Количественные показатели развития нанотехнологии

А. И. Терехов
Центральный экономико-математический институт РАН, Москва, Россия

Для настоящего исследования в БД SCI-Expanded с помощью поиска по ключевым словам за период 1990-2008 гг. отобрано 256127 нанопубликаций. Представители более 120 стран участвовали хотя бы в одной нанопубликации, что говорит о масштабах интереса к данной области. 4.7 % нанопубликаций имеют российское авторство или соавторство. По суммарному вкладу в 1990-е и 2000-е годы Россия входила в десятку наиболее продуктивных в области НТ стран. Достаточно высокий уровень отечественных публикаций подтверждают соавторские связи со странами-лидерами: Германией (13.7 % публикаций), США (8.0 %), Францией (5.7 %). Производство нанопубликаций сконцентрировано в основных центрах академической и вузовской науки страны: Москва – 4816, Санкт - Петербург – 3771, Новосибирск – 1111, Черноголовка - 967, Екатеринбург – 475 публикаций.

Общесоциальная роль нанотехнологий

С. В. Лазарев¹, В. Н. Умников², А. Н. Царьков^2
1НейроЛаб, Москва,
²МОУ Институт инженерной физики, Серпухов, Россия

В мире практически одновременно наступило сразу две новых эры – эра нанотехнологий и эра экономики знаний. Наконаука и нанотехнологии сегодня интересны, тем, что как оказалось на наноуровне работают не только физика и химия, но и различные биосистемы. Развитие этого уровня всколыхнет развитие наук о жизни, что в итоге приведет за собой улучшение качества жизни. Нанонауки междисциплинарны. Это фактически прямой мост от химии и физики к биологии и медицине. ХХI век – век великого прорыва НТ за счет союза между физикой и биологией.

Синтез, свойства и модель образования надмолекулярных матриц кремнезема

Д. В. Карамышев
Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия

Среди известных в настоящее время минералов можно выделить ряд твердых веществ, не обладающих в привычном для нас понимании, кристаллической структурой. В широком спектре объектов, не проявляющих рентгеновской дифракции, выделяется тип твердых тел, обладающих надмолекулярной организацией. Наиболее известным представителем подобных трехмерно структурированных объектов является благородный опал. В тоже время элементы надмолекулярной организации выявлены во многих других природных объектах (стеклах, твердых углеводородах, коллоидах и т. д.). Несмотря на то, что в настоящее время экспериментально получают достаточно большое количество наноструктурированных веществ, ряд вопросов, связанных с определением условий их образования остается нерешенным, не существует и общепризнанной теории надмолекулярной организации вещества.

Возможности электрохимических методов формирования композиционных материалов на основе углеродного волокна

Л. А. Земскова, И. В. Шевелева, А. В. Войт, В. Ю. Глущенко, В. И. Сергиенко
Институт химии Дальневосточного отделения РАН, Владивосток, Россия

Электрохимический синтез наноразмерных частиц – быстро развивающаяся область. Использование проводящих углеродных материалов в качестве электродов для получения новых материалов различного функционального назначения служит основой для создания экологически чистых технологий, позволяющих в мягких условиях и при минимальных затратах ресурсов (энергии и реагентов) получать новые материалы. Перспективными в этом отношении представляются углеродные волокнистые материалы (УВМ), поскольку для них не требуется использования связующих при создании электродов, возможности многотоннажного производства УВМ значительно шире, а стоимость многократно ниже по сравнению с фуллеренами, нанотрубками и нановолокнами.

Промышленные технологии нанокомпозитных покрытий с низким коэффициентом трения, как пример внедрения инновационных разработок в серийное производство в России

Ю. В Агабеков, А. В. Федотов, А. М. Сутырин
НПФ «Элан-Практик» г. Дзержинск, Россия

В основу разрабатываемых НПФ «Элан-Практик» промышленных технологий многофункциональных нанокомпозитных (НК) покрытий положен PVD метод нанесения покрытий с использованием несбалансированных магнетронных распылительных систем (НМРС). Точный контроль и управление размером зерен очень важны для нанокомпозитных покрытий. В процессе магнетронного распыления многие основные параметры процесса оказывают существенное влияние на размер зерен покрытий, включая температуру подложки, плотность ионного тока, напряжение смещения, парциальное давление реактивного газа. В отличие от техник PECVD и дугового испарения реактивное магнетронное распыление является гораздо более гибкой и низкотемпературной технологией. Также, оно может быть легко воспроизведено в увеличенном масштабе для промышленного применения.

