаются от крупных масштабов из-за того, что в наномасштабе площадь поверхности на единицу объема чрезвычайно велика. Ннаотехнологии способны кардинально изменить методы, ныне применяемые в микроэлектронике, оптоэлектронике и медицине. Поэтому нанотехнологии обладают поистине гигантским потенциалом.

Известный ученый Джей Сторрс Холл, автор научно-популярной книги «Нанобудущее» («Nanofuture: What's Next For Nanotechnology»), утверждает, что

нанотехнологии кардинальным образом изменят все сферы жизни человека. На их основе могут быть созданы товары и продукты, применение которых позволит революционизировать целые отрасли экономики. К их числу относятся наносенсоры для идентификации токсичных отходов химической и биотехнологической промышленности, наркотиков, боевых отравляющих веществ, взрывчатки и патогенных микроорганизмов, а также наночастичные фильтры и прочие очистные устройства, предназначенные для их удаления или нейтрализации. Другой пример перспективных наносистем ближайшего будущего -электрические магистральные кабели на углеродных нанотрубках, которые будут проводить ток высокого напряжения лучше медных проводов и при этом весить в пять-шесть раз меньше. Наноматериалы позволят многократно снизить стоимость автомобильных каталитических конверторов, очищающих выхлопы от вредных примесей, поскольку с их помощью можно в 15-20 раз снизить расход платины и других ценных металлов, которые применяются в этих приборах. Есть все основания считать, что наноматериалы найдут широкое применение в нефтеперерабатывающей промышленности и в таких новейших областях биоиндустрии, как геномика и протеомика.

Физик Тед Сэрджент, автор книги «Танец Молекул» («^he Dance of Molecules: How Nanotechnology is Changing Our Lives», пишет, что существует проект создания наносистемы для введения медикаментов, изменяющих определенные биологические функции внутри живых организмов, к примеру, для развития или укрепления иммунитета против конкретных болезнетворных организмов. Рэй Курцвейл, автор книги «Фантастическое Путешествие» («Fantatic Voyage: Live Long Enough to Live Ever»), прогнозирует, что возможно создание нанороботов-врачей, которые способны «жить» внутри человеческого организма, устраняя все возникающие повреждения или предотвращая их возникновение. По прогнозам журнала Scientific American уже в ближайшем будущем появятся медицинские устройства, размером с почтовую марку. Их достаточно будет наложить на рану. Это устройство самостоятельно

проведет анализ крови, определит, какие медикаменты необходимо использовать и впрыснет их в кровь.

Ожидается, что уже в 2025 году появятся первые роботы, созданные на основе нанотехнологий. Теоретически возможно, что они будут способны конструировать из готовых атомов любой предмет. Нанотехнологии способны также стабилизировать экологическую обстановку. Новые виды промышленности не будут производить отходов, отравляющих планету [4]. Что касается состояния рынка нанотехнологий на сегодняшний день, то здесь следует отметить следующее. Российский рынок нанотехнологий находится на начальном этапе своего становления, поскольку Россия обратила свое внимание на наноразработки на 710 лет позже, чем зарубежные страны. Среди факторов, позитивно влияющих на российский рынок нанотехнологий выделяются:

- официальный факт признания необходимости развития нанотехнологий

государством, что очень важно на ранних этапах становления рынка нанотехнологий;

- привлечение внимания общественности и СМИ к наноразработкам (западный опыт

развития рынка нанотехнологий свидетельствует, что это способствует значительному

увеличению инвестиций);

- появление в вузах специальностей, связанных с исследованиями нанотехнологиями, что в свою очередь способствует преодолению дефицита научных кадров в области нанотехнологий;

- появление законодательной базы, закрепляющей признание нанотехнологий

приоритетным развитием науки.

Согласно данным Google Trends, в России всплеск интереса к нанотехнологиям наблюдается с 2007 г. (другие страны демонстрировали здесь стабильно высокий интерес, начиная с 2004 г.). Основным фактором, негативно влияющим на развитие рынка

нанотехнологий в России, является разрыв между научными разработками и их практическим внедрением в производство. Во многом здесь сказывается отсутствие у российских ученых опыта по коммерциализации своих изобретений. Россия сейчас значительно отстает от других развитых стран и по патентам на НТ-разработки и их коммерциализации. К негативно-влияющим на рынок нанотехнологий факторам можно отнести:

- длительность периода вывода продукции на рынок нанотехнологий;

- высокие технологические риски для экономических субъектов при неочевидной выгоде;

- высокая стоимость разработки и внедрения нанотехнологий;

- уникальность необходимого оборудования;

- междисциплинарность исследований и многоаспектность прикладного применения создаваемых нанотехнологий.

