Производства нанопорошков с использованием промышленных ускорителей

 

 

 

 

 

 

РАБОТА

по дисциплине «Стратегическое  управление инновациями»

на тему «Производства НАНОПОРОШКОВ с использованием промышленных ускорителей»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

Введение

Проект производства нанопорошков

Вывод

 

 

Введение

Какие нанотехнологии могут уже сейчас войти в нашу жизнь, чего нам ждать от их внедрения? Этому вопросу посвящены научные исследования, работа целых отделов инновационного менеджмента, обзоры и статьи в известных журналах. Найти ответ пытается само общество, вынося обсуждение нанотехнологий на страницы газет, в телепередачи, Интернет. Ожидания велики, однако многие достижения, часто обсуждаемые в научной и популярной литературе, применяются на практике только в исследовательских лабораториях или ограниченны наиболее продвинутыми технологиями. В полезные потребительские товары или услуги такие научные открытия могут превратиться только через многие годы, если это вообще когда-либо состоится.

Возможность коммерциализации наноразработок зависит от множества факторов: возможности интегрирования новых устройств в конечные продукты с сохранением и воспроизведением свойств, масштабирования производства изделий до промышленного уровня, стоимости готового товара и рыночных факторов, развития смежных технологий и, наконец, от приемлемости данных нанотехнологий для потребителя. Все это будет определять, смогут ли те или иные нанотехнологии перейти из лабораторий на рынок — отмечается в статье Эрика Ландре (Eric Landre) «Общие направления развития нанотехнологий до 2020 г.».

Одна  из быстро развивающихся областей нанотехнологий в мире, удовлетворяющая этим условиям — производство нанопорошков. За счет сверхмалых размеров частиц они обладают новыми свойствами, которые можно использовать различными способами. Например, можно модернизировать наночастицами композиционные материалы, краски и другие покрытия. Особенное место заняли нанопорошки в медицине и косметике. Уже сейчас производство солнцезащитных кремов с использованием ультрадисперсных порошковых добавок — хорошо сформированный бизнес.

Крупные компании в США, Японии, Индии, Германии и некоторых других странах уже  освоили многие нанотехнологии, в том числе и связанные с нанопорошками. Рынок таких технологий достаточно сформирован, и задача найти в нем место для России довольно сложна.

Мнения  ведущих отечественных специалистов о том, как нам следует развивать  рынок нанотехнологий, часто имеют свои особенности, но основание у них одно — России нужно быть последовательной в своих действиях, точно понимать какие технологии и для чего развивать. Серьезное отставание технологической базы от других стран, нехватка кадров и финансирования ставят перед российскими учеными особые задачи. Ниже мы приведем мнения трех российских экспертов о ближайших перспективах рынка нанотехнологий в России, о роли производства и применения нанопорошков как наиболее сформированной и готовой к внедрению области.

 

 

 

 

ПРОЕКТ ПРОИЗВОДСТВА НАНОПОРОШКОВ

Создание производства НАНОПОРОШКОВ с использованием промышленных ускорителей.

Описание инновационного проекта, суть инновации

Инновационный проект нацелен на создание высокорентабельного производства НАНОПОРОШКОВ востребованных на мировом рынке.

Проект представляет собой производство наноразмерных порошков (НАНОПОРОШКОВ) со средним размером частиц от 15 до 200 нм. Универсальность технологии (испарение вещества пучком электронов с высокой плотностью мощности) позволяет получить НАНОПОРОШКИ для большинства металлов, оксидов, нитридов, что невозможно для прочих технологий.

Растущая потребность  в порошках для электроники, металлургии, фармакологии и универсальность  нашей технологии (получение порошков большинства металлов, оксидов, нитридов, даже невозможных при использовании  прочих технологий) делает проект уникальным и высокоэффективным.

Таким образом, в случае успешного  запуска проекта по производству НАНОПОРОШКОВ можно решить две главные задачи: стать единственными поставщиками НАНОПОРОШКОВ, либо предложить лучшие условия поставок НАНОПОРОШКОВ.

Цель бизнеса-проекта

• 5 квартал от начала проекта - запуск производства НАНОПОРОШКОВ с объемом производства 8,5 тонн в год
• 9 квартал от начала проекта - увеличение производства НАНОПОРОШКОВ до 36 тонн в год
• 13 квартал от начала проекта – увеличение производства НАНОПОРОШКОВ до 48 тонн в год
• 21 квартал от начала проекта – инвестиции в расширение производства НАНОПОРОШКОВ: дополнительные 1-2 линии (дополнительно 48-96 тонн НАНОПОРОШКОВ в год)

Краткое описание рынка и  возможностей

Состояние и перспективы  развития рынка НАНОПОРОШКОВ связаны с общей динамикой сектора нанотехнологий. Перспективы рынка нанотехнологий выглядят весьма оптимистично.

