Нанозатраты на мегавозможности
Для стабилизации рентабельности в условиях кризиса большинство мегакомпаний сокращают производственные программы, оптимизируют производительность труда, в том числе за счет сокращения кадрового состава. И только передовики производства, нацеленные на перспективы отрасли, продолжают инвестировать средства в исследования принципиально новых методов оптимизации издержек – НАНОТЕХНОЛОГИИ.
Металлургическая отрасль производит в основном конструкционные материалы, поэтому от использования нанотехнологий в этом сегменте, по крайней мере в ближайшее время, не стоит ожидать таких невероятных чудес, как появление способных к самопроизводству наносистем-репликаторов, нанопреобразователей энергии или наномедицинских роботов-манипуляторов. Тем не менее отраслевые компании продолжают активно инвестировать в наноматериаловедение, которое позволит в перспективе значительно улучшить потребительские свойства металлургической продукции.
Среди российских компаний наибольшую активность в финансировании нанотехнологий в металлургии и материаловедении проявляют Северсталь и Русал. Один из крупнейших инвесторов в отраслевые нанотехнологии – мировой лидер ArcelorMittal – пока в основном сотрудничает с иностранными научными учреждениями, но недавно компания Лакшми Миттала заключила соглашение о проведении исследований и с Московским институтом стали и сплавов (МИСиС). Работы в этом сегменте финансирует и государство в лице Федерального агентства по науке и инновациям через федеральные целевые программы, а также Российского фонда фундаментальных исследований. Правда, начальник управления науки МИСиСа Сергей Салихов отмечает, что в силу специфики отрасли найти нанотехнологиям применение в металлургии непросто. Поэтому каждая новая идея в этом сегменте на вес золота.
Советник по научной политике РОСНАНО Александр Вересов приводит данные агентства Lux Research Inc. об исследованиях в области нанотехнологий в металлургии, проводимых иностранными концернами. К примеру, шведская компания Sandvik разрабатывает наноструктурированную сталь Nanoflex для производства пуленепробиваемых жилетов и Bioline для медицинских инструментов. Американская ExxonMobil использует наноструктурированную сталь в производстве трубопроводов. А General Electric занимается созданием наноструктурированных металлических сплавов для авиадвигателей.
Зачем это все нужно? Директор Государственного научно-исследовательского и проектного института редкометаллической промышленности («Гиредмет») профессор Юрий Пархоменко уверен, что дальнейшее развитие авиастроения, автомобилестроения, энергетической и транспортных областей без разработки новых конструкционных и теплоизоляционных материалов и совершенствования механических конструкций невозможно. Специалисты Северстали согласны, что резервы повышения механических характеристик сталей различных структурных классов при помощи использования дорогостоящих легирующих элементов практически исчерпаны. Поэтому нанотехнологии считаются наиболее перспективным направлением для создания новых видов продукции с уникальными потребительскими свойствами.
Александр Вересов объясняет, почему от дальнейшего совершенствования традиционных материалов без применения новых технологий трудно ожидать эффективности: «При разработке новых конструкционных материалов, которые должны нести механическую нагрузку, повышение предела прочности часто приводит к охрупчиванию (переходу материала от вязкого состояния к хрупкому под влиянием внутренних изменений или внешних воздействий). А наноструктурированные материалы могут обеспечить оптимальное сочетание требуемых свойств, причем положительный эффект достигается благодаря особенностям структуры в нанометровом масштабе, а не в результате использования дорогих легирующих компонентов. Уменьшение размера частиц металлической заготовки от нескольких мкм до десятков нанометров теоретически должно привести к росту прочности на порядок».
Чем наноматериалы отличаются от материалов традиционных? Сергей Салихов определяет «наноотличия» как появление новых свойств, которые материалы в обычном, не наноструктурном состоянии не проявляют. По словам Юрия Пархоменко, это объекты размером от 1 до 100 нм (нанометр – миллиардная доля метра), в частности нанокристаллические, нанофазные, аморфные материалы с конструируемой атомной структурой. В фундаментальных свойствах наноматериалов происходят резкие изменения из-за того, что в веществе меняется соотношение поверхностных и объемных атомов – обладающих повышенным запасом энергии поверхностных атомов становится больше. Примером самых распространенных наноматериалов являются материалы на основе углерода – фуллерены (многоатомные молекулы углерода) и нанотрубки (напоминающие трубки структуры с атомами углерода в узлах).
Наноструктурированные материалы обладают уникальными механическими, физическими и химическими качествами. У наноструктурированных материалов резко возрастают такие механические свойства, как прочность, ударная вязкость, твердость, износостойкость, низкотемпературная сверхпластичность. Из таких веществ изготавливаются компьютерные запоминающие устройства, солнечные элементы, пожаробезопасные и прочные теплоизоляционные материалы, материалы для энергосбережения, повышения эффективности сжигания топлива и емкости аккумуляторов. Сергей Салихов приводит в качестве примера торжества нанотехнологий компьютерную флешку: «Произведенное с помощью нанотехнологий устройство с памятью объемом 1 ГБ стоит $10 и занимает минимум места. А раньше для того, чтобы запомнить такое количество информации, требовалось оборудование на площади несколько сот квадратных метров».
Поскольку нанотехнологии в России превратились в своего рода культ и на их развитие выделены большие госинвестиции, одной из самых серьезных проблем этого направления науки стал наплыв желающих «откусить от финансового нанопирога». Это даже не обязательно шарлатаны – зачастую исследователи пытаются «притянуть за уши» нанотехнологии, чтобы получить деньги под свои проекты. Кое-то попытался отнести свой проект к «нано», уверяя, что наноструктурное состояние металла возникает само собой в месте закрытого соединения с деталью. Фильтруют такие проекты обычно эксперты крупнейших отраслевых НИИ.
О, счастливчик!
24.11.2008. В условиях финансового коллапса некоторые компании по-прежнему продолжают держаться на плаву – благодаря поддержке государства, расторопности или переговорному мастерству акционеров.