Основы государственной стратегии РФ в сфере НТ-индустрии и, следовательно, на национальном рынке нанотехнологий, определены в президентской инициативе «Стратегия развития наноиндустрии» от 24 апреля 2007 г. В соответствии с этой стратегией уже в ближайшие годы должны быть кардинально увеличены объемы производства выпускаемой и востребованной продукции НТ и достигнуто насыщение соответствующих рынков. Одновременно должна быть начата разработка новых видов НТ-продукции, которые появятся на рынке через несколько лет, и доведение их до промышленного производства. К 2015 г. в стране необходимо сформировать национальную НТ-сеть, представляющую условия для масштабного наращивания продукции НТ-индустрии.

Государственным координатором по программе развития наносферы в стране стало Министерство образования и науки РФ. В целях содействия реализации государственной стратегии в наносфере, развития инновационной НТ-инфраструктуры, реализации проектов создания перспективных нанотехнологий и НТ-индустрии в соответствии с Федеральным законом № 139-Ф3 «О российской корпорации нанотехнологий» в 2007 г. создана государственная корпорация «Российская корпорация нанотехнологий» (ГК «Роснанотех»).

Головным научным объединением, координирующим работы, которые ведутся в различных организациях по всей стране, определен Российский научный центр «Курчатовский институт». Исходя из основных задач, ясно определяемых всей государственной стратегией в сфере НТ-индустрии, определилась и стратегическая роль национального рынка НТ, связанная с тем, чтобы Россия вошла в число мировых лидеров в области нанотехнологий. Это значит, что необходимо обеспечить акцент на следующих главных направлениях:

- завоевание лидирующих позиций на мировых рынках НТ-продукции;

- признание России в мировом НТ-сообществе, в том числе в качестве международной площадки для обсуждения проблем развития НТ-индустрии;

- обеспечение весомого вклада в мировую «копилку» знаний («генерация новых знаний»).

Конечно, главное, на чем, прежде всего, необходимо сосредоточить основные усилия и ресурсы страны - это завоевание Россией лидирующих позиций на мировом рынке НТ-продукции. Однако при этом важно уделять должное внимание всем главным направлениям стратегии развития национального рынка нанотехнологий, учитывая взаимосвязь между ними. По официальным данным, в РФ на начало 2008 г. насчитывалось 75 производителей товаров на основе нанотехнологий. В 2007 г. ими было выпущено нанопродукции на общую сумму 7 млрд руб. (~ 280 млн дол. США). В соответствии с планами правительства с 2008 по 2015 гг. российская область нанотехнологий должна вырасти в 120 раз до 900 млрд руб., доля продукции российской НТ-индустрии может достичь 3-4 % мирового рынка.

Средства для инвестиций у «Роснанотеха» имеются: имущественный взнос государства в корпорацию составил 130 млрд руб. Всего в отрасль нанотехнологий в течение ближайших 5 лет она планирует вложить 200 млрд руб., привлеченных из разных источников. Деньги пойдут на фундаментальные исследования нанотехнологий, развитие НТ-инфраструктуры и соинвестирование. Структура российского рынка нанотехнологий показана на рисунке 1.

Государственный координатор_____

ЛЛінистерство образования и науки

Ивестнционный центр

Курчатовский

институт

инвестиции

инвестиции

Научный координатор

проекты

Вузы,нм И, таборатории

Частные инвесторы

Венчурные фонды

Рис. 1 - Структура российского рынка нанотехнологий

По данным опроса «Nanonews net», проведенного среди НТ-компаний, более трети российских разработчиков проводит исследования в сфере НТ-материалов. Еще около 15 % занимается нанобиотехнологиями.

Рис. 2 - Распределение предприятий по исследованиям в сфере нанотехнологий

Таким образом, наибольшее число разработок ведется в сфере НТ-материалов (34 %), живых (15 %) и информационных (12 %) систем. Что же касается формы собственности, то российские НТ-компании распределены следующим образом, что представлено на рисунке 3.

