Идею создания специальных приборов, способных проникнуть в глубину материи до границ наномира, выдвинул выдающийся американский инженер-электрик и изобретатель, физик, философ сербского происхождения Никола Тесла ( Nikola Tesla). Именно он предсказал создание электронного микроскопа.

Однако, без развития информационных систем невозможно проектирование и создание ассемблеров (нанороботов) и других устройств наноэлектроники.

Нанотехнологии - это не просто отдельная часть знаний, это масштабная, всесторонняя область исследований. Возросшие требования к образованию, потребность в новых методах и концепциях обучения потребует от будущих учителей новаторства и активности. Перед философами, экономистами и политологами встанет множество новых вопросов, требующих нетрадиционных решений в условиях нанотехнического прогресса. Искусство шествует вслед за прогрессом, не желая оставаться “за бортом” и стремясь всегда адекватно отражать окружающую нас действительность. Таким образом, перспективы развития науки и техники также определяют пути искусства.

Будет справедливо отметить, что человечество, освоив множество «макротехнологий» для своих практических потребностей, уже давно имеет дело с нанопроцессами (определим этот термин как процессы, протекающие между нанообъектами).

Не будет преувеличением сказать, что все химические процессы, лежащие в основе многих макротехнологий, - это процессы, протекающие на молекулярном уровне, т. е. – нанопроцессы! Сюда же отнесем и процессы, реализуемые в синхрофазотронах, ядерных реакторах и т. д. и т. п.

Природа вовсю пользуется нанотехнологиями, «работая» при этом не только с молекулами в качестве «конструкционных кирпичей», не только с атомами, из которых «складывает» эти молекулы, но и с элементарными частицами, из которых в свою очередь «собираются» сами атомы. При этом выясняется, что и сами элементарные частицы состоят (т. е. «собраны») из много чего другого. А самое главное, что для всего этого Природе не нужны ни микроскопы, ни нанороботы… Никакого видимого инструментария!

На сегодняшний день нанотехнология достигла серьезных результатов, и в первую очередь в автомобильной промышленности. Впечатляет «послужной список» нанотехнологических достижений и начатых разработок по следующим направлениям: генерация и хранение энергии; огнеупорные и термостойкие материалы; функциональные краски и покрытия; программируемые материалы; биометрические системы; обработка и передача информации; биомедицинские приложения; производство; экология.

Есть и опасности, которыми не следует пренебрегать

Отмечая положительные изменения, которые принесет с собой промышленная революция, не будем столь наивны, чтобы не задуматься о возможных опасностях и проблемах. Многие крупные ученые современности не зря пытаются привлечь внимание не только к позитивным перспективам будущего, но и к возможным негативным последствиям. Билл Джой, сооснователь и ведущий ученый Sun Microsystems в Пало Альто, штат Калифорния, утверждает, что исследования в области нанотехнологий и других областях должны быть остановлены до того, как это навредит человечеству. Его опасения поддержала еще одна группа нанотехнологов, выпустив так называемый “Foresight Guidelines” – “руководящие линии Института предвидения”. Как и Джой, они считают, что стремительный рост нанотехнологий выходит из-под контроля. Страхи перед нанотехнологиями начали появляться с 1986 года, после выхода в свет “Машин созидания” Дрекслера, где он не только нарисовал утопическую картину нанотехнологического будущего, но и затронул “обратную сторону” этой медали. Одну из проблем, которая представлялась ему наиболее серьезной, он назвал “проблемой серой слизи” (“grey goo problem”). Опасность серой слизи в том, что нанометровые ассемблеры, вышедшие из-под контроля в результате случайной или намеренной порчи систем управления, могут начать реплицировать сами себя до бесконечности, потребляя в качестве строительного материала все на своем пути, включая леса, заводы, домашних животных и людей. Предварительный анализ показывает, что ассемблер может быть сделан достаточно надёжным, чтобы вероятность появления самовоспроизводящейся ошибки оказалась пренебрежимо малой. Однако неразумно полностью исключить опасность преднамеренного программирования ассемблера террористом или хулиганом, подобным современным создателям компьютерных вирусов. “Один из компонентов ассемблера – электронное устройство молекулярных размеров, – говорит Джой, – сейчас уже реализовано”. Далее он узнал, что саморепликация уже давно работает вне биологических систем. Будет ошибкой отталкиваться от того, что раз простые молекулы имеют способность к репродукции, то инженеры смогут построить сложные наномашины, умеющие делать то же самое. Что касается биологических систем, то они, конечно, способны к репликации, но, во-первых, они далеко не нанометровых размеров, а во-вторых, фантастически сложны по своей структуре, поскольку включают в себя отдельные системы для хранения и копирования генной ин_ формации, системы энергопроизводства, синтеза белков и др. “Даже природа не сделала нанометрической структуры, способной к репликации”, _ замечает Виола Вогель, наноученый Университета Вашингтона, штат Сиэтл. Тем не менее, возможны другие сферы злоупотребления достижениями нанотехнологий. На сегодняшний день остаются актуальными вопросы: способна ли образовательная система обучить достаточно нанотехнологических специалистов; может ли прогресс нанотехнологий подорвать традиционный бизнес и оставить тысячи людей без работы; может ли снижение стоимости продукции благодаря нанотехнологиям и молекулярной биологии сделать их легкодоступными для террористов, чтобы разработать опасные микроорганизмы; каким будет эффект от вдыхания некоторых веществ, которые в настоящее время формируются в молекулярном масштабе; что случится, если в окружающую среду будет выпущено большое количества наноматериала, начиная от компьютерных чипов и заканчивая краской для самолетов; не будут ли наноматериалы вызывать аллергию; не приведет ли вторжение наночастиц в наши тела к непредсказуемым последствиям; что случится, если наночастицы вызовут пересворачивание белка?