Разработка, апробация и перспективы развития программно-аппаратного нанотехнологического комплекса с удалённым доступом «Учебно-научная лаборатория технологии материалов и покрытий»

С. Б. Вениг, В. В. Кисин
Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского, Саратов, Россия

Традиционные методы обмена опытом, такие как публикация результатов в научных изданиях, конференции, выставки продолжают быть эффективным средством ускорения прогресса, но не в состоянии полностью соответствовать темпам развития науки в настоящее время. Более оперативными формами научного сотрудничества являются программы научного и мобильного образовательного обмена передовым опытом и достижениями современной науки. Для обеспечения возможности проведения работ в этом направлении при кафедре материаловедения, технологии и управления качеством факультета нано- и биомедицинских технологий Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского» в рамках инновационной программы приказом ректора была создана учебно-научная лаборатория технологии материалов и покрытий. В данной работе рассматриваются цели и задачи лаборатории, ее структура, состав и оснащение.

Системы визуализации и виртуального окружения в задачах нанотехнологий

С. В. Клименко, П. В. Фролов
Институт физико-технической информатики, Протвино

Научная визуализация - Scientific Visualization - развивает методы и средства понимания решаемых проблем за счёт привлечения способности человека видеть и понимать изображения. По Словарю Вебстера - слово "визуализация" - производное существительное от глагола - visualize - to form a mental image; picture in the mind. По мнению обывателя "увидеть, значит поверить", или "одна картинка стоит тысячи слов". В процессе развития визуализации как научной дисциплины и технологии анализа данных было осознано, что человек лучше всего понимает и проникает в суть исследуемого явления, когда он может "погрузиться в мир исследуемого явления", то есть, в пространство модели, и когда его "погружение" усиливается возможностью непосредственно манипулировать данными в пространстве модели. Так сформировалась технология виртуального окружения или виртуальной реальности, определяемая как "интерактивная трёхмерная графика в реальном времени, когда комбинируется специализированная технология отображения, погружающая пользователя в мир модели, с прямым манипулированием объектами этой модели".

Современное оборудование для анализа поверхности и наноразмерных структур

А. А. Шафоростов

Материалы с наноразмерной морфологией, характеризующиеся новым комплексом свойств, полученные разнообразными способами (на стадии синтеза или в процессе формирования изделия), созданы достаточно давно. Методы (напр., различные виды микроскопии), которые позволили увидеть структуру этих материалов, получили свое развитие в последние 20 лет и развиваются в настоящее время. В арсенале исследователей до последнего времени не было методов, позволяющих идентифицировать столь незначительные изменения – видели только конечный фактический результат, объяснить причину которого не было возможности.

Научно-техническая деятельность школьников в условиях интеграции основного и дополнительного образования

Жильцова¹ О. А., Самоненко² И. Ю., Самоненко² Ю. А.
¹ Московский институт открытого образования, Москва, РФ,
²Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Москва, РФ.

Традиционно школьное образование в России нацелено на освоение учащимися основ главных научных направлений естественнонаучной и гуманитарной сферы – тех основ, которые могут выступить научным базисом для изучения фундаментальных дисциплин вузовского образования. При этом в традиционных обучающих школьных программах, как правило, наибольшее внимание уделяется именно предметной стороне изучаемых в школе дисциплин, при этом наблюдается заметный дефицит в методологическом компоненте, и как результат – закономерные затруднения в практическом применении учащимися школьных знаний. Такая организация учебного процесса в школе приводит к возникновению еще одной важной проблемы, требующей скорейшего решения. А именно: старшеклассники в процессе выбора своей будущей профессии вынуждены опираться преимущественно на предметные знания, усвоенные в школе, на основании которых не просто сделать обоснованный выбор в профессиональном определении молодого человека. Особенно сложной следует признать в настоящее время проблему профессионального самоопределения молодых людей в сфере нанотехнологий.

Проблемы организации нанообразования в Республике Башкортостан

А. Н. Лачинов, Р. Б. Салихов
Башкирский государственный педагогический университет им. М.Акмуллы, Уфа, Россия

Создание национальной нанотехнологической сети (далее ННС) предполагает значительное увеличение кадрового обеспечения организаций и предприятий, работающих по каждому из тематических направлений ННС. Квалификация кадров должна определять и уровень проводимых исследований в этой междисциплинарной области, и качество производственных решений в области наноиндустрии. В настоящее время реализуется Программа развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года, предусматривающая «формирование условий устойчивого функционирования и развития системы подготовки, переподготовки и закрепления кадров для обеспечения эффективности исследований и разработок в области наноиндустрии». Согласно концепции образовательной деятельности ГК «Роснанотех» необходима поддержка перспективных образовательных проектов, направленных на развитие образовательного контента и современных образовательных технологий. К их числу могут быть отнесены проекты, связанные с поддержкой дистанционных форм обучения, с адаптацией зарубежных образовательных ресурсов, с разработкой и реализацией программ повышения квалификации для преподавателей вузов и других учебных центров, с ранней профессиональной ориентацией на уровне школьного образования и др.

