Нанотехнологии в железнодорожном машиностроении

2.3 Нанотехнологии в железнодорожном машиностроении

Одной из интересных разработок, которые предлагает железнодорожникам Нижегородский региональный центр наноиндустрии, является керамический наноцемент, или фосфатная керамика — это порошкообразная смесь фосфата и оксида металла, при соединении с водой образующая пастообразный цементный раствор. Такой материал обладает высокой прочностью и огнестойкостью, высоким сопротивлением химическому разложению и замерзанию. В отличие от традиционного бетона, он отвердевает даже под водой. По своим свойствам фосфатная керамика превосходит привычный цемент.

В сообщении говорится также, что нанотехнологии могут повысить прочность и уже используемых шпал. Для этого в них вводится водный раствор флюатов, молекулы которых, проникая в бетон, превращаются в наночастицы новых веществ и плотно закупоривают поры бетона.

Еще одна разработка ученых, которая может найти применение в железнодорожной отрасли, — гель для ликвидации карстовых пустот под полотном железной дороги. Частицы полимерного нанопорошка, введенные в карстовую полость, набухают под действием воды и превращаются в гель, который плотно прилегает к стенкам, прекращая развитие полости. Заполнение карстовых пустот, по мнению специалистов, проще, эффективнее и дешевле применяемых сегодня технологий.

Практическое использование таких разработок может дать значительный эффект в области увеличения ресурса техники, энергосбережения, повышения прочностных характеристик применяемых материалов.

В будущем в машиностроительном комплексе предполагается широкое внедрение новых технологий, средств мониторинга и защиты окружающей среды от вредных техногенных воздействий производства, устройств и технологий очистки и утилизации отходов.

В станкостроении следует освоить технологию изготовления специальных инструментов и оснастки повышенной прочности, износоустойчивости, жаро- и химической стойкости и пр.

В приборостроении – производство средств автоматизации технологических процессов, включая «интеллектуальные» датчики и чувствительные элементы с использованием нанотехнологий, устройств дистанционного и бесконтактного управления исполнительными и транспортными механизмами, высокоскоростных средств обработки информации.

Стремительное развитие и начало практического использования достижений в области наноматериалов и нанотехнологий за рубежом требует повышенного внимания и поддержки государства отечественным разработкам в этой области экономической деятельности, нуждающейся в координации и осуществлении определенного государственного регулирования в рамках научно-технологической и инновационной политики.

Развитие наносистемных исследований и разработок потребует поддержки бюджетных и внебюджетных фондов, работающих в научно-технической сфере.

Международное сотрудничество в сфере исследований и разработок наносистем должно обеспечивать интеграцию российских специалистов в единое информационное пространство и одновременно поддержку с участием государства ориентированных на экспорт проектов, программ освоения наукоемкой и высокотехнологичной продукции, закупок для развития экспортного производства оборудования и комплектующих. Это должно эффективно интегрировать нашу страну в систему международного разделения труда с сохранением приоритета по выпуску конечной продукции на основе результатов развития нанотехнологий, создания наноматериалов и конструирования наносистем.

Заключение

Сложность перехода машиностроения на инновационный путь развития состоит в том, что при реализации стратегических целей вхождения страны в постиндустриальное общество необходимо в исторически короткое время решать одновременно две задачи: модернизацию самого машиностроения и техническое перевооружение других отраслей экономики.

К сожалению, приходится констатировать, что в нынешнем состоянии предприятия российского машиностроения могут осуществлять производство конкурентоспособной продукции только для сравнительно узких сегментов рынка. По оценкам экспертов, на мировом рынке могут конкурировать в соответствующих сегментах незначительное число российских машиностроительных компаний.

Необходимо отдавать себе отчет, что наши потенциальные конкуренты без всяких сомнений продвигаются к созданию постиндустриального общества, в полном смысле этого слова, концентрируя для этого колоссальные ресурсы на высокотехнологичных направлениях. Мы же пока в этом вопросе серьезно отстаем. Нам необходимо преодолевать отставание от мирового уровня, с одновременным формированием и распространением наиболее эффективных инновационных технологий завтрашнего дня. России предстоит реализовать на практике широкомасштабный экономический маневр, чтобы в кратчайшие сроки развить до высокотехнологичного уровня отрасль, находящуюся в настоящее время в состоянии, отстающем от развитых стран на 20-30 лет. Очевидно, что для этого необходимо обеспечить опережающие темпы развития.

Тем не менее, несмотря на все проблемы и трудности в России имеются все необходимые условия для опережающего развития машиностроения. Это, прежде всего, собственные энергетическая и сырьевая база, развитая коммуникационная сеть, научный, интеллектуальный, кадровый, производственный и иные потенциалы. Но, главное, это развитие нанотехнологий, систем искусственного интеллекта, глобальных информационных сетей, интегрированных высокоскоростных транспортных систем.

В машиностроении применение нанотехнологий и наноматериалов позволит увеличить ресурс режущих и обрабатывающих инструментов с помощью специальных покрытий и эмульсий, внедрить нанотехнологические разработки в модернизацию парка высокоточных и прецизионных станков. Созданные с использованием нанотехнологий методы измерений и позиционирования обеспечат адаптивное управление режущим инструментом на основе оптических измерений обрабатываемой поверхности детали и обрабатывающей поверхности инструмента непосредственно в ходе технологического процесса. Например, эти решения позволят снизить погрешность обработки с 40 мкм до сотен нанометров при стоимости та кого отечественного станка около 12 тыс. долл. И затратах на модернизацию не более 3 тыс. долл. Равные по точности серийные зарубежные станки стоят не менее 300-500 тыс. долл. При этом в модернизации нуждаются не менее 1 млн активно используемых металлорежущих станков из примерно 2,5 млн станков, находящихся на балансе российских предприятий.

В двигателестроении и автомобильной промышленности - за счет применения наноматериалов, более точной обработки и восстановления поверхностей можно добиться значительного (до 1,5-4 раз) увеличения ресурса работы автотранспорта, а также снижения втрое эксплуатационных затрат (в том числе расхода топлива), улучшения совокупности технических показателей (снижение шума, вредных выбросов), что позволяет успешнее конкурировать как на внутреннем, так и на внешнем рынках.

 Подводя итог, можно сделать вывод о том, что использование возможностей нанотехнологий может уже в недалекой перспективе принести резкое увеличение стоимости валового внутреннего продукта и значительный экономический эффект в машиностроительном комплексе. Тем самым принципиально изменяют отрасль машиностроения в целом, определяя вектор постиндустриального развития ближайших десятилетий.

Список использованной литературы:

1.         Экономическая география России/ под ред. Т.Г.Морозовой, Москва, 2007;

2.         Экономическая география и региональная экономика/ Родионова И.А., 2002;

3.         Электронная версия журнала «Наука и жизнь» http://www.nkj.ru/news/12159/

4.         Интернет сайт: http://nanoprom.info/ncuse/

5.         Интернет сайт: http://www.microsystems.ru/files/publ/753.htm