Кілька років тому академік НАН України Борис Мовчан - засновник і перший директор Міжнародного центру електронно-променевих технологій (МЦЕПТ) Інституту електрозварювання ім. Є.Патона - висловив побажання щодо розвитку нанотехнологій в Україні: "...прилаштуватися хоча б у хвіст швидкого поїзда нанотехнологій, що вже рухається".
Що сьогодні можна сказати про розвиток нанотехнологій у країні? Це запитання стало "відправною точкою" нашої розмови з відомим ученим-матеріалознавцем Борисом МОВЧАНОМ.
- Примітно, що зараз іще більше говорять і пишуть про необхідність широкомасштабного застосування нанотехнологій у різних сферах практичної діяльності. Є державна цільова програма "Нанотехнології і наноматеріали" на 2010–
2014 рр.", розроблена Міністерством освіти і науки та Національною академією наук України. На цей час розпочато підготовку до розробки проекту Закону України "Про державне стимулювання розвитку вітчизняної наноіндустрії", який буде запропоновано для розгляду у Верховній Раді в другій половині 2014 р.
Разом з тим державні структури, відповідальні за розвиток інноваційної економіки в країні, не приділяють достатньо уваги організації невеликих інноваційних проектів (дослідження, розробка, дослідні зразки нової продукції), украй необхідних споживачам для початкового ознайомлення із пропонованою технологією і продуктом - з одного боку, і розробникам для попередньої оцінки можливого обсягу внутрішнього і зовнішнього ринку - з іншого.
Як відомо, у країнах, що розвивають нанотехнології, є багато малих підприємств різних форм власності та організаційної структури, які пропонують зразки нової продукції для наукових досліджень і практичного застосування в кількостях від кількох грамів з "експериментально" високою вартістю.
- Борисе Олексійовичу, на ваш думку, який базовий варіант нанотехнологій доцільно найближчим часом розвивати в Україні?
- Сучасні методи одержання вільних наночастинок і частинок у заданих матрицях (матеріалах) об'єднують у дві великі групи: хімічні і фізичні. Наприклад, хімічні реакції синтезу наночастинок необхідних форм і розмірів з окремих атомів і молекул у рідинах або випаровування вихідних речовин у вакуумі з подальшою конденсацією парової фази у вигляді наноструктур.
Слід зазначити, що деякі варіанти вказаних методів дозволяють регулюванням технологічних процесів одержання наноструктур формувати "негативні" наночастинки - нанопори, які є головним структурним елементом багатьох матеріалів. Наприклад сорбентів.
Нині, очевидно, доцільно намагатися розвивати кілька варіантів конкретних технологій і відповідних продуктів, розраховуючи на те, що найближчим часом ринок внесе свої корективи.
Інститут електрозварювання ім. Є.Патона пропонує подальше дослідження і розвиток електронно-променевих технологій випаровування речовин у вакуумі та одержання нових матеріалів з мікро- і нанорозмірною структурою.
- Розкажіть, будь ласка, коротенько, що таке електронно-променеві технології, і де вони застосовуються.
- Дослідження й розробки в галузі фізичних процесів електронно-променевого випаровування речовин було розпочато в Інституті електрозварювання ім.Є.Патона на початку 60-х років минулого століття.
- Чому саме в Інституті електрозварювання?
- На той час у лабораторіях багатьох країн фізики вже одержали випаровуванням у вакуумі тонкі металеві плівки з нанорозмірною товщиною, структурами й незвичайними властивостями порівняно з масивними матеріалами, а фахівці в Інституті електрозварювання робили лише перші кроки при зварюванні металевих матеріалів практично необмежених товщин, використовуючи електронний промінь як ефективне джерело концентрованого нагрівання у вакуумі. Тому при першій зустрічі Б.Патона і С.Корольова для обговорення можливостей зварювання та створення конструкцій у космосі торкнулися й завдань одержання нових металевих матеріалів і покриттів для аерокосмічного комплексу на базі двох електронно-променевих технологій: електронно-променевої плавки і рафінування металів та електронно-променевого випаровування й конденсації речовин у вакуумі.
Потім з'явилося кілька державних закритих проектів, спрямованих на розробку електронно-променевих технологій, обладнання, матеріалів і їх практичного застосування. У сучасній термінології це були проривні, інноваційні проекти, які виконувалися міждисциплінарними колективами.
До середини 80-х років нові технології, матеріали і півтора десятка промислових електронно-променевих установок, потужністю 250 кВт кожна, використовувалися у виробництві газових турбін різного призначення на заводах авіаційної, суднобудівної і газової промисловості СРСР. Зокрема, в Українській РСР на Південному турбінному заводі "Зоря" і СПБ "Машпроект" (м. Миколаїв).
Розробники технології у 1984 р. були удостоєні Ленінської премії (щоправда, закритої).
Технології, розробленій у колишньому СРСР, американські експерти 1993 р. дали таку оцінку: "…технологією, що становить інтерес для виробництва матеріалів і конструкцій, є технологія електронно-променевого фізичного осадження пари (EB-PVD). На цей час у США немає комерційного джерела цієї технології та обладнання.
Внаслідок великої комерційної зацікавленості США в технології EB-PVD для нанесення покриття на масивні матеріали й волокна було розроблено план для забезпечення доступу до спеціальних конструкцій українського обладнання. Будуть також отримані унікальні технології процесу EB-PVD, які принесуть виробникам США економічну вигоду.