Согласно оценкам консалтинговой компании Lux Research, в 2007 году объем рынка нанотехнологий составил 146.4 млрд. долл. Его ежегодный прирост составляет 20-25%.

Состояние и тенденции  развития мирового рынка НАНОПОРОШКОВ

Промышленное производство большинства видов нанопорошков началось не более 10 лет тому назад. До этого в промышленных количествах производились только кремнезем, глинозем и оксид железа. Научно-исследовательские институты и университеты выпускали в небольших объемах нанопорошки для применения в наноисследованиях. На сегодняшний день разработаны технологии получения нанопорошков широко спектра материалов. При этом порошки могут отличаться по фракции и чистоте материала.

Несмотря на обширный ассортимент, доступный в настоящее время, всего лишь некоторые из них производятся в промышленных масштабах.

По оценке BCC Research, объем мирового рынка нанопорошков, используемых в энергетике, в качестве катализаторов и в производстве конструкционных материалов, в 2007 году составил 364,9 млн. долл. Прирост по сравнению с 2006 годом – 13%.

При среднем ежегодном  темпе роста (CAGR) в 29.8% к 2012 году агентство  предсказывает объем рынка на уровне 1,3 млрд. долл.

На рынке выделяются три  глобальных сферы применения наночастиц: использование в энергетических приложениях, в качестве катализатора и в конструкционных материалах.

Структура рынка НАНОПОРОШКОВ в разрезе конечного использования (источник: BCC Research)

Применение	2007 год		2012 год
	млн. долл.	% от общего объема	млн. долл.	% от общего объема	CAGR 2008-2012,%
Катализаторы	200,6	55,0%	357,3	26,6%	12.2%
Энергия/энергетика	58,8	16,1%	604,2	45,0%	59.4%
Конструкционные материалы	105,5	28,9%	382,0	28,4%	29.4%
Всего	364,9	100,0%	1343,5	100,0%	29.8%

Кроме этих отраслей важным сегментом рынка является использование  нанопорошков в электронике (преимущественно кремнезем) и оптике.

Структура рынка нанопорошков по странам

Основными потребителями  нанопорошков в мире являются страны, с наиболее развитой наноиндустрией - США, Япония и ЕС.

Мировое производство нанопорошков распределено неравномерно. Основные производственные мощности располагаются в развитых странах, в то время как развивающиеся страны (Бразилия, Южная Африка, Россия и другие), обладающие высоким сырьевым потенциалом, не производят наночастицы в значительных объемах.

Более двух третей мирового выпуска нанопорошков приходится на США, где располагается почти половина всех производителей. США снабжает своей продукцией потребителей в Европе, в меньшей степени – в Азии. Эти два региона, в свою очередь, производят большую часть остального объема.

Вместе с тем, многие американские производители представляют собой  либо небольшие инновационные компании, либо научно-исследовательские институты, синтезирующие нанопорошки для внутреннего потребления. В Азии, наоборот, небольшое количество участников рынка компенсируется большими объемами производства. Несомненным плюсом азиатского региона является обширные запасы редкоземельных металлов, таких как иттрий, цирконий.

В Европе основными движущими  силами наноиндустрии являются Германия и Великобритания.

Основной проблемой Европы в скором будущем может стать  дефицит сырья, поскольку залежи редкоземельных металлов в регионе  весьма ограничены.

Структура рынка нанопорошков по типам

Типы НАНОПОРОШКОВ	Доля рынка, %
Оксиды металлов	80
Чистые металлы	15
Смеси	3
Сложные оксиды	2

В товарной группе оксидов  металлов в свою очередь четыре пятых  объема производства приходятся на три  наиболее распространенные вида сырья: кремнезем (SiO2), диоксид титана (TiO2) и  глинозем (Al2O3). При этом кремнезем  занимает более половины всего производства, глинозем – 18% и диоксид титана – 10%. Следующими по популярности оксидами являются:

• оксид железа;
• оксид цинка;
• оксид церия;
• оксид циркония;
• оксид меди;
• оксид магния;
• оксид иттрия.

На рынке нанопорошков чистых металлов по 16.5% выпуска в натуральном выражении приходится на порошки никеля и меди. Среди лидеров по этому показателю также присутствуют железо, алюминий и титан (от 13 до 14%).

