Материал: Менеджмент и маркетинг

3.3.Наноматериалы

Впредлагаемой концентрической модели рынка нанопродуктов центральное положение занимают наноматериалы, которые являются ядром рынка нанотехнологий. Это вещества наноразмера, которые требуют дальнейшей обработки, добавления других материалов или дополнительных затратдлясоответствияпредполагаемому целевому назначению.

Вразработанном классификаторе вещество или объект считается наноматериалом, если удовлетворяет следующим условиям:

– имеет размеры или свойства наноуровня;

–по меньшей мере один из внешних размеров в диапазоне наноуровня (т.е. менее 100 нм);

–внутренние структуры (например, кластеры, кристаллиты или молекулы) в диапазоне 1–100 нм;

–составные элементы наноразмера (например, нанокомпозиты);

–структуры или характеристики, разрабатываемые на молекулярном или наноуровне;

–не продуцируется живыми организмами в конечной форме;

–требует дальнейшей обработки, добавления других материалов или дополнительных затрат для соответствия предполагаемому целевому назначению.

В качестве веществ или объектов наноуровня, не относящихся

кнаноматериалам, можно назвать:

–нанобиокатализаторы, такие как энзимы (продуцируемые естест-

венным образом или синтезируемые);

– наносенсоры и другие устройства наноуровня, которые не реагируют на внешнее воздействие (свет, магнитное излучение, другие типы энергии из внешних источников), а активно генерируют сигнал.

Вданном классификаторе наноматериалы делятся на пять групп,

взависимости от их морфологии и физических свойств. Некоторые из этих категорий в определенной степени перекрываются, особенно если речь идет о покрытиях с наноструктурой и монолитах, с одной стороны, и нанокомпозитах – с другой. В данном случае различие заключается в том, что покрытия с наноструктурой и монолиты имеют один (наноразмерный) компонент, а нанокомпозиты состоят из двух или более разрозненных компонентов (один из которых имеет размер наноуровня). На рис. 3.2 представлены результаты проведенной сегментации наноматериалов.

66

НАНОМАТЕРИАЛЫ

Рис. 3.2. Структура сектора «Наноматериалы»

В табл. 3.1 дается краткая информация о каждом из сегментов.

Источник – ВВС Research.

67

Твердые наночастицы

Наиболее существенный рост в сегменте «Твердые наночастицы» в категории «материалы, находящиеся в разработке», ожидается в субсегменте квантовых точек, дендримеров, полимерных наночастиц, наночастиц оксида церия, а также наночастиц титаната и никеля.

Также ведется разработка средств на основе наночастиц лантана, предотвращающих рост водорослей; перезаряжаемых литий-ионных батарей, произведенных с использованием электродного материала типа шпинели на основе титаната лития; приборов позитронно-эмис- сионной томографии с использованием молекулярных биопрепаратов для формирования изображения.

Наночастицы, используемые в качестве средств доставки лекарственного вещества к месту действия, включают неорганические наночастицы, наночастицы липидов и дендримеры. Их производство связано с продолжительными клиническими исследованиями и длительным процессом получения необходимых разрешений.

Рис. 3.3. Твердые наночастицы, находящиеся в стадии разработки

Аптамерные комплекты, применяемые в области протеомики, только начинают проникать на рынок капиллярных инструментов для системы жидкостной хроматографии высокого разрешения (ЖХВР).

68

Возможно, со временем это производство образует свой субсегмент рынка капиллярной ЖХВР.

Люминофоры, легированные редкоземельными элементами, и квантовые точкипостепеннозавоевывают рыноксверхъяркихсветодиодов.

Это лишь некоторые примеры разрабатываемых твердых наночастиц. На рис. 3.3 показаны находящиеся в стадии разработки твердые наночастицы по секторам наноиндустрии.

Полые наночастицы

Как показывает анализ категории «применения, находящиеся в стадии разработки», лучшие перспективы имеют устройства на основе полевой эмиссии, как плоскопанельные дисплеи, так и осветительная аппаратура, поскольку уже к 2009 году имелись опытные образцы этих устройств. Среди вариантов применений, находящихся на стадии разработки, наибольшую долю рынка займут устройства на основе полевой эмиссии, где используются нанотрубки при производстве дисплеев.

Начинается коммерциализация производства нанотрубок, фуллеренов, нанокапсул с антиоксидантными свойствами для создания средств доставки лекарственных препаратов к месту действия, так же как и создание этих средств на базе твердых наночастиц. Развитие производства нанотрубок с антиоксидантными свойствами важно для двух секторов индустриального кольца: «Медицина и биотехнологии» и «Обрабатывающая промышленность», где производится соответствующее медицинское оборудование и приборы.

Ожидается также, что и батареи на основе «нанорогов», использующиеся для имплантатов в медицинских целях, будут коммерциализированы; из-за стремительного развития рынка батарей, использующихся в имплантатах, и поздней коммерциализации доля батарей на основе «нанорогов» будет незначительна.

Постепенно проникают на рынок волокна, произведенные на основе углеродных нанотрубок.

Предполагается, что, когда на дорогах начнут появляться автомобили на основе топливных элементов и с двигателями внутреннего сгорания на основе водорода, начнет развиваться рынок мобильных резер- вуаров-хранилищ водорода.

Однако углеродные нанотрубки являются лишь одной из многих других технологий, таких как металлогидриды, цеолиты и полимерная пена, конкурирующих за право снабжать этот рынок. Но ввиду сущест-

69

вующих барьеров коммерциализации они вполне могут поделить между собой этот пока еще небольшой рынок, который по всем ожиданиям будет интенсивно развиваться в ближайшие годы.

Нанотрубки могут быть с наибольшей вероятностью коммерциализированы в качестве компонентов традиционных кремниевых интегральных схем (в качестве связующих средств, выступающих в роли сквозных соединений между слоями микросхемы). Эти связующие средства нельзя назвать значительным достижением, хотя они могут существенно снизить стоимость микросхем благодаря улучшению их технических характеристик. Коммерциализацию других применений нанотрубок в области производства полупроводниковых материалов, таких как производство транзисторов на основе нанотрубок, следует ожидать после 2015 года.

На рис. 3.4 показаны находящиеся в стадии разработки полые наночастицы по секторам наноиндустрии.

Рис. 3.4. Полые наночастицы, находящиеся в стадии разработки

Наноразмерные тонкие пленки

В категории «применения, находящиеся в стадии разработки», сегмента наноразмерных тонких пленок развивается производство углеродных нанотрубок для прозрачных электродов, ЖК-дисплеев, солнечных элементов, OLED-дисплеев и других электронных устройств. Если углеродные нанотрубки будут составлять около половины стоимости

70