v4
07.07.2015
НТД продакшн
Quo vadis, мировая наноиндустрия?
2
Оглавление
• Введение. Мировой рынок наноиндустрии
• Патентный ландшафт в области нанотехнологий
• Наноматериалы и химич...
3
«Ты помнишь, как все начиналось…»
1857г
1958г
1959г
1974г
1991г
Майкл Фарадей синтезировал золото в коллоидном состоянии...
4
Этапы развития нанотехнологий
Аграрная
эпоха
(до 18 века)
Индустриальна
я эпоха (18 век)
Информационн
ая эпоха (с
1950г....
5
Страны, разработавшие национальные
нанотехнологические программы в 2000-2012 г.
0
10
20
30
40
50
60
2000 2001 2002 2003 ...
6
Мировой рынок наноиндустрии
Распределение мировой выручки нанопродукции (в %)
по отраслям за 2006, 2014 и 2020 г.
 Нано...
7
Оглавление
• Введение. Мировой рынок наноиндустрии
• Патентный ландшафт в области нанотехнологий
• Наноматериалы и химич...
8
Количество международных заявок на патенты в
области нанотехнологий
0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
Ра...
9
Топ-25 стран по заявкам на патенты в области
нанотехнологий
Расчеты произведены сотрудниками НТД по материалом информаци...
10
Топ-25 патентообладателей в области
нанотехнологий
Samsung Electronics Co
Ltd
Tsinghua Univ
Samsung Sdi Co Ltd
IndTechR...
11
Основные направления патентной защиты
• Наночастицы
• Методы производства
нанопродукции
• Области применения:
o Углерод...
12
Оглавление
• Введение. Мировой рынок наноиндустрии
• Патентный ландшафт в области
нанотехнологий
• Наноматериалы и хими...
13
Классификация наноматериалов
наноматериалы
Нанопорошки
Нанотрубки,
фуллерены,
графен
Нанопленки,
нанопокрытия
Метаматер...
14
Наноразмерные катализаторы
• Наиболее востребованные
направления развития
- Повышение селективности и
активности
- Заме...
15
Углеродные наноматериалы
• Виды углеродных наноматериалов
- Графен (монослой, sp2)
- Одностенные углеродные нанотрубки
...
16
Нанокомпозиты
• Классификация нанокомпозитов
по используемому
нанокомпоненту
- С наноглинами
- Керамические
- Металл- и...
17
Динамика потребления нанокомпозитов в мире
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
2013 2014 2019
с наноглинами керамические
мета...
18
Прогноз использования нанокомпозитов (в %) в
2019г.
93
3.7 3.2
48.1
27.9
24
72.9
10.2
1.6
0.2
15.8
80
20
Композиты с
на...
19
Нанопокрытия
• Основные подложки для
нанопокрытий
- Металл
- Стекло
- Ткань
- Керамика
- Пластик
- Дерево
• Области при...
20
Фильтрационные материалы
• Классификация материалов для
нанофильтрации
- Ацетат целлюлозы
- Полиамид
- Полисульфонамид
...
21
Аддитивные технологии
• Классификация технологий
- Стереолитография
- Лазерное спекание порошков
- Послойная печать рас...
22
Оглавление
• Введение. Мировой рынок наноиндустрии
• Патентный ландшафт в области
нанотехнологий
• Наноматериалы и хими...
23
Наноэлектроника и оптоэлектроника
млрд$
Эволюция основных
направлений рынка мировой
наноиндустрии
Основные направления
...
24
Органический светодиодный дисплей (OLED)
• Классификация
- PHOLED (Phosphorescent OLED)
- TOLED (Transparent OLED)
- FO...
25
Гибкая электроника
• Классификация гибкой
электроники
- Фотовольтаика
- Дисплеи
- Гибкие батареи
- Гибкие сенсоры
- П/п...
26
Наномагнетики
• Классификация наномагнетиков
- Наночастицы
- Микросферы
- Магнитные жидкости
- Тонкие пленки
- Кристалл...