Особенности потребления нанопорошков

НАНОПОРОШКИ не являются конечной продукцией, а используются в различных производственных процессах. Соответственно степень принятия той или иной отраслью нанопорошков влияет на их объемы потребления.

В настоящее время на регулярных основаниях нанопорошки потребляют две ключевые отрасли: электроника (в основном, кремнезем) и обрабатывающая промышленность. Остальные отрасли характеризуются высоким потенциалом, однако спрос с их стороны пока представлен в форме разовых заказов.

Структура потребления нанопорошков по отраслям в мировом масштабе

Отрасли	Доля потребления нанопорошков, %
электроника и оптика	41
обрабатывающая промышленность	28
энергетика и охрана ОС	8
медицина и косметология	7
металлургия	3
аэрокосмическая промышленность	2
прочие	11

Таким образом, спрос на НАНОПОРОШКИ формируют в основном электроника и обрабатывающая промышленность. При этом способы применения НАНОПОРОШКОВ в этих отраслях часто схожие, например, их используют в качестве абразива.

Наибольшую емкость среди  отраслей второго дивизиона имеет  рынок нанопорошков в медицине и косметологии, что определяется высоким объемом проводимых в этой области исследований.

Объем практического использования нанопорошков постоянно растет, расширяются и потенциальные области их применения.

Области практического использования нанопорошков

Область применения	В стадии разработки	Представлены на рынке	Широко используются
Энергетика	Нанокристаллический никель и гидриды металла для батарей Сенсибилизированные красителем солнечные батареи Аккумуляторы водорода с использованием гидридов металла Усовершенствованные катодные и анодные материалы для твердооксидных топливных элементов Терморегулирующие жидкости с использованием меди	Катализаторы окружающей среды, двуокись церия в дизелях	Автомобильные катализаторы
Здравоохранение /медицина	Нанокристаллические лекарственные препараты для более легкого всасывания Вдыхаемый инсулин Наносферы для вдыхания препаратов, вводимых с использованием биосовместимого кремния Ускорители роста костей Обнаружение вирусов с использованием квантовых точек Противораковое лечение Покрытия для имплантатов, такие как гидроксиапатит	Солнцезащитные фильтры с использованием ZnO и TiO2 Молекулярное маркирование: квантовые точки, СdSe Носители для препаратов с низкой растворимостью в воде	Ag в антибактериальных повязках для ранZnO в противогрибковых препаратах Au для биологического маркирования Контрастные вещества для магнитно-резонансных исследований с использованием супер-парамагнитных оксидов железа
Инжиниринг	Режущие части инструментов из: WC, TaC, TIC, Co Свечи зажигания с использованием наноразмерных металлических и керамических порошков Нанопористая двуокись кремния на основе аэрогеля для высокоэффективных диэлектриков Контролируемая доставка гербицидов и пестицидов Химические датчики Молекулярные сита	Абразивно-устойчивые покрытия с использованием оксида алюминия и Y-Zn2O Полимерные композиты армированные наноглинами Смазка/гидравлическая присадка Cu MoS2 Пигменты Самоочищающееся стекло с использованием TiO2 Реактивное топливо с использованием алюминия	Структурное наращивание полимеров и композитов Газотермические покрытия на основе: TiO2, TiC-Co и т. д. Чернила: проводящие, магнитные и т. д. с использованием порошкового металла
Потребительские товары		Противоконтрафактные устройства	Упаковка с использованием силикатов Лыжная мазь Стеклянное покрытие для антибликовых и противотуманных зеркал с использованием TiO2 Спортивные товары: теннисные мячи, ракетки с наноглинами Водо- и грязеотталкивающие ткани
Экология		Волокна оксида алюминия для очистки воды Самоочищающееся стекло с использованием наноструктурных покрытий на основе TiO2 Фотокаталитическая очистка воды с использованием TiO2 Антибликовое покрытие	Плитки с покрытием из окиси алюминия и т. д. Санитарные товары Восстановление почвы с использованием железа, СМР, оксидов алюминия и церия
Электроника	Наноразмерные магнитные частицы для накопителей данных высокой плотности Экранирование от внутренних радиопомех с использованием проводящих и магнитных материалов Электронные схемы с использованием меди и алюминия Технологии дисплеев, включая приборы с автоэлектронной эмиссией с использованием проводящих оксидов	Ферромагнитные жидкости с использованием магнитных материалов Устройства оптоэлектроники, такие как переключатели с использованием легированной редкоземельными элементами керамики Проводящие покрытия и ткани с использованием легированной редкоземельными элементами керамики	Покрытия и соединительные материалы для волоконной оптики на основе кремния