Введение
Последние годы ознаменовались развитием новых направлений в науке и технике, одними из которых стали нанотехнологии. Эта молодая область науки и техники, перспективы результатов ее развития для нашей цивилизации грандиозны. Нанотехнологии, по мнению специалистов, определят развитие в ХХI веке практически всех областей человеческой цивилизации: техники, медицины, освоения космоса и т.д.
Развитие нанотехнологий в Российской Федерации является одним из приоритетных направлений науки и техники. В послании к Федеральному Собранию РФ 26.04.2007 г. Президент РФ В.В. Путин подчеркнул: «Нанотехнологии уже становятся ключевым направлением развития современной промышленности и науки. На их основе в долгосрочной перспективе мы в состоянии обеспечить повышение качества жизни наших людей, национальную безопасность и поддержание высоких темпов экономического роста» [1].
В докладе Министра образования и науки Российской Федерации А.А. Фурсенко на заседании Правительства Российской Федерации «О научном и организационном обеспечении развития наноиндустрии в Российской Федерации» 17 января 2008 г. [2] была отмечена роль нанотехнологии в современном мире: «Нанотехнологии наряду с информационными и биотехнологиями являются фундаментом научно-технической революции в ХХI веке, одним из перспективных и востребованных направлений развития науки, технологий и промышленности в индустриально развитых странах».
Развитие сферы нанотехнологий и наноматериалов характеризуется междисциплинарным характером исследований, широким взаимопроникновением идей и разработок, интеграцией материалов, методов и процессов, мультиаспектностью потенциальных прикладных применений полученных результатов в различных отраслях и секторах экономики.
Специфическая особенность нанотехнологий состоит в том, что она носят явно выраженный межотраслевой характер. С одной стороны, решение многих проблем нанотехнологий требует совместной деятельности физиков, химиков, математиков, биологов, специалистов в области вычислительной техники и др. (Рис. 1) [9]. С другой стороны, одно и то же явление может быть использовано в различных отраслях: информационно-телекоммуникационные технологии, медицина, фармакология, производство новых материалов, сельское хозяйство, экология и многое другое. Только широкий междисциплинарный взгляд дает понимание того, чего в принципе возможно и хотелось бы достичь. Здесь первостепенное значение приобретает проектирование будущего.
Рис 1. Межотраслевой характер развития нанотехнологий. Наглядную интерпретацию межотраслевого характера нанотехнологии привел в своем выступлении директор РНЦ «Курчатовский институт» член-корр. РАН М.В.Ковальчук 5 декабря 2008 года на пленарном заседании Международного форума по нанотехнологиям [3].
300 лет назад, отметил он, природа была едина и неделима. Тогда был один тип ученого – естествоиспытатель. Для изучения явлений природы начали её делить на сегменты: физика, химия, биология и т.д. За сотни лет мы создали сотни наук, тысячи специальностей. На базе этих узкоспециализированных наук построена современная цивилизация. Узкоспециализированная система науки предопределила отраслевой характер экономики. В конце ХХ века бурное развитие получили информационные технологии, которые имели принципиально иной характер и играли надотраслевую роль, проникая практически в каждую отрасль. Такой же межотраслевой характер имеют и нанотехнологии, объединяя многие отрасли знаний на молекулярном уровне.
Нанотехнологии возвращают нас к единству природы, но на более высоком уровне – на уровне знаний, который предполагает:
• Переход к наноразмерам.
• Переход к конструированию по принципу «снизу-вверх».
• Сближение неорганической науки с органикой.
Выполнение перечисленных работ требует междисциплинарного уровня знаний.
На этапе перехода от "микро" к "нано", требующего огромного научного задела, экономического потенциала и высокообразованного кадрового обеспечения в качестве стимулирующего фактора в отношениях между различными государствами или фирмами на мировом рынке товаров и услуг будет являться фактор абсолютного превосходства над конкурентом.
Научные разработки в области нанотехнологий, имеющие значительный спрос и востребованные на рынке инноваций, формируют наноиндустрию. К ней можно отнести те производства, продукция которых обладает свойствами, определяемыми наноразмерным уровнем соответствующих систем. Готовность государства и бизнеса поддержать нанотехнологические разработки связана с высоким уровнем ожидаемых от наноиндустрии результатов.
Одним из перспективных направлений создания новейшей индустрии систем безопасности является использование инновационных достижений в области нанотехнологий, наноматериалов и наносистем. Современные достижения в области наноматериалов и нанотехнологий открывают новые возможности для существенного повышения (в десятки раз) тактико-технических характеристик технических средств и систем безопасности, повышения эффективности защиты объектов и выполнения ряда других функций государственного значения.
Развитие нанотехнологий может дать существенные преимущества государству, обладающему этими технологиями, в военной и оборонной областях. Системы безопасности, ориентированные, главным образом, на выполнение защитных функций, используют достижения военной нанотехнологии. В настоящее время военные исследования в мире ведутся по шести основным направлениям [4]:
технологии создания и противодействия «необнаруживаемости»,
энергетические ресурсы,
самовосстанавливающиеся системы (например, позволяющие автоматически восстанавливать поврежденную поверхность устройства или изменять её цвет),
связь,
создание микроминиатюрных устройств военного и специального назначения,
устройства обнаружения химических и биологических загрязнений.
