Менеджмент и маркетинг учебное пособие

–внедрение технологии самосборки наночастиц в традиционные процессы производства микросхем;

–повышение емкости запоминающих устройств.

Foresight Nanotech Institute. По оценкам института, нанотехнологии способны наиболее существенно повлиять на такие отрасли, как:

–химическая промышленность и производство разнообразных материалов (катализаторов, материалов для мембран и фильтров, лакокрасочных покрытий, абразивов, смазочных истроительныхматериалов);

–медицина и фармакология (лекарства и средства их адресной доставки внутри организма, диагностика, протезирование);

–автомобилестроение (конструкционные материалы, лакокрасочные покрытия, датчики, дисплеи, катализаторы, фильтры, аккумуляторы и другие компоненты автомобиля – всего порядка пяти нанотехнологических применений);

–аэрокосмическая и оборонная промышленность (конструкционные материалы, лакокрасочные покрытия, топливо, электронные и электромеханические системы, системы вооружения, средства разведки, «умная» униформа, средства жизнеобеспечения);

–информационная технология и телекоммуникации (фотолитография, электроника и оптоэлектроника, квантовые вычисления, беспроводные технологии, оптический перенос);

–энергетика (топливные элементы, солнечные батареи, аккумуляторы, источники света, высокоэкономичные приборы и устройства).

Предлагается выделить четыре основные области применения наноматериалов и нанотехнологий:

1) создание конструкций и структурных элементов широкого круга изделий машиностроения и строительства зданий и сооружений, обладающих характеристиками, недостижимыми при использовании обычных конструкционных материалов;

2) изготовление электронных и электротехнических устройств обработки информации, генерации и накопления электроэнергии на основе новых физических (в том числе квантовых) принципов;

3) биомедицинские применения, включая генетические исследования и терапию, иммунологию, формирование изображения и анализ трехмерных биологических структур, инвитро-синтез и выделение белковых структур с требуемыми свойствами с использованием наночастиц, поверхностно активированных функциональными группами ДНК и т.п.;

61

4) высокоэффективный каталитический крекинг тяжелых углеводородов, каталитические мембраны топливных элементов и другие каталитические и ферментативные производства широкого круга органических растворителей и синтетического топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Обобщая существующие подходы к сегментации рынка нанопродуктов, важно отметить две закономерности:

1)во всех случаях делается попытка выделить собственно нанопродукты/наноматериалы (имеющие наноразмеры) и производные (вторичные) нанопродукты, созданные на основе или с использованием нанотехнологий;

2)все ведущие аналитические компании дополнительно определяют основные сферы деятельности, где наиболее быстро и масштабно

внастоящее время используются нанотехнологии.

Таким образом, разработанная концентрическая модель рынка нанопродуктов (рис. 3.1) базируется на использовании понятия «нанопродукт» в двух смыслах: нанопродукт как собственно наноматериал (или первичный нанопродукт) и нанопродукт как конечный продукт или полуфабрикат, созданный с использованием нанотехнологий (вторичный нанопродукт).

Рис. 3.1. Концентрическая модель рынка нанопродуктов

62

Всоответствии с этим выделяется ядро рынка – наноматериалы

итехнологии их получения, которые составляют научно-технологичес- кую основу рынка. Специальное оборудование и приборная база являются обеспечивающей оболочкой ядра.

Вокруг ядра и его оболочки расположено так называемое индустриальное кольцо, в котором создаются полуфабрикаты и готовая продукция, как правило, для промышленного использования. Индустриальное кольцо многократно увеличивает рыночный потенциал ядра

иего оболочки. Оно создает условия для массового спроса со стороны целевой группы конечных потребителей – физических лиц.

Индустриальное кольцо предлагается разделить на четыре сектора в соответствии с наиболее значимыми сферами применения нанотехнологий. Этими секторами в настоящее время являются медицина и биотехнологии, энергетика, электроника и ИТ, а также обрабатывающая промышленность и прочие сферы применения. Индустриальное кольцо окружено потребительским кольцом, в котором производятся продукты, предназначенные для массового потребления.

Таким образом, в ядре рынка создается первичный нанопродукт, который затем используется в качестве сырья или компонента при производстве продукции в индустриальных секторах и потребительском кольце (при создании вторичного нанопродукта). Данное разграничение позволяетболееточно оценитьреальныеразмерырынка нанопродуктов.

