Нанотехнологии в железнодорожной отрасли.

Интервью с директором Департамента программ стимулирования
спроса Фонда инфраструктурных и образовательных программ
А.Н. Морозовым.
Александр Николаевич, о нанотехнологиях сегодня говорят многие: их
применяют в краске, в электронных устройствах и даже в шампунях для
мойки автомобилей. Что же такое нанотехнологии и действительно ли
нанопродукция имеет столь широкий охват?
Действительно, о нанотехнологиях сегодня говорится много. Что же это
такое?
Одним из первых термин «нанотехнология» применил профессором Норио
Танигучи на международной конференции в Токио в 1974 г. Первоначально
этот термин означал процессы, которые обеспечивали сверхточную
обработку поверхности с использованием ионных и электронных пучков,
нанесения пленок и химического травления. В наши дни термин
«нанотехнология» используется более широко и охватывает материалы,
технологические процессы, приемы и системы машин и механизмов,
предназначенные для выполнения сверхточных операций в масштабе
нескольких нанометров.
Под термином «нанотехнологии» РОСНАНО и Фонд инфраструктурных и
образовательных программ понимают совокупность технологических
методов и приемов, используемых при изучении, проектировании и
производстве материалов, устройств и систем, включающих контроль и
управление строением, химическим составом и взаимодействием
составляющих их отдельных. которые приводят к улучшению, либо
появлению дополнительных эксплуатационных и/или потребительских
характеристик и свойств получаемых продуктов. При этом важно отметить,
что размер структурных элементов указанных элементов должен быть не
более 100 нанометров (нм) как минимум по одному из измерений.
Упорядоченная на наноуровне структура материи позволяет получить
уникальные характеристики вещества за счет высокой поверхностной
площади и, как следствие, высокой скорости происходящих с этими
веществами химическими или физическими процессами.
Таким образом, в качестве объектов нанотехнологий могут выступать
наночастицы, нанопорошки, нанопленки и т.д., а также объемные материалы,
отдельные элементы устройств и систем, структура которых контролируемо
проектируется и модифицируется с разрешением на уровне отдельных
наноэлементов. Устройства или системы считаются изготовленными с
использованием нанотехнологий, если как минимум один из их основных
компонентов является объектом нанотехнологий.
На бытовом уровне нанотехнологиическими продуктами, при условии
выполнения указанных выше параметров, могут быть покрытия с
уникальными характеристиками (износостойкость, коррозионная стойкость и
т.д.), композиционные конструкционные материалы, элементы электроники,
моторные масла, лекарственные препараты и др.
Нанотехнологии можно встретить в современном автомобиле: это
антибликовые покрытия на панели приборов, электрохромные зеркала,
каталитические нейтрализаторы, контроллеры, моторные масла со
специальными присадками, материалы элементов интерьера и экстерьера и
т.д.
К сожалению, приставку «нано» часто используют мошенники в качестве
маркетингового инструмента для недобросовестного продвижения своей
низкосортной продукции на рынке.
Наверняка нанотехнологии могут быть востребованы и в
железнодорожной отрасли. У Фонда есть опыт работы в данной отрасли?
Некоторый опыт работы в железнодорожной отрасли у Фонда и РОСНАНО
имеется. ОАО «РЖД» является одним важнейших стратегических партнеров
РОСНАНО. Мы с коллегами из РЖД активно прорабатываем вопросы
внедрения
инновационных
нанотехнологических
решений
в
железнодорожной отрасли.
На мой взгляд, в железнодорожной отрасли перспективными направлениями
применения нанотехнологий являются:
- железнодорожные вокзалы (системы освещения, энергоэффективность,
безопасность, экология и др.);
- железнодорожная инфраструктура (повышение коррозионной стойкости,
повышение безопасности персонала, применение инновационных материалов
с целью повышения долговечности, снижение эксплуатационных затрат);
подвижной состав, включая высокоскоростной (конструкционные
материалы, компоненты).
В августе этого года Фонд принял участие в проекте РЖД по созданию
передвижного выставочного лекционного комплекса, представляющий собой
передвижную техническую выставку. Один из вагонов данного комплекса
посвящен
нанотехнологиям,
которые
могут
применяться
на
железнодорожном транспорте: это композиционные материалы, система
идентификации персонала и грузов, интеллектуальные системы освещения,
защитные покрытия, солнечные модули, литий-ионные аккумуляторные
батареи, инструмент для механообработки без применения СОЖ,
изоляционные материалы, низкоэмиссионные стекла и др.
