Немецкие ученые поделились с "Итогами" секретами воплощения в жизнь самых сумасшедших идей
По самым различным оценкам, объем мирового рынка технологий, основанных на применении наноматериалов, к 2010 году достигнет 220 миллиардов евро. Уже сегодня ученые разных стран ломают голову над тем, как сократить время между сенсационным открытием и его технологическим воплощением в виде серийного продукта. Рецепт успеха здесь один - тесная связь науки и бизнеса.
Нередко интересные научные наработки навсегда остаются лишь в чертежах. Не заметили, вовремя не оценили, поленились. С таким "разбазариванием идей" категорически не согласны мириться экономные немцы. Репортеры "Итогов" стали первыми из российских журналистов, кто попал в святая святых германской высокотехнологичной компании "Эвоник". В небольшом городке Марль под Дюссельдорфом располагается центр технологий и инноваций "Креавис". Здесь любая креативная научная идея превращается в серийное изделие примерно за три года. Опыт немцев весьма любопытен, особенно если учесть, что в России только-только начинает налаживаться кооперация науки и бизнеса.
От А до Я
- Наш проект так и называется - "Наука - бизнесу" и воплощает в жизнь концепцию быстрого доведения идеи или изобретения до производства готового продукта или внедрения технологии, - рассказывает один из руководителей центра доктор Патрик Мулак. - Именно поэтому всю научно-исследовательскую опытную деятельность вплоть до пилотного производства мы сконцентрировали в одном месте. А разместив мозговой центр на территории одного из самых больших химпарков Европы, мы получили возможность, как говорится, "не отходя от кассы" проводить испытания новейших материалов.
Как же действует цепочка? В научном центре ведутся около трех десятков проектов. Среди них, например, исследования в области тонкой химии, высокотехнологичных полимеров, лакокрасочных покрытий, биодобавок, фармацевтики и косметологии и т. д. В каждом из подразделений компании имеются так называемые проектные бюро, где собраны сотрудники, предлагающие по своим направлениям креативные решения неких научных наработок. Идеи стекаются в мозговой центр - "Креавис", где около двухсот специалистов оценивают перспективы выхода на рынок той или иной технологии. Компания сама решает, стоит ли вкладывать средства в тот или иной проект, и если стоит, то сколько именно. К примеру, специалисты из подразделения лаков и красок предложили не имеющее аналогов покрытие. Тут же изучается рынок с целью узнать, может ли новинка занять на нем свою нишу. Если да, начинает разрабатываться технология производства. Затем следуют испытания, после чего запускается пилотное производство. Если же за отведенное время (обычно это три года) продукт не выводится на рынок, исследование объявляется бесперспективным и сворачивается. Нас, естественно, знакомили с удачными разработками, которые решено продвигать на рынок.
Ноу-хау
Обобщенное понятие "нанотехнологии" объединяет различные инновационные идеи и продукты, общим знаменателем которых являются структуры размером менее 100 нанометров. Представьте себе разницу между футбольным мячом и земным шаром. Такая же разница существует между наночастицей и футбольным мячом. В "Креависе" сегодня ведутся разработки в области микроэлектроники, органической химии, косметологии, медицины, исследуются новые полупроводники и источники возобновляемой энергии, свойства биоматериалов. К примеру, пару лет назад специалисты создали новейшее покрытие для отделки помещений, которое не пропускает воду, может "дышать" и не горит. Этот не имеющий аналогов материал назвали "гибкой керамикой". Главный технолог производства доктор Франк Вайнельт делится с "Итогами" секретом успеха: "Мы придумали нанести на нетканый полимер суспензию, состоящую из ультрадисперсного диоксида кремния и сложного оксида алюминия. Затем этот "пирог" отправлялся в печку, где обжигался при температуре 350 градусов. В итоге мы получили обои с нанесенной керамикой. Сам по себе нетканый полимер пропускает воздух и воду. А суспензия наделила теми же свойствами всю структуру "гибкой керамики". Добиться этого исследователям удалось, изменив свойства материала на наноуровне и получив нужные термомеханические характеристики.
Параллельно с этими разработками ученые решили применить данный материал в другом качестве. Они выяснили, что исходный материал для "гибкой керамики" - нетканый полимер - не проводит электрический ток, а потому может использоваться как изолятор. Решили попробовать применить этот материал в качестве сепаратора (разделителя) в литий-ионных батареях. "Были случаи, - рассказывает доктор Герхард Херпель, - когда мобильные телефоны вспыхивали в руках владельцев из-за некачественных источников энергии". Основная опасность исходила от пластикового разделителя между катодом и анодом. Когда батарейка перегружена, скажем, отказала электроника, а энергия все продолжает поступать в ее накопитель, пластик не выдерживает, плавится, катод соприкасается с анодом - в итоге следует короткое замыкание и микровзрыв. Сепаратор из нетканого полимера при любых условиях не позволит соприкоснуться катодам и анодам. Даже если в батарею вбить гвоздь, то наночастицы материала сработают так, что кислород не пройдет сквозь отверстие. Такая батарейка выглядит, как сэндвич, завернутый в специальную пленку из оксида алюминия.