27
Оглавление
• Введение. Мировой рынок наноиндустрии
• Патентный ландшафт в области
нанотехнологий
• Наноматериалы и хими...
28
Структура наномедицины
Движущая сила развития наномедицины
0
5
10
15
20
25
30
риск раков. забол. до 75 лет риск смерти ...
29
Фармацевтика
• Классификация наночастиц для
адресной доставки лекарств
- Липосомы
- Биоразлагаемые полимеры
- Мицеллы
-...
30
Схема действия таргетированного
противоракового препарата
Примеры препаратов, коньюгированных с моноклональными
антител...
31
In-vitro диагностика
• Классификация нанотехнологий,
используемых для in-vitro
диагностики
- «Лаборатория-на-чипе»,
пер...
32
Концепция “Human-on-a-chip”
33
Вместо заключение
• Объем рынка мировой наноиндустрии в 2014 году составил
1,2 трлн. $ и к 2020 году планируется его ут...
of 33

Н.Г.Журавлева - Nanotechnology review Саранск 2015

Published on: Mar 3, 2016
Published in: Education      
Source: www.slideshare.net


Transcripts - Н.Г.Журавлева - Nanotechnology review Саранск 2015

  • 1. v4 07.07.2015 НТД продакшн Quo vadis, мировая наноиндустрия?
  • 2. 2 Оглавление • Введение. Мировой рынок наноиндустрии • Патентный ландшафт в области нанотехнологий • Наноматериалы и химические технологии o Наноразмерные катализаторы o Углеродные наноматериалы o Нанокомпозиты o Нанопокрытия o Фильтрационные материалы o Аддитивные технологии • Наноэлектроника и оптоэлектроника o OLED-дисплеи o Гибкая электроника o Наномагнетики • Медицина и фармацевтика o Фармацевтика o In-vitro диагностика • Заключение
  • 3. 3 «Ты помнишь, как все начиналось…» 1857г 1958г 1959г 1974г 1991г Майкл Фарадей синтезировал золото в коллоидном состоянии, для которого размеры частиц составили от 10 до 1000 нм Группа Игоря Морохова была удостоена Ленинской премии за разработку ультрадисперсных порошков металлов (D=100 нм) для изготовления мембран для разделения изотопов U Ричард Фейнман высказал идею манипулирования материей на наноуровне: «There’s Plenty of Room at the Bottom» Норио Танигучи впервые применил термин «нанотехнология» 1985г Гарольд Крото, Ричард Смолли и Роберт Кёрл открыли новую форму углерода - фуллерены ~ Сумио Иидзима получил и описал свойства многостенных углеродных нанотрубок Впервые промышленный нанокомпозит (нейлон 6/наноглина) был применен для изготовления зубчатых ремней Toyota Camry 2010г Андрей Гейм и Константин Новоселов получили Нобелевскую премию «за опыты с двумерным материалом – графеном»
  • 4. 4 Этапы развития нанотехнологий Аграрная эпоха (до 18 века) Индустриальна я эпоха (18 век) Информационн ая эпоха (с 1950г.) Эпоха нанотехнологий (с 2001г.) Пассивные наноструктуры (2001-2005) Нанодисперсные порошки, используемые в покрытиях, композитах, металлах, сплавах, керамиках, коллоидах и др. Активные наноструктуры (2006-2010) Компоненты наноэлектроники и фотоники, нанобиотехнологии, адресная доставка лекарств и адаптивные структуры Наносистемы 3-его поколения (2011+) Управляемая самосборка наносистем, трехмерные сети, молекулярные наносистемы
  • 5. 5 Страны, разработавшие национальные нанотехнологические программы в 2000-2012 г. 0 10 20 30 40 50 60 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Числостран(интегральное) Данные получены сотрудниками НТД по материалам информационного ресурса PatBase.com
  • 6. 6 Мировой рынок наноиндустрии Распределение мировой выручки нанопродукции (в %) по отраслям за 2006, 2014 и 2020 г.  Наноматериалы  Наноэлектроника  Медицина и фарма  Авиа, авто и оборона  Прочее трлн$ 0.098 1.166 3.529 0 1 2 3 4 2006 2014 2020 Global industry analyst, Inc. Nanotechnology – a global strategic business report, 2014 54.71 39.19 1.88 3.6 0.62 19.91 59.34 11.73 7.65 1.37 10.48 72.59 6.29 8.68 1.96