з

Ш государственная компания, НИИ,

^мйбное заведение И частно-посудар-ственная компания Ш частная компания индивидуальный исследователь, предприниматель

Рис. 3 - Распределение НТ-предприятий в России по формам собственности

Как видно, 80 % рынка нанотехнологий занимают государственные или частногосударственные компании. Наибольшее число компаний в России занимаются исследованиями, так и не выводя свои разработки на рынок. Этот показатель достаточно наглядно свидетельствует о низком уровне коммерциализации инновационных разработок в России. Исследования нанотехнологий в России в основном направлены на модификацию различных материалов. Значительное число компаний ведут разработки в области электроники и стройматериалов. После анализа ассортимента товаров, предложенных на Наномаркете (интернет-магазин по продаже НТ-продуктов, www.nanomarket.ru), можно констатировать, что более 90 % из них на самом деле не имеют никакого отношения к НТ-разработкам (это средства для продления жизни срезанных цветов, чистки джакузи, «нанофильтры» для воды, «нанокосметика» и т.п.). Единственными реальными НТ-изобретениями и НТ-продукцией на сайте являются зондовые микроскопы и лаборатории.

Структуру затрат на НИОКР в целом по России можно представить следующим образом:

корпоративная наука

вузы

академические НИИ

90%

Рис. 4 - Структура затрат на НИОКР в России

Как видно, пока трудно назвать структуру затрат на НИОКР в нашей стране эффективной: большинство инвестиций идет на академические работы. Это приводит к проблемам с коммерциализацией высокотехнологичных отраслей индустрии, внедрением результатов наукоемких разработок и сбытом инновационной продукции. Однако согласно принятой стратегии развития нанотехнологий удельный вес научных и коммерческих организаций, участвующих в разработках НТ-индустрии, в 2010 г. увеличился до 40 %. В общем объеме инвестиций в проекты в сфере нанотехнологий в России преобладает доля государственных вложений, что еще раз свидетельствует о начальном этапе его развития. Но мировой опыт показывает, что по мере «взросления» рынка нанотехнологий происходит снижение удельного веса государственных инвестиций и увеличение частных. Объем расходов Правительства РФ на различные составляющие развития нанотехнологий можно рассмотреть в диаграмме на рисунке 5 (согласно концепции развития инфраструктуры НТ-индустрии в РФ на 2008 - 2010 г.).

18000 16925,7 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 О

Информационно-аналитическая Другое

Приборно-инструментальная Методическая

Рис. 5 - Объем расходов Правительства РФ на различные составляющие развития нанотехнологий

Таким образом, основные инвестиции на настоящем этапе будут направлены на оснащение НТ-предприятий необходимым оборудованием. На развитие нанотехнологий в России до 2015 г. планируется тратить около 0,976 млрд дол. США в год [6]. В соответствии с вышеизложенным, мы приходим к выводу, что развитие и внедрение в практику нанотехнологий может обеспечить прогресс во всех сферах жизнедеятельности человека.

Можно с уверенностью утверждать, что в этом столетии нанотехнологий станут стратегическим направлением развития науки и техники, что потребует фундаментальной перестройки существующих технологий производства промышленных изделий, лекарственных препаратов, систем вооружения и т.д., а также вызовет глубокие преобразования в организации систем энергоснабжения, охраны окружающей среды, транспорта, связи, вычислительной техники.

Литература

1. Игами, М. Современное состояние сферы нанотехнологий: анализ патентов / М. Игами, Т. Оказаки // Форсайт. - 2008. - № 3 (7). - С. 32-43.

2. Медведева, В.Р. Повышение инновационной активности нефтехимического комплекса как основа перспективного развития региона (на примере Республики Татарстан) / В.Р. Медведева // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - №8. - С. 167-179.

3. Официальный сайт ГК «Российская Корпорация нанотехнологий». Нанотехнологический словарь РОСНАНО [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://thesaurus.rusnano. com/wiki/article1377, свободный.

4. Нанотехнологическое сегодня [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://nano-

technology.org/chto-takoe-nanotehnologiya/nanotehnologicheskoe-segodnya.html, свободный

5. Разумовский, А.С. Что такое «нанотехнологии»? /А.С. Разумовский, С.В. Калюжный // Российские нанотехнологии. - Т. 5. - № 5-6. - 2010. - С. 14-15.

6. Рынок нанотехнологий: состояние и перспективы: учебное пособие для первокурсников МИРЭА / под общей редакцией ЭСНЛ-2008 УМНИЦ «Соколиная Гора». - М., МИРЭА-Икар, 2008. - С. 62-71, 76-77.

7. PCAST. The national nanotechnology initiative at five years: Assessment and recommendations of the National Nanotechnology Advisory Board. PCAST. 2005; 3. Roco M.C. National nanotechnology initiative: Past, present and future / Handbook on nanoscience, engineering and technology. Ed. Goddard, W.A et al. CRC.

© В. Р. Медведева - канд. экон. наук, доц. каф. логистики и управления КНИТУ, r-akaev_80@mail.ru.