Эти и другие вопросы, стоящие сегодня перед исследователями, действительно очень актуальны и важны. В бешеной гонке нанотехнологий ученые должны взять на себя всю полноту ответственности за жизнь и здоровье других людей, чтобы не оказаться беззаботными фанатиками, совершившими “революцию” только лишь “во имя революции”, не утруждая себя размышлениями о возможных трагических последствиях и катастрофах.

По всем этим причинам исследование наноэффектов новых технологий будет требовать принципиально новых методов и междисциплинарного подхода.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Балабанов, . Наука будущего. /. - М.: Эксмо, 20с.

2. Рыбалкина, М. Нанотехнологии для всех. /М. Рыбалкина. - М.: Nanotechnology News Network, 20с.

3. Введение в нанотехнологию. / Н. Кобаяси, пер. с япон. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 20с.

4. http://www. *****/ru/ru. html

5. http://www. *****/

6. http://www. ntsr. info/

7. http://www. *****.

ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ БИОДИЗЕЛЯ

, доцент филиала ФГБОУ ВПО «МГИУ» в г. Вязьме, к т н, студент филиала ФГБОУ ВПО «МГИУ» в г. Вязьме

Биодизель — это метиловый эфир, получаемый в результате химической реакции из растительных масел и животных жиров, является одним из видов биотоплива и может быть использован в качестве топлива для автомобильных двигателей.

Известно, что молекулы жира состоят из так называемых триглицеридов: соединений трехвалентного спирта глицерина с тремя жирными кислотами. Для получения метилового эфира к девяти массовым единицам растительного масла добавляется одна массовая единица метанола (т. е. соблюдается соотношение 9:1), а также небольшое количество щелочного катализатора. Все это смешивается в реакторных колоннах при температуре 60°С и нормальном давлении. В результате химической реакции образуется, в первую очередь, желаемый метиловый эфир, а также побочный продукт — глицерин, широко используемый в фармацевтической и лакокрасочной промышленностях. Полученный эфир отличается хорошей воспламеняемостью, обеспечиваемой высоким цетановым числом. Если для минерального дизтоплива цетановое число 50-52, то цетановое число биодизеля (метиловый эфир) уже 56-58. Это позволяет использовать его в дизельных двигателях без прочих стимулирующих воспламенение веществ. Благодаря такому свойству метиловый эфир, получаемый из растительных масел и жиров, и был назван биодизелем.

Помимо относительно высокого цетанового числа биотопливо имеет и ряд других полезных свойств: биодизель не обладает бензоловым запахом, биологически безвреден, имеет малые выбросы СО2, является относительно «чистым» топливом, отличается малым содержанием серы, имеет хорошие смазочные характеристики, обеспечивает увеличение срока службы двигателя, имеет высокую температуру воспламенения.

Однако, для использования растительных масел как топлива требуется применение специальных форсунок и других деталей. Только в специально сконструированных двигателях возможен меньший расход масел по сравнению с минеральным дизтопливом.

Какими бы огромными не казались запасы полезных ископаемых, они исчерпаемы даже в России. Используя известные на сегодняшний день разработки нефти, мы сможем протянуть лишь до 2040 года. А что дальше? Тем временем экологическое положение в стране требует к себе уже не просто внимания, а самого пристального внимания.

И еще один фактор, говорящий в пользу биодизеля. Сейчас потребности сельского хозяйства России в энергии на 90% удовлетворяются ископаемыми видами топлива — нефтью, углем, а также природным газом. Поэтому одной из причин ухудшения финансового положения аграрного сектора страны в 2002 году с уверенностью были названы возросшие в разгар полевых работ цены на ГСМ. В связи с этим, на наш взгляд, задуматься о возможностях производства и использования биодизеля в России следует, прежде всего, сельхозтоваропроизводителю.

Существуют, однако, и определенные проблемы. Чрезмерное увлечение биологическими видами топлива может существенно подорвать экологический баланс на планете.

Уже сейчас в странах Южной Америки, внедряющих в сельское хозяйство растительные культуры для производства биологических видов топлива, наблюдается неприглядная картина, когда под плантации «энергоемких» растений уничтожаются леса Центральной Америки, в том числе и в бассейне Амазонки. Кроме того, фермеры в погоне за прибылью продают злаковые культуры под биотопливо, что в некоторых регионах мира уже повлекло дефицит хлеба. Помимо этого, прикрываясь тем, что растения не предназначены для употребления в пищу, а изначально выращиваются для промышленной переработки, многие фермеры используют вредные химические удобрения, загрязняющие почву.

Производство биотоплива не должно стать причиной сокращения лесных угодий на планете, ухудшать состояние пахотных земель, ограничивать водоснабжение прилегающих районов, что может иметь негативные последствия для местного населения. Сейчас экологи сталкиваются со странной для простого обывателя ситуацией, когда для получения самого чистого и эффективного автомобильного топлива используются самые грязные химические технологи. Например, при выработке биоэтанола из древесины используется серная кислота и как побочный продукт получается сульфированный лигнин, а его по экологическим причинам нельзя ни сжечь, ни захоронить. И в масштабах промышленного производства можно накопить слишком много ядовитых отходов.

Озабоченные проблемой грядущего дефицита нефти, все страны делают ставку на биоэтанол. Производится он в основном из сахарного тростника, злаковых или кукурузы. Крупнейшими его производителями являются США и Бразилия. На их долю в 2005 году пришлось 44,7 и 45% мирового производства соответственно. При этом доля биологического топлива по сравнению с нефтяным составила в США всего 2%, но на его изготовление было израсходовано 13% от всего урожая кукурузы. Правительство США приняло план, предусматривающий к 2025 году увеличение производства биоэтанола на своей территории в десять раз, что повлечет за собой неизменный рост отведенных под эти нужды сельхозугодий.