  • 7. 7 Оглавление • Введение. Мировой рынок наноиндустрии • Патентный ландшафт в области нанотехнологий • Наноматериалы и химические технологии o Наноразмерные катализаторы o Углеродные наноматериалы o Нанокомпозиты o Нанопокрытия o Фильтрационные материалы o Аддитивные технологии • Наноэлектроника и оптоэлектроника o OLED-дисплеи o Гибкая электроника o Наномагнетики • Медицина и фармацевтика o Фармацевтика o In-vitro диагностика • Заключение
  • 8. 8 Количество международных заявок на патенты в области нанотехнологий 0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 Расчеты произведены сотрудниками НТД по материалам информационного ресурса PatBase.com Кол-вопатентов CAGR (2001 – 2014)= 21%
  • 9. 9 Топ-25 стран по заявкам на патенты в области нанотехнологий Расчеты произведены сотрудниками НТД по материалом информационного ресурсаPatBase.com
  • 10. 10 Топ-25 патентообладателей в области нанотехнологий Samsung Electronics Co Ltd Tsinghua Univ Samsung Sdi Co Ltd IndTechResearchInst Univ Shanghai 3M Innovative Properties Co Oreal 25 основных патенто- обладателей владеют 10% патентов Крупнейшие электронные компании лучше всего защищены Множество патентов имеют НИИ азиатского региона
  • 11. 11 Основные направления патентной защиты • Наночастицы • Методы производства нанопродукции • Области применения: o Углеродные нанотрубки o Наноструктурированные покрытия o Нанофильтрация o Тонкие пленки o П/п и интегральные схемы o Устройства памяти o Светоизлучающие приборы o Магнитные материалы o Адресная доставка лекарств
  • 12. 12 Оглавление • Введение. Мировой рынок наноиндустрии • Патентный ландшафт в области нанотехнологий • Наноматериалы и химические технологии o Наноразмерные катализаторы o Углеродные наноматериалы o Нанокомпозиты o Нанопокрытия o Фильтрационные материалы o Аддитивные технологии • Наноэлектроника и оптоэлектроника o OLED-дисплеи o Гибкая электроника o Наномагнетики • Медицина и фармацевтика o Фармацевтика o In-vitro диагностика • Заключение
  • 13. 13 Классификация наноматериалов наноматериалы Нанопорошки Нанотрубки, фуллерены, графен Нанопленки, нанопокрытия Метаматериалы Нанодисперсные жидкости Биосовместимые наноматериалы Объемные наноструктурные материалы Нанокомпозит ы Нанопористые материалы Иллюстрация свойств метаматериалов: обычная жидкость и гипотетическая жидкость с отрицательным показателем преломления
  • 14. 14 Наноразмерные катализаторы • Наиболее востребованные направления развития - Повышение селективности и активности - Замещение катализаторов на основе благородных металлов - Создание нанокаталитических мембран • Области применения - Нефтехимия - Химическая промышленность - Фармацевтика - Очистка воздушных выбросов - Пищевая промышленность • Объем рынка нанокатализаторов - В 2009 году – 5 млрд $ - В 2020 году – 7,2 млрд $ (прогноз) Нано: частицы благородных и переходных металлов, а также их оксидов малый размер и большая площадь поверхности высокая каталитическая активность BCC Research, Nanocatalysts, August 2004 Global Industry Analysts, Nanocatalysts: a global strategic business report, January 2015
