Лекция 1. Новые функциональные материалы

Новые функциональные материалы. Значение функциональных материалов в создании конкурентоспособной продукции. Характерные особенности ФМ, определяющие их конкурентоспособность

Быстрый рост темпов технического развития ведущих отраслей промышленности ставит материаловедов перед выбором – продолжать совершенствовать свойства у материалов, уже ставших традиционными, либо создавать принципиально новые классы материалов, обладающих комплексом аномально высоких свойств. Исследования показывают, что достижение значительного успеха при реализации первого пути в материаловедении маловероятно – практически достигнутый уровень свойств близок к теоретическому. Поэтому, крупные научно-исследовательские центры в развитых странах отдают предпочтение разработкам в области новых материалов.

По сравнению с другими областями науки и техники новые и новейшие материалы играют совершенно специфическую роль, которая может быть охарактеризована следующим образом:

1. Материалы являются стержнем воплощения любой научно-технической идеи, обусловливают саму возможность такого воплощения;

2. Материалы стоят во главе научно-технического прогресса вообще, так как способствуют генерации новых идей при возникновении потребности в материалах с новыми характеристиками;

3. Большинство материалов используются в продукции двойного применения, что в значительной мере облегчает проблему конверсии их производства.

4. Наличие или отсутствие требуемых материалов определяет зависимость или независимость государства от внешних источников

5. Конкурентоспособность промышленной продукции в эпоху высоких технологий определяется уровнем достигнутых характеристик используемых материалов.

По установившейся в мировой практике оценке, более 80% приоритетных разработок объектов новой техники в ведущих областях народного хозяйства к 2006 году будет определяться созданием новых материалов и высоких технологий.

Наряду с конструкционными материалами большую роль в обеспечении конкурентоспособности промышленных изделий играют функциональные материалы, в число которых входят 10 наиболее перспективных классов материалов (рис.1).

Особая роль функциональных материалов и технологий их получения и обработки состоит в том, что они являются опорной базой модернизации практических всех видов конкурентоспособных изделий. Следует подчеркнуть, что функциональные материалы в силу своей малой материалоемкости являются основой гибких производств и открывают пути быстрой модернизации и перестройки оборудования для создания новых производств перспективной техники.

Известно, что расходы на функциональные материалы являются одним из ключевых разделов бюджетов министерств энергетики и экономики США. О важности разработок новых функциональных материалов говорит и тот факт, что они постоянно включаются в списки ключевых (критических технологий всех стран-членов MRS).

В конце прошлого века работы в области новых материалов стали объектом государственной политики стимулирования экономического роста в большинстве промышленно развитых стран.

Новые материалы формируют, в конечном счете, товарные рынки, поэтому реализация их технологического развития в большинстве государств осуществляется специальными органами, создаваемыми при президенте или премьер-министре этих стран. Например, формирование научно-технической политики в США поручено Управлению научно-технической политики (ОSТР) и Федеральному координационному совету по науке, технике и технологиям (FССSTТ), а ее практическую реализацию - Управлению перспективных исследовательских проектов (АКРА) и Национальному экономическому совету (НЕС).

В середине 1993 года ОSТР и FССSTТ в качестве национальных приоритетов назвали следующие шесть научно-технических областей:

o технологии новых материалов;

o высокопроизводительные ЭВМ и компьютерные сети;

o системы наблюдения за состоянием окружающей среды;

o биотехнологии;

o образование в области естественных наук;

o современные методы и средства промышленного производства.

За последние 30 лет в промышленности США стали использоваться тысячи марок новых и новейших материалов. Общий объем поставок обработанных материалов в США в стоимостном выражении составил примерно $400 млрд., включая $60-70 млрд., или 1,5% от национального валового продукта на новые материалы. В их производстве и обработке было занято около 250 тыс. рабочих.

Процессы изготовления новых материалов относятся к высоким технологиям и характеризуются всеми особенностями последних. Исследование; проведенное в США, показало, что фирмы, специализирующиеся на высоких технологиях, играют важную роль для страны по четырем показателям: создание рабочих мест, рост числа сотрудников, объем годовых продаж и объем экспортируемой продукции. В таблице 2 представлены показатели фирм США, специализирующихся на высоких технологиях в различных отраслях производства.

Данные таблицы 1 показывают, что продукция фирм, производящих высокотехнологичные материалы, имеют большую добавленную стоимость, о чем свидетельствует годовой объем продаж, приходящихся на одного служащего, уступающий лишь аналогичному показателю фирм, производящих аппаратные средства ЭВМ. Кроме того, фирмы, производящие высокотехнологичные материалы, имеют самую большую долю экспортируемой продукции. Таким образом, средства, затрачиваемые на НИОКР по новым материалам, в результате их внедрения дают весьма удовлетворительную отдачу с точки зрения торгового баланса страны.