Эксперты подсчитали, что к 2015 году емкость рынка гибридных батарей составит во всем мире 7,4 миллиарда евро. Потому здесь и решили наладить их производство. Точно известно, что срок службы таких батарей составит 60 лет. Работать они смогут и в холод, и в жару. Кстати, ученые не скрывают, что дело не ограничится батарейками для телефонов и портативных компьютеров. Уже сегодня специалисты из Германии близки к созданию полноценного электромобиля на литий-ионных батареях. "Надеемся, что в следующем году мы представим прототип устройства на всеобщее обозрение. Это будет электромобиль с двигателем мощностью 178 лошадиных сил!" - говорит Херпель.
В соседнем корпусе научного центра руководитель производства Торстен Янг показал нам, как идет работа по созданию уникального композиционного наноматериала, превышающего по прочности сталь. Ученые занялись этой темой, чтобы решить проблему так называемых сот, применяемых в авиаконструировании. "Соты обладают вертикальной жесткостью, однако неустойчивы к боковым нагрузкам, - объясняет Торстен Янг. - Мы же создали такой материал: взяли раствор жидкости мономера, который обычно применяется при получении "органического стекла" - полиметилметакрилата. Это высокомолекулярное соединение образуется в результате радикальной полимеризации метилового эфира и метакриловой кислоты. Внутри этого "сиропа" есть вспенивающий агент - изопропиловый спирт. На выходе мы получаем плиту, напоминающую мелкоячеистый пенопласт. Преимущества такого материала в том, что он по всей плоскости имеет одинаковую жесткость, обладая при этом гибкостью. А в составе композита, например углепластика, он обладает невероятной прочностью". Это разработка будущего, которая востребована уже сегодня. Например, некоторые силовые элементы новейшего аэробуса А380 делаются именно из такого материала.
Разведка боем
Когда после посещения научного центра мы говорили с генеральным директором "Эвоник Химия" Эдуардом Альбрехтом, он так сформулировал нам стратегию компании: "Сегодня везде, куда бы вы ни посмотрели, используются нанотехнологии. Есть два подхода в работе над созданием наноматериалов. Первый - это метод испытаний, на которые может уйти не один десяток лет. Второй - работа непосредственно в структуре материала, когда ты знаешь, какие связи надо отрегулировать, чтобы получить нужные физические свойства. Если мы заходим в тупик, то, чтобы не терять время, просто останавливаем исследования и беремся за новое, более перспективное направление. Наука развивается активно, а чтобы выдержать конкуренцию, надо все время придумывать что-то новое. И самое главное - довести ноу-хау до конечного потребителя".
И тут российским исследователям может пригодиться опыт немецких коллег. В чем основная наша проблема? В очень долгом процессе получения готового продукта. "Конечно, в разработке и внедрении нанотехнологий в биологию и медицину, а также в бытовую сферу Россия отстает от ведущих стран Запада, - говорит доктор физико-математических наук, профессор Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН, руководитель регионального центра "Нанотехнологии для биологии и медицины" Георгий Зегря. - Преодолеть это отставание можно только при объединении усилий ведущих НИИ как в области физики и технологии наноструктур, так и в области биологии и медицины. Очевидно, что такая кооперация должна возникнуть в первую очередь в крупных научно-промышленных центрах, где возможно формирование оптимальной цепи: запрос - фундаментальные научные исследования - разработка технологий, методов и приборов - апробация - опытно-промышленное и промышленное производство". Например, хорошие условия для формирования научно-производственного комплекса по проблеме "Нанотехнологии для биологии и медицины" сложились на северо-западе страны. Но думать надо не только о том, чтобы догнать иностранных коллег. "Несомненно, компания "Эвоник" - один из лидеров в области промышленных нанотехнологий, - считает Евгений Гудилин, доктор химических наук, профессор химического факультета МГУ. - Разработки немецких коллег являются улучшением ранее известных решений и демонстрацией тех новаций, которые можно привнести в нашу жизнь. В то же время, думаю, нанотехнологии способны и на большее".
Однако правда и в том, что наши научные центры ориентируются сегодня на разработки более "интеллектуальные" - они касаются таких областей, как электроника и информационные технологии, медицина, космос, водородная энергетика, топливные элементы. А может, для начала попробовать заняться кооперацией, как это сделали в Германии? В конце концов, у нас существуют государственные структуры, которые должны заниматься нанотехнологиями, и именно им предстоит оценить критерии потенциальных партнеров и начать с ними работать. А частный капитал сам решит, интересно ли ему вложение денег в те или иные разработки.
Марль - Москва