Науковедческие аспекты, развития и организации образовательного процесса нанонауки и нанотехнологий

С. Ф. Забелин, А. А. Васильев, В. М. Трофимов
Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет им. Н. Г. Чернышевского, Чита, Россия

Современная методология развития нанонауки, ее специфика – междисциплинарность, наукоемкость, высокотехнологичность требует и новых, особых подходов к организации образовательного процесса и разработки программ, представляющих новые модели и методики обучения специалистов на всех уровнях профессионального образования. Рассматривая примеры разработок, их применения и решения задач по наносистемам, наноматералам и нанотехнологиям, обычно имеют дело с широким спектром порой не связанных между собой проблем в различных областях науки и техники, их рассматривают как частное понятие, конкретизированное применительно к решению поставленных научных и технологических задач. Однако, анализ большинства достижений фундаментальной и прикладной нанонауки, особенностей их конкурентных преимуществ для практического использования междисциплинарных результатов исследований и разработок по нанотехнологиям показывает целесообразность рассматривать их системно как совокупность единого научно-технического направления и, соответственно, с единой системой эффективной подготовки научных и практических специалистов в этой области знаний и технологий.

Механоактивация нанопорошков тяжелых сплавов системы W-Ni-Fe-Co

С. А. Тихомиров, Е. В. Евстратов
Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, Россия

Механическая активация в мельницах является наиболее распространенной операцией в механохимии из-за простоты проведения эксперимента и в связи с тем, что мельница является одним из самых распространенных аппаратов, в которых осуществляется механическое воздействие на вещество. Главной задачей измельчения является получение максимальной поверхности порошка при минимальных затратах энергии, задачей же активации является накопление энергии в кристаллах в виде дефектов или других изменений в твердом веществе, которые позволили бы снизить энергию активации последующего химического превращения вещества

Методика изготовления прекурсоров нанопорошков сплавов системы W-Ni-Fe-Co

С. А. Тихомиров, Е. В. Евстратов
Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, Россия

В последние годы ведутся интенсивные исследования по созданию тяжелых вольфрамовых сплавов с повышенным содержанием вольфрама и с матрицами, обеспечивающими высокую способность к локализации адиабатического сдвига, что позволяет повысить специальные свойства сплавов. Наиболее массовым видом применения тяжелых вольфрамовых сплавов является их использование для боеприпасов, и, прежде всего, сердечников бронебойных подкалиберных снарядов.

Электронно-лучевое борирование конструкционных сталей ультрадисперсными порошками

Т. А. Кукетаев, Л. М. Ким, А. Д. Тулегулов, А. С. Балтабеков, Б. С. Тагаева
Карагандинский государственный университет, Казахстан

В последние десятилетия активно развивается новая область нетрадиционных технологий модификации структуры и свойств материалов, основанных на обработке поверхности изделий концентрированными потоками энергии (КПЭ). В качестве КПЭ используются лазерное излучение, мощные (сильноточные) ионные пучки, потоки высокотемпературной импульсной плазмы, электронные пучки. При этом могут быть достигнуты экстремальные условия прохождения теплофизических и микрометаллургических процессов, приводящих к структурно-фазовым превращениям и изменениям свойств материалов, недостижимых традиционными способами их получения и обработки. Целью настоящей работы является проведение борирования конструкционных сталей с использованием ультрадисперсных порошков при облучении электронами.

Рефлектометрические исследования поверхности монокристаллического кремния и напыленной на нее нанопленки углерода

А. А. Кряжев
Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия

Для диагностики поверхностных изменений используется метод рентгеновской рефлектометрии. Данный метод основан на явлении полного внешнего отражения рентгеновских лучей от поверхности исследуемого материала. С помощью него можно определить шероховатость поверхности, а также оценить физические и геометрические свойства приповерхностных слоёв, что может быть полезно в технологии создания полупроводниковых приборов, где широко используется нанесение тонких плёнок из различных материалов на монокристаллические подложки. С помощью данного метода можно вести динамический контроль поверхностных изменений.