Некоторые технологические решения на железной дороге уже применяются.
Надеюсь, что их станет больше.
Не могли бы вы привести примеры
нанотехнологий в железнодорожной отрасли?
успешной
интеграции
Прежде всего, это светодиодные системы освещения. РЖД производит
замену ламп накаливания на светодиодные лампы на железнодорожных
станциях и объектах инфраструктуры, которые при тех же параметрах
освещения почти в 10 раз экономичнее. Кроме того, ресурс светодиодной
лампы составляет порядка 50 тыс. часов. Данные факторы позволяют РЖД
существенно снизить затраты на электроэнергию, а также на техническое
обслуживание светотехнических приборов.
В 2011 году должен быть запущен пилотный проект по применению
солнечных батарей в качестве альтернативного источника энергии на
железнодорожном вокзале. В случае успешного завершения эксперимента
проект может быть тиражирован на так называемых «умных» вокзалах, в
которых должны найти применение передовые технические решения.
Одобрение в РЖД получила технология по сверхзвуковому нанесению
износостойких и защитных металлизационных покрытий (на поверхность
наносятся различные металлы в зависимости от назначения покрытия). Она
позволяет защитить от коррозии металлоконструкции на срок до 50 лет. При
этом экономический эффект применения технологии, по сравнению с
традиционными лакокрасочными покрытиями, достигается за счет снижения
затрат на периодическую покраску.
Износостойкие покрытия можно наносить на колесные пары, а защитные – на
объекты инфраструктуры (например – на светофоры).
ОПЖТ рекомендовало производителям железнодорожной техники и
владельцам железнодорожных вагонов применять пружины с увеличенным
сроком службы. В данном случае ноу-хау – это структура металла изделия,
позволяющая выдерживать высокие динамические нагрузки.
Какие, на ваш взгляд, перспективные инновационные технологические
направления будут востребованы на железной дороге в средне- и
долгосрочной перспективе?
В области подвижного состава перспективным направлением является
применение композиционных материалов. По нашим предварительным
расчетам, замена традиционных материалов на композиционные позволит
снизить массу тары грузового вагона с 24 тонн до 8. Это означает, что
перевозчик при той же массе груженного вагона сможет перевозить на 16
тонн груза больше, повышая таким образом оборачиваемость грузов и
снижая эксплуатационные затраты на перевозку. Кроме того,
композиционные материалы не подвержены коррозии, их ремонт
осуществить в технологическом плане проще металлического аналога. Уже
сегодня композиционные элементы силовой структуры корпуса вагона по
стоимости сопоставимы с металлическими.
Актуальным будет вопрос энергосбережения. Для вокзального хозяйства это
означает существенное снижение энергопотребления и, следовательно,
эксплуатационных затрат, с одновременным повышением функциональности
и комфорта для пассажиров. Уже сегодня доступны энергоэффективные
системы освещения с использованием светодиодов, низкоэмиссионные
стекла (не нагревают помещения в жару и не выпускают тепло зимой),
экологически безопасные теплоизоляционные материалы (не выделяют
вредных веществ даже при горении), системы солнечных модулей с
аккумуляторными батареями.
Для подвижного состава, в добавок к приведенным примерам, будут
востребованы провода со сверхвысокой проводимостью, системы
энергоэффективного движения, системы кондиционирования и очистки
воздуха с низким потреблением энергии, узлы и агрегаты со сниженным
трением деталей, новые эффективные источники энергии.
Особое внимание будет уделяться созданию высокоскоростного
железнодорожного сообщения. Здесь не обойтись без принципиально нового
подвижного состава, рельс, соответствующей инфраструктуры.
Актуальной будет система активной и пассивной безопасности
железнодорожной инфраструктуры, которые позволят существенно снизить
риски возникновения аварийных ситуаций на железной дороге (системы
мониторинга за персоналом и пассажиропотоком), дистанционный поиск
взрывчатых и наркотических веществ, системам пожарной безопасности
(применение негорючих и нетоксичных материалов на вокзалах и в
подвижном составе, ранее распознавание и предотвращение внештатных
ситуаций).
Для железнодорожной инфраструктуры ключевыми станут технологии,
снижающие эксплуатационные затраты: композитные опоры освещения,
железнодорожные переходы, светодиоды, защитные и антивандальные
покрытия, новые строительные материалы, системы интеллектуального
управления энергопотреблением.