В нашей стране могут быть эффективны иные методы производства горючего. «Существуют технологии производства не просто добавок к нефтяному бензину, а полноценного синтетического бензина из биологических отходов, — рассказывает РБК daily заведующий лабораторией математической химии Института нефтехимии и катализа . — В качестве исходного сырья могут служить бытовой мусор, древесина и даже свиной навоз. Мусором заполонены российские города, и его переработка поможет не только получать топливо, но еще и очистить окружающую среду». При сжигании сырья при определенных режимах выделяется так называемый синтез-газ — продукт неполного сгорания, который при последующих химических реакциях можно превращать не только в топливо, но и в пластики. Технологии его производства гораздо чище.

Правда, экологи утверждают, что для широкого производства биотоплива только мусора не хватит и потребуется масштабная вырубка российских лесов с последующей его переработкой. В любом случае со временем объем производства биологического и синтетического бензинов будет только возрастать. Евросоюз поставил задачу к 2020 году перевести на такое горючее до 10% своего автотранспорта. И его производство потребует существенной трансформации всей сельскохозяйственной отрасли. Однако без выработки единых международных правил, ограничивающих негативное влияние на экосистемы планеты, многие регионы мира, выращивающие сырье для биотоплива, могут оказаться на грани экологической катастрофы.

Рост цен на нефть вызвал волну интереса к биологическому топливу, производимому из растительного сырья. В наибольшей степени об использовании биотоплива задумались в Евросоюзе, страны-члены которого пытаются придерживаться ограничений на выбросы СО2 в рамках Киотского протокола. Согласно планам Европейской комиссии, к 2010 году доля биотоплива в энергетическом балансе транспорта в ЕС должна вырасти с нынешних 0,8 до 5,75%. По мнению Unilever, рост спроса на биотопливо приведет к резкому увеличению посевных площадей под масличные культуры. По оценке ОЭСР, чтобы 5,75% моторного топлива приходилось на биотопливо, эти площади должны составлять до 40% всех посевных площадей ЕС. А чтобы обеспечить 10−процентную долю биотоплива в общем балансе (цель Еврокомиссии на 2025 год), площадь под масличными культурами должна вырасти до феноменальных 75%. Поэтому стоит ожидать сокращения посевных площадей под остальные культуры, что вызовет повышение цен на продовольствие в Европе от овощей до мяса и молочных продуктов.

Производство биотоплива может способствовать резкому ускорению изменения климата. В результате выращивания кукурузы, рапса или же получения пальмового масла парникового газа выделяется больше, чем экономится за счет получения из этих растений биологического топлива. К такому выводу пришли авторы исследований, опубликованных в специализированных журналах Science и Atmospheric Chemistry and Physics.

Ради получения биотоплива происходит уничтожение тропических лесов и превращение их в сельскохозяйственные угодья. В результате сжигания лесов в Индонезии окиси углерода выделяется более чем в 400 раз больше, чем то ее количество, на которое ежегодно может быть сокращен выброс СО2 в случае применения полученного с той же территории пальмового масла, пишет автор материала в Science Джо Фарджионе из экологической организации The Nature Conservancy. А превращенные в соевые плантации тропические леса Бразилии выделяют окиси углерода в 300 раз больше того, на сколько его выброс мог бы быть сокращен за счет применения биотоплива в течение года.

Кроме того, по данным лауреата Нобелевской премии вобласти химии Пола Крутцена, навоз выделяет гораздо больше опасного парникового газа - "веселящего газа" (закиси азота), чем до сих пор считалось. Ученый считает, что безопасны для климата только виды биотоплива, созданные наоснове отходов сельского и лесного хозяйства или же изтрав с незначительным добавлением навоза. "Я не являюсь абсолютным противником биотоплива, я только выступаю против того, как оно сейчас применяется", - говорит профессор Крутцен, требующий подробного и критического описания всех парниковых газов по каждому виду биотоплива. Большие надежды политики и ученые возлагают на биотопливо второго поколения, которое не наносит вреда климату. Для его производства можно использовать все части растений, а значит, и отходы деревообработки. Сначала древесину путем BtL-технологии (Biomass to Liquid) превращают в газ, а затем перерабатывают в этанол (этиловый спирт).

БИБЛИОГРАФИЯ

1.  В чем плюсы и минусы биоэтанола //Автотранспорт.-2010.-№ 1.-С.25-26.

2.  Елдышев чем топливо/// Экология и жизнь.- 2007.-№7.- С.40-46.

3.  Елдышев «чистые и нечистые» /// Экология и жизнь.- 2007.-№7.- С.25-29.

4.  На чем поедем завтра / //Экология и жизнь.- 2008.-№1.- С.54-57.

5.  Биотопливо: новая возможность или угроза /В. Пальц // Экология и жизнь.- 2009.-№4.- С.22-24.

6.  Бензин под градусом. Перспективы моторного биотоплива в России //Российская газета от 01.01.01, спецвыпуск № 000.

7.  Проблемы применения новых автомобильных топлив /Ф. Туровский, А. Бакалейник, Е. Максимова// Автотранспорт.- 2009.- №5.- С. 43-48.

8.  http://www. avtotransp. *****

9.  http://есорortal/ru

НАНОТЕХНОЛОГИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЯ

, доцент филиала ФГБОУ ВПО «МГИУ» в г. Вязьме, к т н, студент филиала ФГБОУ ВПО «МГИУ» в г. Вязьме

Нанотехнология (НТ) – высокотехнологичная отрасль, направленная на изучение и работу с атомами и молекулами. С помощью нанотехнологий можно очищать нефть и победить многие вирусные заболевания, можно создать микроскопических роботов и продлить человеческую жизнь, можно победить СПИД и контролировать экологическую обстановку на планете, можно построить в миллион раз более быстрые компьютеры и освоить Солнечную систему.

Нанотехнологии качественно отличаются от традиционных, поскольку макроскопические технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые в привычных масштабах, становятся намного значительнее.