  • 15. 15 Углеродные наноматериалы • Виды углеродных наноматериалов - Графен (монослой, sp2) - Одностенные углеродные нанотрубки (одинарные полые цилиндры) - Многостенные углеродные нанотрубки (цилиндры разного диаметра, вставленные друг в друга) - Фуллерены (выпуклые замкнутые многогранники) - Углеродные нановолокна (цилиндрические многослойные наноструктуры) • Области применения - Электроника - Авто, авиа и оборона - Текстиль • Объем рынка нанотрубок - В 2011 году – 192 млн $ - В 2016 году – 527 млн $ (прогноз) • Объем рынка графена - В 2014 году запущено первое промышленное производство (Ningo Morsh Technology, Китай) - В 2018 году – 194, 7 млн $ (прогноз) Нано: углеродные нанотрубки, нановолокна, фуллерены и графен высокая электро- и теплопроводность, высокая прочность на растяжение и устойчивость к воздействию кислот востребованность в электронике и создании новых материалов BCC Research, Global markets and technology for carbon nanotubes, July 2012 BCC Research, Graphene: technologies, applications and markets, December 2013
  • 16. 16 Нанокомпозиты • Классификация нанокомпозитов по используемому нанокомпоненту - С наноглинами - Керамические - Металл- и металлоксидные - Углеродные - Нанобиокомпозиты • Области применения - Автомобилестроение - Упаковка - Электроника - Строительные материалы - Медицина • Объем рынка нанокомпозитов - В 2013 году - 1,2 млрд $ - В 2019 году - 4,2 млрд $ (прогноз) Нано: размер частиц одного или нескольких компонентов в диапазоне 1-100 нм небольшое количество нанокомпонента (< 5%) высокие прочностные, барьерные, антикоррозионные, антипиреновые и др. свойства всего материала BCC Research, Global markets for nanocomposites, nanoparticles, nanoclays, and nanotubes, May 2014
  • 17. 17 Динамика потребления нанокомпозитов в мире 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 2013 2014 2019 с наноглинами керамические металл/металлоксидные с углеродными нанотрубками прочие BCC Research, Global markets for nanocomposites, nanoparticles, nanoclays, and nanotubes, May 2014 млдр$
  • 18. 18 Прогноз использования нанокомпозитов (в %) в 2019г. 93 3.7 3.2 48.1 27.9 24 72.9 10.2 1.6 0.2 15.8 80 20 Композиты с наноглинами Керамические композиты Нанобиокомпозиты Композиты с углеродными нанотрубками  Текстиль  Огнестойкие материалы  Биосовместимые материалы  Автомобилестроение  Потребительские товары  Упаковка  Электроника  Покрытия  Другие BCC Research, Global markets for nanocomposites, nanoparticles, nanoclays, and nanotubes, May 2014
  • 19. 19 Нанопокрытия • Основные подложки для нанопокрытий - Металл - Стекло - Ткань - Керамика - Пластик - Дерево • Области применения - Строительство - Авиация - Судостроение - Автомобилестроение • Объем рынка нанопокрытий - В 2013 году – 2,5 млрд $ - В 2025 году – 9,7 млрд $ (прогноз) Нано: TiO2, ZnO, Ag, Al, Al2O3, наноцеллюлоза, нанотрубки, графен, дендримеры, алюмосиликаты нанокомпонент в покрытиях высокая прочность, износостойкость, защитные антипиреновые, антикоррозионные, антибактериальные свойства, заданная химическая активность и оптические свойства Future Markets, The global market for nanocoating to 2024, August 2014
  • 20. 20 Фильтрационные материалы • Классификация материалов для нанофильтрации - Ацетат целлюлозы - Полиамид - Полисульфонамид - Фторопласты - ПЭТ - ПАН - Полиимиды - Композитные материалы - Керамика • Области применения - Пищевая промышленность - Фармацевтика - Очистка бытовых сточных вод - Очистка промышленных сточных вод • Объем рынка мембран для нанофильтрации - В 2013 году – 190,2 млн $, - В 2019 году – 445,1 млн $ Нано: dпор = 1-100 нм плоские, трубчатые и половолоконные мембраны высокая проницаемость для воды и удержание загрязняющих органических и неорганических веществ, мембранный катализ BCC Research, Global markets and technologies for nanofiltration, June 2014