Представленная концентрическая модель отражает стадию зарождения, на которой сейчас находится рынок нанопродуктов. По оценкам ведущих мировых аналитических и консалтинговых компаний в сфере наноиндустрии, переход к следующей стадии – «начало роста» – начнется к 2015 году. К этому моменту необходимо провести расширение

идетализацию сфер деятельности (индустриального кольца), где в качестве сырья или компонентов продукции используются первичные нанопродукты. Смещение от опытных партий к серийному производству на промышленном рынке также потребует прохождения ключевого этапа коммерциализации – решения задачи создания современного промышленного оборудования для производства продукции на основе нанотехнологий. По сути, это этап «растворения» научной части ядра

иего оболочки в индустриальном кольце.

На стадии ускоренного роста (по текущим оценкам), начиная с 2030 года, рынок нанопродуктов будет сконцентрирован в индустри-

63

альных и потребительских сегментах с постепенным смещением приоритета в сторону конечных потребителей – массового спроса, включая неизвестные в настоящее время области применения.

Предложенная модель обладает рядом технологических преимуществ, а именно:

–четко разграничиваются наноматериалы и продукция, созданная

сих использованием, что позволяет дать более точную оценку рынка (оценивать рынок наноматериалов и продукции с использованием нанотехнологий отдельно);

–учитываются потребителиконечной продукции – физические лица;

–модель предполагает развитие рынка наноматериалов со временем (растворение ядра в индустриальном кольце, а затем расширение потребительского кольца). Таким образом, можно проследить путь развития нанотехнологий в долгосрочной перспективе (20–30 лет);

–гибкость модели позволяет легко варьировать количество и состав секторов индустриального кольца в зависимости от расставленных приоритетов. Кроме того, при пересмотре состава группы наноматериалов, который неизбежно будет происходить по мере развития науки (как, например, исключение газовой сажи из состава наноматериалов), сама модель существенно не изменится.

3.2. Этапы классификации нанопродуктов

Первый этап. На этом этапе был составлен общий список наноматериалов и их применений (включая материалы и применения, находящиеся в разработке). При составлении данного списка выяснилось, что собственно наноматериалы и продукция, созданная с их использованием, имеют неравнозначный рыночный потенциал. Из двойственного понимания понятия «нанопродукт» следовало, что группы, объединяющие наноматериалы (ядро) и продукцию, созданную с их использованием, нельзя поставить на один уровень в иерархической структуре. Таким образом, было принято решение отказаться от ступенчатой (иерархической) модели рынка.

Второй этап. На следующем этапе вокруг ядра рынка было сформировано так называемое индустриальное кольцо, в котором создаются полуфабрикаты и готовая продукция, как правило, для индустриального использования.

64

Все систематизированные на первом этапе применения нанотехнологии были разнесены по четырем секторам (медицина и биотехнологии, энергетика, электроника и информационные технологии, обрабатывающая промышленность и прочие применения), некоторые с большей или меньшей степенью условности.

Третий этап. В составе каждого сектора были выделены отдельные сегменты нанопродуктов со схожими областями применения. Однако некоторые сегменты, такие как применение нанокатализаторов или нанодатчики (в секторе «Обрабатывающая промышленность и прочие применения»), формировались по типу используемой нанотехнологии. Чаще всего это было связано с большим разнообразием возможностей применения и нецелесообразностью выделения отдельных сегментов для них.

Далее в составе сегментов каждого сектора конечные применения нанопродуктов были разделены на две группы: уже коммерциализированные и находящиеся в разработке.

На завершающих этапах проводится описание технологий и продуктов в каждом из сегментов с целью их маркетинговой оценки.

В каждом из разделов классификатора собрана информация о применении нанопродуктов с кратким описанием, областью применения, а также приоритетными направлениями Программы развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года.

Для формирования классификатора использовались различные источники информации, в том числе материалы крупнейших мировых консалтинговых агентств в области проведения исследований по нанотехнологиям, таких как ВСС Research, Lux Research, Nanoforum и др.

Указанные компании, помимо кабинетных исследований, осуществляют опросы руководителей, разработчиков, менеджеров, исследователей и сотрудников отделов продаж компаний и исследовательских организаций, связанных с разработкой, производством и (или) использованием наноматериалов. Данные также были получены путем тщательного анализа официальных баз данных, научных, коммерческих и деловых журналов и публикаций компаний. Дополнительная информация получена из бюллетеней, отчетов и материалов конференций, проводимых этими агентствами.

65

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