Проблемы нанообразования, как следствие общих проблем высшего образования России

¹Жабрев В.А., ²Марголин В.И.
¹ Институт химии силикатов РАН им. И.В. Гребенщикова, зам. директора по науке, чл.-корр. РАН, д.х.н.
² Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ", профессор, д.т.н.

Развитие современных технологий привело к тому, что в настоящий момент нанонаука настолько многовекторна, что потенциально можно развивать нанотехнологии и сопутствующие им научные и технические направления примерно по 1300 - 1500 векторам развития. Представляется достаточно очевидным, что одновременно осуществить качественный прорыв по всем направлениям и занять в них лидирующие позиции одной стране не под силу, какими бы амбициями она ни обладала и что бы по этому поводу ни говорили ее Сенат, Конгресс и лично господин Президент. И наличие 40 ударных авианосцев вряд ли в этом деле поможет. Российские ученые в большинстве своем это прекрасно понимают и пытаются разумно оценить свои возможности.

Концентрирование ультразвуковой энергии на наночастицах: медицинский аспект

А. Л. Николаев¹, А. В. Горин¹, В. Е. Божевольнов¹, Н. В. Дежкунов^2
1Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
²Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Метод ультразвуковой нанотерапии злокачественных опухолей, описанный в статье, отличается от описанных в литературе двумя положениями:
наночастицы и их агрегаты образуются непосредственно в опухоли из нетоксичного и нелекарственного вещества, введенного в кровоток в виде раствора;
воздействие ультразвука на опухоль, содержащую агрегаты наночастиц, приводит к эффектам, приводящим к торможению ее роста, а в некоторых случаях к полной ее ремиссии.

Углеродные наноструктуры во вспучивающихся покрытиях

^{1, 2}Шуклин С.Г., ²Бузилов С.В., ²Шуклин Д.С., ²Дидик А.А.
¹Филиал ОАО «СРЗ» КБ «Радиосвязь»
²ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет»

В данной работе исследовано влияние небольших добавок (до 5% вес.) углеродных металлсодержащих наноструктур, полученных карбонизацией гелей, содержащих ПВС и хлориды меди, никеля и кобальта, на процесс вспучивания модифицированных эпоксидных композиций (ЭК), а также на физико-механические и теплофизические свойства образующихся углеродных пен (пенококсов). Исходная эпоксидная смола для придания ей огнезащитных свойств модифицировалась полифосфатом аммония. В полученные смеси добавлялись продукты карбонизации гелей ПВС, обработанные при 450°С в течение 2 ч. Исследовались пенококсы, полученные из модифицированной смолы без добавки и с добавкой продуктов карбонизации гелей ПВС эпоксидные композиции с наноструктурами (ЭКНС).

Особенности синтеза строительных стеклокомпозиционных материалов на основе золошлаковых отходов ТЭС с применением наномодификаторов

Н. Н. Ефимов, Е. А. Яценко, В. И. Паршуков, А. С. Косарев, И. С. Грушко, Е. В. Чеботарева, В. А. Гузий, А. В. Рябова, В. А. Рытченкова
Южно-Российский государственный технический университет
(Новочеркасский политехнический институт)

Проведение исследований в области создания ресурсосберегающих технологий переработки золошлаковых отходов (ЗШО) тепловых электрических станций уже несколько лет являются тенденцией развития новых научных методов, как в российской, так и в мировой науке. Промышленные отходы представляют собой побочный продукт различного рода производств. До сих пор в производстве шлакоситаллов использовали металлургический шлак, т.к. он представляет собой сплав силикатов, обычных для химического состава ситаллов подобного назначения. Состав шлака, образующегося в результате сгорания твердого топлива ТЭС, несколько отличается от состава металлургического шлака. Такие шлаки, как правило, содержат большое количество вредных примесей, как для экологии, так и для эксплуатационных свойств шлакоситалла. Поэтому утилизация данного вида отхода является весьма непростой научно-технической задачей.

Наномодифицированные эпоксидные композиционные материалы строительного назначения

Т. А. Низина, П. А. Кисляков
Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева, Саранск, Россия

Фуллерены, углеродные нанотрубки, алмазоподобные и фуллереноподобные структуры обладают уникальными и существенно различными физико-химическими свойствами, что позволяет использовать их в качестве модификаторов полимерных связующих и получать на их основе композиционные материалы с широкими диапазонами значений различных свойств. Учитывая достаточно высокую себестоимость производства наноматериалов фуллероидного типа, исключительный интерес представляют именно те направления применения фуллероидов, в которых для достижения промышленно значимых макроэффектов достаточно использования этих наноматериалов в «гомеопатических» дозах.