План включає в себе створення групи організацій США, зацікавлених у технології EB-PVD, придбання конструкцій обладнання, технологій процесу і надання технічної допомоги з боку Інституту електрозварювання ім. Є.Патона (PWI), Україна; укладання контрактів з виробниками США для виробництва покриття загального призначення й покриттів на волокнах; встановлення обох систем у Пенсільванському університеті; задоволення потреб для розвитку групи; і передачу технології для виробництва виробів США.
Проект EB-PVD матиме глибокий вплив на сім галузей промисловості Північної Америки. До 2005 р. економічний ефект у США перевищить
7 млрд дол. через позитивний вплив на автомобільну, авіакосмічну, ядерну, медичну, електронну, текстильну промисловості й верстатобудування".
Подібну оцінку технології та обладнанню давали також американські журнали, на-приклад Aviation week (№10, 1993 р.) і Mechanical Engineering (том 117, №10, 1995 р.).
- Як склалася доля проривної технології після розпаду Союзу?
- З метою продовження розвитку електронно-променевих технологій EB-PVD у
1994 р. було створено державне госпрозрахункове підприємство "Міжнародний центр електронно-променевих технологій Інституту електрозварювання ім. Є.Патона Національної академії наук України" зі штатною чисельністю 30 осіб.
В основу діяльності МЦЕПТ було закладено інноваційний цикл: дослідження, розробка, нове обладнання, виготовлення дослідних зразків продукції для замовника. Тому в штаті центру були передбачені фахівці в досить широкому діапазоні їхніх кваліфікацій: від дослідників фізичних процесів випаровування й конденсації речовин до розробників технологічних процесів та обладнання, включаючи його складання з частин, виготовлених на наших підприємствах (вакуумні камери, механізми) або в Європі (вакуумна техніка, мікроелектроніка).
За минулі 19 років виконано значну кількість проектів освоєння EB-PVD з багатьма країнами. Початком активного міжнародного співробітництва можна вважати організацію у 1995-1996 рр. невеликих лабораторій EB-PVD у Пенсільванському університеті (США) і Пекінському університеті аеронавтики та астронавтики (КНР). Потім співробітництво поширилося на дослідницькі центри й промислові підприємства США, Китаю, Індії, Канади. Нині у цих країнах працюють 11 електронно-променевих установок. Через чотири місяці їх буде 13. У січні 2014 р. у КНР почнуть діяти ще дві установки.
За даними національного бізнес-рейтингу за 2010 р., МЦЕПТ визнано "Державним підприємством-2010" за напрямом "Дослідження і розробки в галузі природничих наук" (5-те місце серед понад 300 тис. підприємств України). У 2011-2012 рр. МЦЕПТ посідає 18-те місце (срібний рейтинг).
На жаль, за майже 20-річний період МЦЕПТ не мав реальних замовлень усередині України. Нині обговорюється програма співробітництва для розвитку електронно-променевої технології на Державному підприємстві науково-виробничого комплексу газотурбобудування "Зоря"-"Машпроект" (м. Миколаїв) і АТ "Мотор Січ" (м. Запоріжжя).
МЦЕПТ орієнтований на інноваційні розробки наноструктурних функціональних матеріалів для машинобудування, медицини (фармації) та екології (екологічний каталіз).
- Свого часу ви звернули увагу на перспективність застосування електронно-променевої технології в медицині, зокрема при створенні нових лікарських препаратів. Очевидно, йдеться про так звані нанопрепарати? Наскільки відомо, в галузі нанофармакології та створення ліків з новими властивостями українські вчені досягли вражаючих результатів. Але продовження досліджень гальмується через відсутність коштів, та й раніше ці роботи часто проводилися, так би мовити, на громадських засадах. Водночас у розвинених країнах подібні дослідження проплачують фармкомпанії. Щось змінилося на цей час?
- Система залишилася колишньою. Збільшилася тільки кількість членів нашого "клубу любителів електронно-променевої технології". Тобто весь цей час ми співпрацювали з колегами з медичних університетів та академічних інститутів Києва, Харкова, Львова, Полтави в режимі "вільних художників". Центр виготовив зразки понад 20 порошкоподібних лікарських субстанцій з наночастинками срібла, міді й заліза для "конструювання" і розробки нових лікарських форм.
На сьогодні вже отримано п'ять патентів України та один патент Росії.
- Фармвиробники цікавляться вашими розробками?
- Я пропонував деяким нашим виробникам ліків розглянути можливість їх виробництва, але діставав ухильну відповідь, зміст якої такий: гроші можна заробляти і без інновацій.
- Повертаючись до алегорії, що пролунала на початку цього інтерв'ю, останнє запитання: поїзд уже пішов, видно тільки його хвіст. Що робити?
- Наздогнати. Вскочити на ходу у загальний вагон науково-технічного й економічного прогресу і зайняти ще вільне місце України. Звісно, для цього необхідні активні невідкладні дії держави щодо організації й підтримки окремих інноваційних проектів з різними формами власності та обсягами фінансування.
Для довідки. Нанотехнологія є сучасним комплексом наукових знань, способів і засобів спрямованої і регульованої збірки (синтезу) з атомів і молекул матеріалів і виробів, елементи структур яких мають розміри менше ніж 100 нанометрів. Приміром, сучасна мікроелектроніка базується на тонкоплівкових матеріалах з подібною нанорозмірною структурою. "Нано" - грецьке слово, що означає "карлик". Один нанометр дорівнює одній мільйонній частці міліметра. Середня товщина людської волосини дорівнює 50 тис. нанометрів.
Розвиток нанотехнологій відбувається на стику різних наук і вимагає міждисциплінарних підходів до організації праці дослідників і розробників, а також, звісно, відповідного фінансування, глобальні обсяги якого вже обчислюються мільярдами і яке здійснюється, як правило, державою і приватними компаніями.