Последние два года, несмотря на финансово-экономический кризис, оказались весьма успешными для нанотехнологической отрасли. При этом все более очевидной становится тенденция обширной коммерциализации нанотехнологий и их перемещения с теоретического на практический уровень. Одно из главных достоинств нанотехнологий и наноматериалов заключается в том, что они позволяют делать производственные процессы более дешевыми и экологичными. На сегодняшний день эти два фактора в условиях высокого уровня конкуренции на всех промышленных и потребительских рынках являются основным залогом успеха.
Прежде всего, стоит отметить прогресс в производстве углеродных нанотрубок (УНТ, carbon nanotubes). За последние десять лет число исследовательских и производственных компаний, работающих в этой области, увеличилось, как минимум, на порядок. При этом активное участие в общем деле принимают как малые и средние компании, так и международные гиганты. Основные области применения УНТ на сегодняшний день: композитные материалы, ЭМИ-защита, прозрачные проводящие покрытия (TCO), наночернила для печатаемой электроники, системы освещения, температурные проводники, электроды для конденсаторов и литий-ионных аккумуляторов (Li-ion), радиочастотные устройства, полевые транзисторы (в том числе в запоминающих устройствах).
Резкое увеличение производственных возможностей и производства УНТ было зафиксировано в 2009 году, в основном благодаря усилиям Bayer в Германии, Showa Denko в Японии и Nanocyl в Бельгии. Увеличение выпуска привело к снижению себестоимости, что позволило потребителям УНТ (химическим компаниям) начать поиск новых областей их применения. При этом переработчики, изначально специализируясь на производстве композитных материалов, постепенно осваивают выпуск конечной продукции. Например, одна из таких компаний – Zyvex, в 2009 году представила прототип моторной яхты длиной 54 фута (16.5 м), корпус которой выполнен из материала Arovex, содержащего УНТ. Яхта Zyvex весит на 75% по сравнению с яхтами со стеклопластиковым корпусом, что в значительной мере способствует экономии топлива.
Еще одна крайне привлекательная область применения УНТ – замена оксида индия и олова (ITO) в прозрачных проводящих покрытиях (TCO). Покрытия такого класса применяются, прежде всего, в производстве дисплеев. В Азии компании Samsung, Sangbo, Top Nanosys, Xinnano Materials в настоящее время находятся на завершающей стадии разработки своих разработок в этом направлении.
Особую роль УНТ могут сыграть в развитии солнечной энергетики. В этой отрасли видится два основных направления: замена ITO прозрачными проводящими покрытиями в тонкопленочных фотоэлектрических преобразователях (ФЭП) второго поколения, а также в чернилах для печатаемых ФЭП второго и третьего поколений. В последнем сегменте наиболее активными разработчиками технологий являются Hanwha Chemical и Xinnano Materials.
В настоящее время исследования ведутся в области применения УНТ для производства датчиков. Так, американская Applied Nanodetectors работает над датчиками молекул газа; еще одна компания из США – Nanomix – над сенсорами биомолекул, таких как глюкоза, ДНК, вирусы; сингапурская BioNano – над сенсорами лекарственных средств и наркотиков.
Другой инновационный и крайне популярный углеродный материал – это графен, за передовые опыты с которым А. Гейму (A. Geim) и К. Новоселову была присуждена Нобелевская премия по физике за 2010 год. Сегодня такие компании как Vorbeck Materials, Angstron Materials и Cheap Tubes имеют возможность производить несколько тонн нано-графеновых пластин в год. Еще одним заметным участником рынка является компания Samsung, которая совместно с корейской SKKU разработала технологию и имеет возможность выпускать 30-дюймовые TCO на основе графена. Ведутся активные исследования в области применения графена в полевых транзисторах для высокочастотных гигагерцовых и терагерцовых транзисторов. Эта технология пока еще далека от коммерциализации.
В следующей статье будет рассказано о тенденциях коммерциализации неуглеродных наноматериалов: нанооксидов, частиц наносеребра и прочих металлов.