Системы, созданные на основе использования нанотехнологий и наноматериалов, приобретают новые свойства в связи с особенностями процессов, протекающих на уровне «наномира». Наиболее характерными проявлениями "наномира" даже по сравнению с объектами с микроскопическими характеристическими размерами следует признать:
• высокую "полевую" (электрическую, магнитную) активность и "каталитическую" (химическую) избирательность поверхности ансамблей на основе наночастиц;
• появление нетрадиционных видов симметрии, особых видов сопряжения границ раздела и конформаций, в том числе, с динамически перестраиваемой структурой;
• особый характер протекания процессов передачи энергии, заряда и конформационных изменений, отличающихся низким энергопотреблением, высокой скоростью и носящих признаки кооперативного синергетического процесса;
• доминирование над процессами искусственного упорядочения явлений самоупорядочения и самоорганизации,
• отражающих проявление эффектов матричного копирования и особенностей синтеза в условиях, далеких от равновесных.
В нашей стране предпринимаются конкретные шаги в направлении развития нанотехнологий и их практическом применении, в том числе в системах безопасности. Ускоренное развитие работ в области нанотехнологий и наноматериалов призвано обеспечить реализацию стратегических национальных приоритетов Российской Федерации, изложенных в Основах политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 года и дальнейшую перспективу: повышение качества жизни населения; достижение экономического роста; развитие фундаментальной науки, образования и культуры; обеспечение национальной и экономической безопасности страны. Для достижения стратегической цели должны быть решены следующие стратегические задачи:
обеспечение снижения уровня угроз террористических актов, техногенных катастроф и других факторов неблагоприятных внешних воздействий путем широкого внедрения специальной наносистемной техники;
повышение уровня экологической безопасности и комфортности среды обитания за счет применения наносистемной техники для мониторинга и защиты окружающей среды.
В перечне приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации, утвержденном Президентом Российской Федерации 21 мая 2006 г. № Пр-843 [5], выделено направление, нацеленное на совершенствование систем безопасности - «Безопасность и противодействие терроризму».
В перечне критических технологий Российской Федерации, утвержденном Президентом Российской Федерации 21 мая 2006 г. № Пр-843 [6], обозначены направления, связанные с технологиями в области систем безопасности. В первую очередь это - «Технологии обеспечения защиты и жизнедеятельности населения и опасных объектов при угрозах террористических проявлений», а также «Технологии обработки, хранения, передачи и защиты информации», «Нанотехнологии и наноматериалы». Федеральная целевая программа «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2010 годы», утвержденная постановлением Правительства в Российской Федерации от 2 августа 2007 г. № 498 [7], в числе приоритетных закрепила тематическое направление деятельности национальной нанотехнологической сети – «Нанотехнологии для систем безопасности». Это окончательно и однозначно указывает на необходимость использования достижений нанотехнологии в системах безопасности.
Государственная поддержка наноотрасли в Российской Федерации продолжается. В начале 2008 года приняты две крупные программы – «Программа развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года» и федеральная целевая программа «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2010 годы». Большую роль играют нанонаука и нанотехнологии в принятой 27 февраля 2008 года правительством РФ «Программе фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2008-2012 годы».
Тематическое направление «Нанотехнологии для систем безопасности» является новым этапом современного развития науки, техники и образования и базируется на объединении усилий специалистов в области систем безопасности и в области нанотехнологий.
Совсем недавно технические средства и системы безопасности представляли собой новое направление в науке и технике, родоначальником которого стал ФЦНВТ ФГУП «СНПО «Элерон» Росатома. Коллективом предприятия под руководством заслуженного деятеля науки и техники, д.т.н., профессора Евгения Трофимовича Мишина за 45 лет разработаны и созданы несколько поколений широкого спектра технических средств и систем безопасности с уникальными для своего времени характеристиками [8].
Дальнейший прогресс в этой отрасли и создание новейшей индустрии систем безопасности, адекватных современным угрозам, невозможен без использования инновационных достижений в области нанотехнологий, наноматериалов и наносистем, которые могут существенно повысить тактико-технические характеристики технических средств и систем безопасности. Указанные инновационные достижения базируются на использовании результатов фундаментальных исследований, выполненных институтами Роснауки, теоретически и экспериментально подтверждающих принципиальную возможность реализации поставленных целей. Современные достижения в области наноматериалов и нанотехнологий открывают новые возможности для повышения эффективности защиты объектов и выполнения ряда других функций государственного значения.
Индустрия безопасности – сфера приложения последних достижений в области нанотехнологий и наноматериалов, что определяется постоянными усилиями в противоборстве нападающих и защищающихся сторон. Научно-технический прогресс перевел многие аспекты противоборства в инновационную плоскость, где подавление усилий противника осуществляется созданием новых, неизвестных этому противнику, материалов, устройств или систем на базе нанотехнологий.
Полный реферат в прикрепленном файле... |