Нанонаука основана на изучении объектов, которые включают компоненты размерами менее 100 нм хотя бы в одном измерении и в результате получают принципиально новые качества.

1905 Швейцарский физик Альберт Эйнштейн опубликовал работу, в которой доказал, что размер молекулы сахара составляет примерно 1 нанометр.

1931 Немецкие физики Макс Кнолл и Эрнст Руска создали электронный микроскоп, который впервые позволил исследовать нанообъекты.

1959 Американский физик Ричард Фейнман изложил основные положения нанотехнологий в легендарной лекции “Там внизу – много места” (“There’s Plenty of Room at the Bottom”), произнесенной им в Калифорнийском Технологическом Институте.

1968 Альфред Чо и Джон Артур, сотрудники научного подразделения американской компании Bell, разработали теоретические основы нанообработки поверхностей.

1974 Японский физик Норио Танигучи ввел в научный оборот слово “нанотехника”, предложив называть так механизмы размером менее 1 микрона.

1981 Германские физики Герд Бинниг и Генрих Рорер создали сканирующий туннельный микроскоп, позволяющий осуществлять воздействие на вещество на атомарном уровне.

1985 Американский физики Роберт Керл, Хэрольд Крото и Ричард Смолли создали технологию, позволяющую точно измерять предметы диаметром в один нанометр.

1986 Создан _силовой микроскоп, позволяющий осуществлять взаимодействие с любыми материалами, а не только с проводящими.

1986 Нанотехнология стала известна широкой публике.

1989 Дональд Эйглер, сотрудник компании IBM, выложил название своей фирмы атомами ксенона.

1998 Голландский физик Сеез Деккер создал нанотранзистор.

2004 Администрация США поддержала “Национальную наномедицинскую инициативу” как часть National Nanotechnology Initiative Стремительное развитие нанотехнологий вызвано еще и потребностями общества в быстрой переработке огромных массивов информации. Современные кремниевые чипы могут при всевозможных технических ухищрениях уменьшаться ещё примерно до 2012 года. Но при ширине дорожки в 40-50 нанометров возрастут квантовомеханические помехи: электроны начнут пробивать переходы в транзисторах за счет туннельного эффекта, что равнозначно короткому замыканию. Выходом могли бы послужить наночипы, в которых вместо кремния используются различные углеродные соединения размером в несколько нанометров. В настоящее время ведутся самые интенсивные разработки в этом направлении.

Нанотехнологии уже так или иначе затрагивают нашу жизнь. Нанопродукты можно обнаружить в автомобилях и в краске на стенах домов. По прогнозам отраслевой ассоциации NanoBusiness Alliance, к 2010 году мировой рынок нанопродуктов и услуг вырастет до 1 трлн. долларов.

Автомобили, полученные на основе нанотехнологий станут более комфортными и интеллектуальными, основанными на легких и прочных материалах, миниатюризации и новых энергетических установках. Практически каждая деталь автомобиля может быть усовершенствована при помощи нанотехнологий.

Автомобильная промышленность Германии, являющаяся одной из наиболее важных отраслей производства, уже сейчас серьезно заинтересована в НТ и активно изучает возможности внедрения новых материалов и технологий, особенно в связи с экологией, безопасностью движения и обеспечением комфорта. НТ в автомобилестроении может быть связана с решением множества проблем и технических задач, относящихся к ходовой части, весу конструкции и динамике движения, кондиционированию и снижению выхлопа вредных веществ, уменьшению износа, возможностям вторичной переработки и т. п. Кроме этого, НТ имеют непосредственное отношение к развитию связанных с автомобилестроением информационных систем (например, контроль обстановки на дорогах, коммуникации и т. п.).

Очень большие перспективы коммерческого производства имеет внедрение прозрачных многослойных наноматериалов. В частности, наносимые на стекло металлические покрытия толщиной в несколько нанометров могут одновременно отражать инфракрасное излучение и придавать стеклу дополнительную термостойкость. Для затемненных внутренних стекол в автомобилях можно даже использовать так называемые электрохромные составы, которые автоматически настраиваются на соответствующую интенсивность света, а также способствуют уменьшению отражения в циферблатах приборов, что очень трудно осуществить обычными методами. Водоотталкивающие и противоударные покрытия могут наноситься на множество деталей, включая «дворники» и т. п. Еще один очень интересный пример связан с применением микроскопических частиц углерода. В начале 20 века было случайно обнаружено, что введение микрочастиц сажи в каучук приводит к очевидному улучшению качества автомобильных шин. Эффект связан с тем, что частицы сажи «склеивают» каучук и делают шины прочнее, обеспечивая их повышенную износостойкость. Сегодня уже предпринимаются целенаправленные попытки увеличения поверхности частиц сажи и уменьшения их возможного слипания, что позволяет снизить процессы рассеивания (диссипации) энергии в шинах и приводит в целом к повышению их характеристик и снижению расхода горючего в среднем на 4%.

Эффективное использование метанола (и многих других видов топлива) требует обеспечения измельчения жидкого горючего и его микродисперсной пульверизации по заданным поверхностям, для чего весьма перспективными представляются матрицы из нанофорсунок. Подобные «нанореактивные» двигатели можно производить, создавая микроскопические (и даже субмикроскопические) каналы в материалах типа кремния или его соединений. Аналогичные наноканалы могут применяться в перспективных технологиях получения водорода из твердых видов топлива, для чего внутренняя поверхность каналов может дополнительно покрываться слоем каталитического материала типа платины.

Нанопористые материалы могут применяться и для разложения многих соединений (например, воды на водород и кислород) при использовании мембран с очень развитой поверхностью. Кроме того, микропористые вещества с большой и активной поверхностью, очевидно, представляют собой прекрасную основу для создания новых типов фильтров, механически задерживающих требуемые типы частиц.