Очень интересно. Есть ли какие-либо препятствия, мешающие
активному применению нанотехнологий в стране и на железной дороге?
Вы знаете, как показал опыт работы РОСНАНО и Фонда с крупными
российскими предприятиями, ОАО «РЖД» является одной из самых
динамичных организаций в области инновационного технического развития,
которая на деле планомерно модернизирует свою инфраструктуру.
Конечно же, практически в любой организации применение инноваций
сдерживает традиционно их более высокая закупочная стоимость по
сравнению с традиционными решениями. РЖД это понимает: коллеги готовы
внедрять инновационные нанотехнологические решения, совокупная
стоимость владения которыми будет ниже традиционных. И здесь нам есть
что предложить своим партнерам, что мы, собственно, и делаем.
Вместе с тем, существенным тормозом является старая техническая
нормативная база, значительная часть которой сохранилась с советских
времен, которая заточена на использование старых решений. Надо сказать,
что это общая проблема для таких многих отраслей: строительство,
автодороги, ЖКХ и др. С РЖД будем работать над корректировкой
отраслевых корпоративных стандартов. К сожалению, не обойтись без
изменения нормативных актов федерального уровня (например:
строительные нормы для зданий и сооружений), которые РЖД обязана
соблюдать.
Мы понимаем, что мгновенное повсеместное внедрение инноваций
невозможно да и экономически не оправдано. Будем идти поступательно: от
реализации совместных пилотных проектов до серийного внедрения
зарекомендовавших себя решений.
Александр Николаевич, сотрудничает ли Фонд и РОСНАНО с РЖД в
области
технологических
платформ
–
нового
инструмента
государственной политики?
РОСНАНО является активным участником технологических платформ.
Более того, РОСНАНО инициировало 4 технологические платформы,
которые утверждены Правительственной комиссией по высоким
технологиям и инновациям. Одна из них («Применение инновационных
технологий для повышения эффективности строительства, содержания и
безопасности автомобильных и железных дорог») посвящена в том числе и
железнодорожной тематике. ОАО «РЖД» и ее дочерние организации
являются активными членами данной технологической платформы.
По инициативе ОАО «РЖД» Правительственная комиссия по высоким
технологиям и инновациям утвердило технологическую платформу
«Высокоскоростной интеллектуальный железнодорожный транспорт», и
РОСНАНО является ее активным участником.
Хочу отметить, что войти в состав участников технологической платформы
может любая организация. Никаких ограничений здесь нет: было бы желание
работать и приносить пользу отрасли.
В рамках деятельности технологических платформ будут определены
приоритетные направления развития отраслевых технологий, выработаны
конкретные предложения по мерам государственной поддержки
технологического развития отрасли. Уверен, что в рамках деятельности
технологических платформ участники внедрят множество прикладных
отраслевых инновационных решений и надеюсь, что органы государственной
власти поддержат выработанные предложения по поддержке модернизации
железнодорожной отрасли.
Как вы оцениваете потенциал «наномодернизации» железнодорожной
отрасли?
Принимая во внимание уникальное географическое положение России, а
также мировую глобализацию убежден, что российская железнодорожная
отрасль обладает огромным потенциалом. Она должна стать ключевым
связующим узлом Европы и Азии. Это стратегически важная отрасль
народного хозяйства. Ежегодный грузооборот по железной дороге сегодня
составляет триллионы рублей, а может исчисляться сотнями.
Необходимо учитывать, что мы живем в мире жесткой мировой
конкуренции. Чтобы быть конкурентоспособной, железнодорожной отрасли
необходимо поступательно модернизироваться: снижать эксплуатационные
издержки и повышать свою эффективность. Конечно же, этой задачи нельзя
решить без инновационных технологий.
Благодаря заданному РЖД вектору российская железнодорожная отрасль
постоянно самосовершенствуется и на сегодняшний день является вполне
конкурентоспособной на мировом рынке: аналогов многих технических
решений на Западе просто не существует. Обновляется подвижной состав,
модернизируется вокзальный комплекс, совершенствуются методы
управления и организации работы. К сожалению, такую тенденцию можно
наблюдать далеко не во всех отраслях.
Надеюсь, что инновационные проекты РОСНАНО будут востребованы в
РЖД и смежных организациях и позволят коллегам перейти на качественно
новый уровень развития.