  • 21. 21 Аддитивные технологии • Классификация технологий - Стереолитография - Лазерное спекание порошков - Послойная печать расплавленной полимерной нитью - Технология моделирования - Технология склеивания порошков - Ламинирование листовых материалов - Облучение УФ через фотомаску • Области применения - Потребительские товары - Строительство - Космос и авиация, медицина, микроэлектроника (в перспективе) • Выручка от реализации 3D принтеров - В 2013 году – 857 млн $ - В 2025 году – 3,2 млрд $ (прогноз) • Выручка от реализации изделий 3D принтеров - В 2013 году – 684 млн $ - В 2025 году – 7 млрд $ (прогноз) 3D принтеры широчайший спектр применения для создания объемных объектов LuxResearch, How 3D Printing Adds Up, 2014
  • 22. 22 Оглавление • Введение. Мировой рынок наноиндустрии • Патентный ландшафт в области нанотехнологий • Наноматериалы и химические технологии o Наноразмерные катализаторы o Углеродные наноматериалы o Нанокомпозиты o Нанопокрытия o Фильтрационные материалы o Аддитивные технологии • Наноэлектроника и оптоэлектроника o OLED-дисплеи o Гибкая электроника o Наномагнетики • Медицина и фармацевтика o Фармацевтика o In-vitro диагностика • Заключение
  • 23. 23 Наноэлектроника и оптоэлектроника млрд$ Эволюция основных направлений рынка мировой наноиндустрии Основные направления развития наноэлектроники: o Создание устройств оптической передачи данных o Синтез новых материалов для светоизлучающих устройств o Создание новых типов лазеров o Совершенствование технологий производства малых п/п структур (квантовые точки, квантовые нити) o Фотовольтаика o Создание новых материалов с магниторезистивным эффектом 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 2004 2008 2012 2016 наноматериалы наноэлектроника медицина и фарма Global industry analyst, Inc. Nanotechnology – a global strategic business report, 2014 Основной драйвер - колоссальный спрос на мобильные цифровые устройства
  • 24. 24 Органический светодиодный дисплей (OLED) • Классификация - PHOLED (Phosphorescent OLED) - TOLED (Transparent OLED) - FOLED (Flexible OLED) - SOLED (Staked OLED) - AMOLED (Passive/Active Matrix OLED) • Области применения - Производство смартфонов, планшетов и цифровых фотоаппаратов - Производство приборов ночного видения - Автомобилестроение - Производство ТВ (развивающаяся область) • Объем рынка OLED - В 2014 году - 15,7 млрд $ - В 2024 году - 55,7 млрд $ (прогноз) Нано: проводящие тонкие пленки, углеродные и Ag нанотрубки, кремниевая и органическая управляющая наноэлектроника дисплей на основе органического светодиода малые габариты, вес и энергопотребление, расширенный угол обзора и диапазон to, мгновенный отклик IDTechEx, OLED Display Forecast 2014-2024, 2014
  • 25. 25 Гибкая электроника • Классификация гибкой электроники - Фотовольтаика - Дисплеи - Гибкие батареи - Гибкие сенсоры - П/п и память • Области применения - Любая область, где требуется размещение электронных устройств на криволинейных поверхностях и движущихся частях • Объем рынка гибкой электроники - В 2013 году - 3,4 млрд $ - В 2020 году - 40,2 млрд $ (прогноз) Нано: нанокомпоненты, наносимые на гибкую подложку легкость и механическая гибкость компонентов электроники и фотоники расширенные потребительские качества MarketsandMarkets, FLEXIBLE ELECTRONICS MARKET 2014-2020, 2014
  • 26. 26 Наномагнетики • Классификация наномагнетиков - Наночастицы - Микросферы - Магнитные жидкости - Тонкие пленки - Кристаллиты в аморфной полимерной среде - Сыпучие материалы • Области применения - Системы хранения информации (MRAM, HD) - Системы электро-магнитной защиты материалов - Системы магнитной сепарации - Системы записи и визуализации - Системы передачи тепла - Сенсоры - Медицина и биотехнология • Объем рынка наномагнетиков - В 2012 году - 7,3 млрд $ - В 2017 году - 9 млрд $ (прогноз) Нано: магнитные кристаллиты, тонкие слои, d=10-20 нм спец. магнитные свойства (суперпарамагнетизм, гигантский магниторезистивный эффект) наномагнетики - один из наиболее широко используемых наноматериалов BBC Research, Nanomagnetics: materials, devices and markets, Desсmber 2013