В будущем развитие энергетики, возможно, будет связано с массовой заменой твердых видов топлива и горючих веществ на водород, который необходимо будет аккумулировать в специально создаваемых устройствах, и именно в этом наноматериа-лы (например, сложные фуллерены) могут оказаться исключительно полезными. Уже сейчас эксперты планируют создание емкостей-хранилищ водорода на основе фуллеренов с 10% эффективностью.

Наноструктурные материалы позволяют изготавливать легкие и одновременно достаточно прочные конструкции для некоторых деталей массового производства. Например, конструкторы автомобилей много лет создают покрытия из стекла, которые были бы прочными, но которые можно было бы быстро разбить при необходимости (аварии, кражи и т. п.). Перспективы нанотехнологии в автомобильной промышленности сейчас во многом связываются с использованием наноструктурных (нанофазных) металлических материалов, обладающих огромной прочностью и другими высокими механическими характеристиками, а также с производством новейших типов металлокерамики. Разрабатывается большое число лаков на основе наносистем, обладающих не только высокой прочностью, но и даже способностью к «самозалечиванию» поверхности. Кроме того, изучаются возможности армирования керамических материалов наночастицами, а также развития новых методик создания стеклокерамики. При этом во многих случаях исследователи уже планируют осуществлять автономную или местную «регенерацию» вещества на основе наполненного наночастицами искусственного материала, а также придавать описанный выше эффект самоочищения «лотоса» всем используемым лакам и стеклам.

Автопромышленность стала одной из первых отраслей, где быстро поняли выгоду нанотехнологий. В автомобиле сложно изобрести что-то принципиально новое; его основные элементы десятилетиями остаются все теми же — кузов, двигатель, подвеска, тормозная система, электрооборудование... приходится лишь совершенствовать каждый компонент. Концепт-кары ведущих мировых автодизайнеров поражают футуристичностью форм и технических решений. А воплощение в жизнь смелых идей уже невозможно без применения нанотехнологий.

Авто будущего – какое оно? Машина, кузов которой запросто выдерживает столкновения на скорости 300 км/ч и практически не деформируется? Или автомобиль, самостоятельно «зализывающий» царапины, которыми его «наградили» при парковке? Либо… воплощение киношного фантастического прототипа — машина, которая использует в качестве топлива содержимое мусорных бачков.

Нанотехнологии в автомобилестроении используются для усовершенствования практически каждого блока и даже каждой детали — от двигателя до самореза. А что касается автомобилей будущего, тех, на которых мы будем ездить всего-то через пару десятков лет, то здесь фантазия автопроизводителей, пожалуй, нуждается разве что в том, чтобы ее кто-нибудь утихомирил.

С помощью нанотехнологий привычный автомобиль можно преобразить так, что его не узнали бы ни Готлиб Даймлер, ни Генри Форд, ни кто-то другой, стоявший «у истоков».

Взять, например, концепт «автомобиля будущего» от Audi — Virtuea Quattrо, разработанный в центре дизайна Audi/VW в Калифорнии. Этот автомобиль работает, естественно, на водороде, и рассчитан на одного человека. Virtuea Quattro будет формировать свой внешний облик при помощи голографических изображений, программировать которые сможет сам водитель через многофункциональный интерфейс.

Совсем скоро на смену целому «зоопарку» типов кузовов придет один, способный менять свою форму в зависимости от конкретного запроса водителя. Корпус «Мерседеса» — это магнитное соединение (металлические наночастицы удерживаются вместе магнитными полями), которое может восстанавливать свою форму по одному клику на брелоке сигнализации или внутри автомобиля. Водитель сможет выбирать тип корпуса авто из нескольких возможных «предустановленных» скинов. Выбор цвета машины просто неограничен — мечта для девушек, подбирающих себе автомобиль под цвет любимой губной помады.

Магнитные поля помогут концепту мгновенно регенерировать после удара. SilverFlow восстанавливает свою первоначальную форму простой «перезагрузкой».

Передача механической энергии к колёсам, по мыслям мерседесовцев, передаётся специальной жидкостью, молекулы которой приводятся в движение электростатическими наномоторами. Четыре поворотных колеса позволят автомобилю разворачиваться на месте и парковаться боком. Руля и привычных педалей в SilverFlow вы не найдёте, ускорение и направление движения будут задаваться двумя рычагами, установленными по бокам водительского места.

Автомобиль в исходном состоянии представляет собой небольшой эллипсоид из ферромагнетика — такая лужица жидкого металла, которую гораздо легче хранить, нежели полноразмерный автомобиль. Больше не придется впадать в отчаяние, в двадцать пятый раз нарезая круги вокруг офисной стоянки. Слил машину в ведерко для игры в песочек и бережно принес с собой в офис.

2057 год. Ограниченное пространство городских улиц и вертикальная архитектура требуют от автопрома создания новейших автомобилей, которые смогут выжить в городских джунглях и устраивать гонки по вертикали. Инновационные решения автопроизводители находят в биомимикрии.

«Мусороуборочная» Toyota Biomobile MECHA. Четыре нанолазерных колеса легко приспосабливаются к любой трассе

Колеса из практически нематериальных «нанолазеров» позволят автомобилю ездить в любом направлении и с любым наклоном, а корпус (внимание, на этот раз уже не облик, как у Audi, а корпус!) сможет трансформироваться в соответствии с дорожными условиями, увеличиваясь или сжимаясь в размерах и не снижая аэродинамических свойств автомобиля.

Осознание стратегической важности нанотехнологий привело к тому, что в разных странах на уровне правительств и крупнейших фирм созданы и успешно выполняются программы работ по нанотехнологиям. В России фундаментальные исследования по нанотехнологии проводятся по нескольким программам. Наиболее крупные из них: программа “Физика наноструктур”, руководимая академиком , и “Перспективные технологии и устройства в микро - и наноэлектронике”, руководимая академиком . По последним данным, о состоянии российской наноиндустрии можно сказать следующее: достигнуты высокие результаты в области создания нанотехнологических приборов и установок.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Балабанов, . Наука будущего. /. - М.: Эксмо, 20с.