  • 27. 27 Оглавление • Введение. Мировой рынок наноиндустрии • Патентный ландшафт в области нанотехнологий • Наноматериалы и химические технологии o Наноразмерные катализаторы o Углеродные наноматериалы o Нанокомпозиты o Нанопокрытия o Фильтрационные материалы o Аддитивные технологии • Наноэлектроника и оптоэлектроника o OLED-дисплеи o Гибкая электроника o Наномагнетики • Медицина и фармацевтика o Фармацевтика o In-vitro диагностика • Заключение
  • 28. 28 Структура наномедицины Движущая сила развития наномедицины 0 5 10 15 20 25 30 риск раков. забол. до 75 лет риск смерти от рака до 75 лет М Ж Все население % Статистика раковых заболеваний в России Наномедицина Вакцины Адресная доставка лекарств Наноматериалы Биосенсоры Визуализация Основные причины смертности в России 1. Сердечно-сосудистые заболевания – 55% 2. Раковые заболевания – 15% 3. Внешние причины (травматические или насильственные) – 8,7% данные Росстата за 2008 г.
  • 29. 29 Фармацевтика • Классификация наночастиц для адресной доставки лекарств - Липосомы - Биоразлагаемые полимеры - Мицеллы - Циклодекстрины - Неорганические частицы (кремний, золото, оксиды) • Области применения - Противоопухолевые препараты, модифицированные различными лигандами - Препараты против рассеянного склероза - Препараты тераностики (частицы золота, квантовые точки, наномагнетики) • Объем рынка нанофармацевтики - В 2014 году - 29,6 млрд $ - В 2019 году – 79,8 млрд $ (прогноз) Нано: частицы с фармацевтической субстанцией адресная доставка лекарств к больным органам увеличение биодоступности и эффективности, уменьшение дозы и токсического воздействия Kevin James, Drug Development and Delivery, Nanotechnology market – nanotechnology markets in healthcare and medicine, November 2014
  • 30. 30 Схема действия таргетированного противоракового препарата Примеры препаратов, коньюгированных с моноклональными антителами: • Adcetris ® (Seattle Genetics and Milennium Phatmaceuticals) – анапластическая крупноклеточная лимфома • Kadcyla ® (Roche) –HER2-положительный метастатический рак молочной железы • Inotuzumab ozogamicin (Pfizer) – CD22-положительная острая лимфобластическая лейкемия (Фаза 3 клинических испытаний)
  • 31. 31 In-vitro диагностика • Классификация нанотехнологий, используемых для in-vitro диагностики - «Лаборатория-на-чипе», персонализованная медицина - Миниатюрные биосенсоры • Области применения - (Био)химические тесты - Иммунологические тесты - Гематологические тесты - Гемостазиальные тесты - Микробиологические тесты • Объем рынка наночастиц для систем медицинской диагностики - В 2012 году – 466 млн $ - В 2017 году – 1,1 млрд $ (прогноз) Нано: функционализация поверхностей биосенсоров диагностические платформы нового поколения автоматизированная, высокочувствительная, высокоселективная детекция BBC Research, Nanoparticles in biotechnology, drug development and drug delivery, Deсember 2012
  • 32. 32 Концепция “Human-on-a-chip”
  • 33. 33 Вместо заключение • Объем рынка мировой наноиндустрии в 2014 году составил 1,2 трлн. $ и к 2020 году планируется его утроение (CAGR = 22,5%) • Одной из ключевых тенденций является опережающий рост наноэлектроники, обусловленный взрывным развитием спроса на мобильные цифровые устройства • Для России наиболее перспективными являются разработки направлений «наноматериалы» и «наномедицина» и нишевые вложения в наноэлектронику За работу, товарищи!