2. Рыбалкина, М. Нанотехнологии для всех. /М. Рыбалкина. - М.: Nanotechnology News Network, 20с.

3. Введение в нанотехнологию. / Н. Кобаяси, пер. с япон. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 20с.

4. http://www. *****/ru/ru. html

5. http://www. *****/

6. http://www. ntsr. info/

7. http://www. *****

ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННОГО ТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСА

студенты филиала ФГБОУ ВПО «МГИУ» в г. Вязьме

Переход мировой экономики к постиндустриальному типу развития во многом явился определяющим для современного состояния мирового транспорта. Предпосылки для перехода на качественно иной уровень стали складываться во второй половине ХХ в. Анализ динамики доли транспорта в структуре мирового ВВП и в структуре мировой сферы услуг позволяет выделить некоторые закономерности в этапах развития транспортного комплекса.

На 1-й этап (до 1980 гг.) существенное влияние оказал экономический кризис, связанный с энергетическим кризисом 1973 г. Транспорт был инфраструктурной отраслью, сфера услуг в современном понимании только начинала формироваться - фактически это было начало переходного периода в мировой экономике, главным детерминантом развития мировой экономики оставался промышленный сектор. Транспортный комплекс, являющийся открытой системой, в значительной степени подвергся влиянию отрицательных конъюнктурных условий, но в то же время оказался эффективным "амортизатором" экономического шока.

Отличительной чертой следующего этапа ( гг.) стали структурные преобразования, происходившие в мировой экономике. Сфера услуг окончательно выделилась в самостоятельный третичный сектор экономики. Происходил бурный рост, связанный с возникновением новых видов услуг интеллектуально-информационного характера на основе широкого внедрения результатов НТР, развития международного финансового рынка и т. п. Все большее число услуг "отрывалось" от сферы производства материально-вещественных товаров. Корреляция транспорта и промышленного сектора сохранялась на достаточно высоком уровне.

Последнее десятилетие ХХв. положило начало заключительному этапу формирования современного международного транспортного комплекса. Важнейшая черта данного этапа заключается в том, что значение транспорта как инфраструктурной отрасли экономики дополнилось также выделением транспорта в самостоятельную отрасль сферы услуг. Это нашло выражение в переориентации транспорта на потребности сферы услуг - развитие международного туризма и т. д.

Исследование характеристик вышеназванных этапов позволяет обобщить условия развития транспортного сектора. В первую очередь - рост промышленного производства в гг., ужесточение воздействия внешних условий, выражающееся в увеличении зависимости рынка транспорта от рынка энергоресурсов, росте негативного воздействия на окружающую среду. Затем расширение номенклатуры сферы услуг, базирующееся на возникновении новых, в меньшей степени связанных с процессом материально-вещественного производства видов услуг, а также интенсивное развитие туризма.

Следующим важным условием является НТР. Научно-техническая модернизация транспортного комплекса происходит по двум направлениям - переоснащение транспортного парка и техническое и технологическое совершенствование транспортной инфраструктуры. Следует особо отметить влияние второго фактора. Совершенствование организации управления транспортными потоками вкупе с ростом пропускной способности транспортной сети и ряда других факторов способствовало возникновению международных транспортных коридоров. Особенность МТК заключается в их трансграничном характере, что позволяет оптимизировать трансконтинентальные товаропотоки. Сеть МТК является системой обеспечения устойчивого функционирования мировой экономики в условиях глобализации.

В число условий, определяющих развитие транспортного комплекса, предложено включать также изменение моделей производственного процесса. В частности, переход к так называемому "производству с колес", когда складские запасы сырья и ресурсов минимальны и последние используются в цикле практически сразу при поставке. Глобализация производства и, как следствие, рост потребностей в перевозках со стороны ТНК привели к тому, что масштабы их участия в современном международном транспортном рынке вполне сравнимы с межгосударственными.

Реформирование моделей международной торговли также является объективным условием развития транспорта. Новые модели заключаются в переходе к межрегиональной и внутриблоковой торговле - к созданию наднациональных интеграционных торговых блоков (АСЕАН, МЕРКОСУР, НАФТА, ЕС), внутри которых осуществляется основной объем операций и соответственно перевозок. Следствие перехода к внутриконтинентальной и межрегиональной торговле - удлинение протяженности континентальных транспортных путей, сокращение периода доставки пассажиров и грузов, создание новой транспортной сети дистрибуции на базе единой сети МТК, основанной на сокращении размеров и веса перевозок и на учащении числа перевозок, развитие системы комбинированных перевозок.

Одна из основных функций - стимулирующая. Стимулирование экономического роста реализуется посредством инвестиций в транспортный комплекс. Зависимость изменения ВВП страны или региона от инвестиций, направленных на качественное улучшение объектов транспортной инфраструктуры и средств транспорта, определяется путем сопоставления распределения значений ВВП по странам и регионам и распределения сравнительных показателей развития транспорта (удельный вес автодорог с твердым покрытием, уровень моторизации населения, доля электрифицированных железных дорог и т. д.). Затем, используя экономико-математический аппарат, исследуются характер и коэффициенты зависимостей между указанными распределениями. Целостная модель формируется через агрегирование как можно большего числа факторов - элементов транспортного комплекса, оказывающих влияние на динамику ВВП.

Другой основной функцией является дистрибутивная - обеспечение физического движения товарных потоков в мировой экономической системе. Характерная особенность этой функции заключается в том, что в процессе ее исполнения транспортная услуга сама становится предметом экспорта или импорта.

Интеграционная функция транспорта реализуется посредством формирования единой сети транспортных маршрутов и выражается в углублении интеграционных процессов на межрегиональном, межгосударственном и глобальном уровнях.

Транспортный комплекс выполняет также структурообразующую функцию - участвует в формировании отраслевой структуры мирового производства и межотраслевых пропорций, в размещении производственных мощностей и формировании региональных различий в ценообразовании.

Комплементарная функция транспорта наиболее очевидна в структуре туристского продукта, где перемещение туристов в регион рекреации из мест постоянного проживания часто является основным условием оказания туристской услуги.

Для оценки уровня развития региона применяется индикативная функция транспорта, имеющая характер неосновной.

Исследование показывает наличие взаимосвязи между транспортом и уровнем жизни - высокий уровень развития транспортной инфраструктуры находится в корреляции с общим уровнем экономического развития. К неосновным также отнесена социальная функция транспорта - предоставление равного доступа всем членам общества к социально-экономической инфраструктуре через повышение степени транспортной доступности.

Индикативная, социальная, комплементарная, стимулирующая функции присущи всей сфере услуг, а градообразующая, интеграционная и структурообразующая - транспортному комплексу.

В условиях формирования новой модели развития мировой экономики транспорт является инструментом реализации национальных интересов России, обеспечения достойного места страны в мировой хозяйственной системе.

Глобализация экономики и сопровождающие ее процессы развития внешнеторгового обмена требуют новых подходов к развитию транспорта, поиску новых технологий и рациональных путей освоения перевозок пассажиров и грузов. В настоящее время следует признать, что транспортная инфраструктура в России и особенно в ее восточных регионах развита недостаточно.

Россия отстает от США по длине железнодорожных магистралей в 2,3 раза. Если же рассматривать плотность железных дорог на 1000 квадратных километров территории, то по этому показателю Россия занимает 12 место.

Аналогичное положение с сетью автомобильных дорог. По плотности автомобильных дорог на 1000 квадратных километров территории Россия значительно уступает зарубежным странам. Не завершено формирование опорной сети на Северо-Западе страны, на Севере, в Сибири и на Дальнем Востоке. Таким образом, очевидно, что Россия, для того, что бы стать одним из мировых лидеров в транспортной системе нуждается в развитии транспортной сети. Особенно остро этот вопрос стоит для восточных регионов России – от Урала до Дальнего Востока.

Если обратиться к морскому транспорту, то и здесь существует ряд проблем.

Во-первых, старение судов и недостаточное обновление российского флота.

Во-вторых, переход части судов (как правило, наиболее современных и оснащенных) под флаги других государств.

В-третьих, необходимость в модернизации российских портов.

С распадом СССР Россия потеряла значительную часть наиболее крупных и оснащенных портов на Балтийском и Черном морях, в этой связи остро встает задача развития портов на Черном море и особенно на Балтике. Данная задача является не только транспортной, но и политической. В настоящее время идет процесс создания условий для переориентации российских грузов с портов стран Балтии (Латвии, Литвы и Эстонии) на российские порты Санкт-Петербурга, Ленинградской области и Калининградской области, часть их комплексов уже в ведена в эксплуатацию, - в Ленинградской области – Усть-Луга и Приморск, в Калининградской - Балтийск. Необходимо отметить, что развитие Калининградской области как крупного транспортного центра имеет важное геополитическое значение, создавая условия и механизмы консолидированного развития анклавной территории в рамках единого федеративного государства.

Идет активное развитие портов на Дальнем Востоке – Находка, Владивосток, порт Восточный и другие, на Черном море – Новороссийск, Туапсе и другие.

Однако при развитии портов нужно помнить о комплексном подходе, то есть развивать не только портовую структуру, но и железнодорожные и автомобильные подходы. Но и этого мало. Недостаточно, если грузы будут быстро и качественно перерабатываться портами, нужно, что бы они в соответствии с установленными сроками доставлялись получателям (или проходили транзитом), а это значит нужно развивать железнодорожную и автомобильную сеть в целом по стране. То есть работа портов напрямую зависит от работы железнодорожного и автомобильного транспорта.

Автомобильный транспорт - ключевой элемент транспортной системы страны. В настоящее время автомобильный транспорт выполняет более 50% объемов перевозок грузов и пассажиров страны, являясь, по сути, «главным перевозчиком» страны.

Мировая тенденция глобализации экономических связей и усложнение спроса на транспортные услуги привели к росту объемов транспортно-экспедиционных услуг, в развитии которых автомобильному транспорту принадлежит особая роль. Однако, несмотря на благоприятные изменения, в деятельности автомобильного транспорта существует ряд серьезных проблем, которые, как показывает опыт зарубежных стран, будут усугубляться по мере экономического роста. Эти дисбалансы являются не просто причиной неудобств, они не приемлемы для растущего общественного сознания, противоречат концепции устойчивого развития. Это привело к тому, что в странах Западной Европы меняются приоритеты в пользу более экологически благоприятных, чем автомобильный, видов транспорта: железнодорожного и внутреннего водного.

Авиационный и внутренний водный виды транспорта столкнулись с проблемой обновления парка транспортных средств. Для авиации ситуация усугубляется запретом ряда стран на использование отечественных самолетов, не удовлетворяющих условиям по уровню шума. Роль этого вида транспорта в пассажирских перевозках значительна, что объясняется большими расстояниями и недостаточной развитостью инфраструктуры, особенно в восточных районах страны. Для внутреннего водного транспорта, доля которого в общем объеме перевозок довольно незначительна по сравнению, например, с США, площадь которой сравнима с Россией, важнейшей задачей является создание современного флота и реконструкция ряда ключевых объектов на внутренних водных путях России.

Доля трубопроводного транспорта в транспортной системе России значительна, что объясняется большим экспортным потенциалом нефте – и газодобывающей отрасли. Грузооборот трубопроводного транспорта в России превышает аналогичный показатель США более, чем в 2 раза.

Несмотря на имеющиеся проблемы в развитии отдельных видов транспорта, выгодное геополитическое положение позволяет Российской Федерации претендовать на одно из ведущих мест в транспортной инфраструктуре мира, играть важную роль в мировой экономической системе и на международной политической арене в качестве транспортного моста между Европой, Азией и Америкой (по направлениям Запад – Восток, Север – Юг).

Стратегическим интересам России отвечает формирование системы международных транспортных коридоров и реализация ее транзитного потенциала.

К 2010 г. объем внешней торговли России в стоимостном выражении возрастет по сравнению с 1998 г. на 70-75%, а объемы перевозок экспортно-импортных грузов - на 30-35%. Объем транзитных перевозок грузов возрастет почти в три раза и достигнет 58-60 млн. тонн. С иностранных на отечественные морские порты будут переключены грузопотоки в объеме 65-70 млн. тонн. Это диктует необходимость модернизации, прежде всего экономической, российского транспорта.

Именно поэтому Федеральная программа "Модернизация транспортной системы России" является частью стратегической программы рыночных реформ в России. Ее цель - либерализация российского рынка транспортных услуг. Это, на первый взгляд, неожиданно и даже пугающе, поскольку воспринимается как отказ от государственного регулирования отрасли, которая ни в одной стране мира не функционирует без государственного контроля. Тем более что транспортную систему России уже сейчас образуют тысячи крупных и мелких предприятий различной формы собственности.

Речь идет о том, чтобы государство стало участником рынка транспортных услуг. Оставляя в стороне естественный вопрос об эффективности государственного менеджмента, надо бы обратить внимание на другое. А именно на то, что сохранение в собственности государства "важнейших объектов транспортной инфраструктуры", может быть, в перспективе и сулит немалые выгоды, но пока грозит постоянным ростом расходов. Эти "объекты" могут дорого обойтись бюджету. Если, конечно, не будут найдены другие источники финансирования.

Как показывает опыт других стран, "поднять" транспорт можно, если законодательно утвердить инвестиции по принципу "построил-оперируй-передай". Данный механизм нашел широкое распространение в Индии, Малайзии, Турции, Египте.

В современном мире темпы роста торговли услугами почти в два раза выше темпов роста торговли товарами. Например, доля доходов от транзита в общем объеме экспорта услуг Голландии составляет более 40%. Экспорт транспортных услуг России далек от того уровня, который реален для нашей страны. По этому показателю Россия пока в два раза уступает Дании. И это при том, что основные финансовые и товарные потоки в ближайшем будущем будут сосредоточены в треугольнике США-Европа-Дальний Восток. Россия находится на столбовой дороге, связывающей Европу и Азию.

Особое значение приобретает русский транзит в связи с развитием электронной торговли (через Интернет), повышающей требования к скорости транспортировки.

Если с экономической и социальной точки зрения все это выглядит убедительно, то вот тезис об укреплении национальной безопасности России с помощью транзита может показаться сомнительным, особенно для тех, кто боится слова "глобализация", которое в программе модернизации употребляется в положительном смысле. Транспортники понимают глобализацию как "создание общемировой транспортной системы, способной удовлетворять потребности в перевозке грузов и пассажиров по всему земному шару без сколько-нибудь существенного влияния на этот процесс национальных границ". Для российской транспортной системы это будет иметь благоприятные последствия.

В настоящее время Россия достаточно интегрирована в мировую транспортную сеть, в основе которой - международные транспортные коридоры (МТК). Они начали формироваться в 90-х годах. Три из них проходят через территорию нашей страны:

-  коридор №1 - от стран Балтии и Польши к Германии, в полосе которого находится Калининградская область;

-  коридор №2 - Берлин-Варшава-Минск-Москва;

-  коридор №3 - от Хельсинки до Москвы и далее в страны Южной Европы.

Однако в таком виде система МТК пока не отвечает интересам России - даже с учетом того, что нашей стране удалось добиться продления коридора №2 от Москвы до Нижнего Новгорода, а коридора №3 - от Москвы до Астрахани и Новороссийска. Модернизируются и порты Дальнего Востока и Северо-Запада. Однако этого недостаточно. К 2010 г. величина необходимых капитальных вложений в развитие инфраструктуры МТК на территории России составит почти 450 млрд. руб. в ценах 2000 г. Следует особо подчеркнуть, что из них более 70% придется на внебюджетные средства - собственные средства предприятий, привлеченные инвестиции, в том числе иностранные, и кредиты.

Парадокс глобализации в том, что открытость России не создает зависимости страны от мировой рыночной конъюнктуры, а, напротив, ставит другие страны в зависимость от России.

И потому основной противник русского транзита - США и их западные союзники. Их ответ на русский транзит - проект TРACEКA, новый евразийский транспортный коридор, "новый шелковый путь" в обход России.

Проект возник по инициативе Евросоюза. Его экономическая составляющая - транспортировка нефти, нефтепродуктов и хлопка в Европу и далее. Политическая задача "нового шелкового пути" - вовлечение регионов Закавказья и Центральной Азии в зону политического влияния США и их союзников.

Поэтому будущее русского транзита, при всей привлекательности этого проекта, нуждается в самом серьезном внешнеполитическом обеспечении и зависит от способности государства защищать свои экономические и геополитические интересы.

В настоящее время в мировой экономике сформированы два региона, характеризующихся высокой экономической эффективностью транспортных услуг - США и ЕС, и, исходя из существующей динамики развития, автором прогнозируется дальнейшее усиление роли этих регионов на рынке международных транспортных услуг. В силу уже сформировавшихся структур распределения производственных мощностей в развитых странах региональные транспортные комплексы будут ориентироваться на построение единой мировой транспортной системы с центрами управления и контроля в развитых странах.

В перспективе, с высокой долей вероятности, произойдет поглощение региональных перевозчиков интеррегиональными, на международном транспортном рынке возникнут транснациональные операторы, вследствие чего различия в эффективности транспортных услуг по регионам только усилятся.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7