Стандартизация в нанотехнологиях

ВВЕДЕНИЕ

История науки и техники  неразрывно связана с развитием  системы, методов и средств измерений. Нанотехнологии поставили новые  специфические задачи, обусловленные  малыми размерами элементов и  структур. Здесь, как нигде, актуален тезис: «Если нельзя правильно измерить, то невозможно создать», ибо уровень точности и достоверности измерений способен либо стимулировать развитие нанотехнологий, либо быть сдерживающим фактором.

Нанотехнология — междисциплинарная  область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов  исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомарной структурой путем контролируемого  манипулирования отдельными атомами  и молекулами. [1, с. 134]

Страны, вступившие в нанотехнологический  прорыв, хорошо представляют необходимость  опережающего развития метрологии в  этой бурно развивающейся области. Именно уровень точности и достоверности  измерений способен стимулировать  развитие соответствующих отраслей экономики либо сдерживать его. Особо  важно то, что в нанотехнологиях  приборно-аналитическая и технологическая  составляющие работают на пределе возможностей. Это увеличивает вероятность  ошибки, связанной, кроме того, с  человеческим фактором.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СТАНДАРТИЗАЦИЯ  В НАНОТЕХНОЛОГИЯХ

Со стандартами связана  вся наша жизнь. Стандарты в той  или иной форме помогают нам построить  каждый наш день, прожить его более  комфортно с чувством надежности.

Важным является экономический  эффект, который дает применение стандартизации.

Стандарт предлагает апробированные на практике и несущие меньший  риск технические и технологические  решения. Использование этих решений позволяет производителю существенно снизить расходы на проведение исследований, испытаний, в том числе, эксплуатационных, и свои риски от невозможности самостоятельного проведения НИОКР и доводочных испытаний выпускаемой продукции в полном объеме.

С помощью стандартизации возможен допуск на рынок технологий, отдаленные последствия применения которых до сих пор окончательно не ясны, например нанотехнологий.  При этом достигается соблюдение интересов всех участников рынка.  

Специфика нанотехнологий привела  к необходимости зарождения и  быстрого развития уникального направления  в метрологии — нанометрологии, с которым связаны теоретические и практические аспекты «правильности» измерений, включая эталоны единиц величин; стандартные образцы состава, структуры, размера, свойств; методы и средства калибровки в нанометровом и субнанометровом диапазонах; реализацию наношкалы и многие другие аспекты обеспечения единства измерений.[4]

Одна из первоочередных задач  стандартизации в нанотехнологиях  – стандартизация параметров и свойств  материалов, объектов, элементов и  структур, подлежащих измерениям. Отсюда закономерное следствие – необходимость  аттестованных и стандартизованных  методик измерений, калибровки и  поверки применяемых в нанотехнологиях  средств измерений и многое другое, что определяется потребностями  развития инфраструктуры наноиндустрии.

Особый аспект стандартизации – решение задач обеспечения  здоровья и безопасности операторов технологических процессов и  лиц, взаимодействующих с продукцией нанотехнологий при ее производстве, испытаниях, исследованиях и применении вплоть до утилизации, а также экологической  безопасности окружающей среды. [2, с.59-61]

Междисциплинарный характер нанотехнологий инициировал создание в 2005 году в рамках Международной  организации по стандартизации (ИСО) Технического комитета ИСО/ТК229 «Нанотехнологии». Позже, в 2006 году, в Международной электротехнической комиссии был образован Технический комитет МЭК/ТК113 «Стандартизация в области нанотехнологий для электрических и электронных изделий и систем».

Первоочередные задачи, сформулированные участниками ИСО и МЭК — заинтересованными в развитии этой области странами — состоят в стандартизации в сфере нанотехнологий в направлениях: 
• метрология и методы испытаний и измерений; 
• стандартные образцы состава структуры, размера и свойств; 
• термины и определения; моделирование процессов; 
• медицина и безопасность; 
• воздействие на окружающую среду.

Решение этих задач даст мощный импульс развитию нанотехнологий и их практическим применениям и  внедрениям в различных отраслях.

Область деятельности ИСО/ТК229 включает в себя:

• понимание и управление процессами и свойствами материалов в нанометровом диапазоне, где учет размерных явлений обычно приводит к новым применениям;

• использование свойств материалов нанометрового диапазона, которые отличаются от свойств как отдельных атомов и молекул, так и от свойств объемных материалов, приборов и систем, реализующих эти новые свойства.[3, с.43]

 

 

 

 

 

 

 

ОСОБЕННОСТИ СТАНДАРТИЗАЦИИ В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

На дано этапе развития мира остро стоит вопрос разработки и установления требований к продукции  и процессам наноиндустрии и  соответственно создания стандартов на эту продукцию и процессы.

Нанотехнологии применяются  в следующих отраслях и сферах:

• медицина;

• энергетика;

• машиностроение;

• оборонно-промышленный комплекс;

• транспорт;

• сельское хозяйство;

• спорт;

• информатика;

• экология;

• телекоммуникации;

• текстильная промышленность;

• строительство;

• автомобильная промышленность;

• авиация и космонавтика;

• химия

• электроника.

 

Поскольку применение нанотехнологий отличается межотраслевым характером, то благодаря использованию инструментов стандартизации возможен единый подход во всех сферах применения нанотехнологий и ко всем объектам наноиндустрии.

Стандарты способствуют развитию новых областей науки и техники, предполагают создание благоприятных условий для скорейшего внедрения новой технологии.

Участие в разработке стандартов может обеспечить компании своевременный  доступ к информации и новым технологиям. Разработчики могут оказывать влияние  на содержание стандарта, предлагая  варианты, обеспечивающие оптимальное  техническое решение.

Любой новый стандарт должен обладать большим рыночным потенциалом, быть технологически и экономически осуществимым, обеспечивать единственное решение и не повторять другие разрабатываемые стандарты. Объект исследования должен быть тщательно  изучен специалистами, занимающимися  нанотехнологиями, чтобы не тратить  ограниченные ресурсы на то, что  не соответствует вышеперечисленным  критериям.

Необходимы стандарты  для описания нанотехнологий. Отсутствие системы терминов может стать  источником проблем.

В настоящее время используются различные термины для описания схожих наноматериалов, наноустройств  и архитектур наносистем. Для решения  данной проблемы должно быть достигнуто соглашение по терминологии.

С целью ускорения разработок в области нанотехнологий стандарты  должны носить опережающий характер.  [2, с.64-66]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАБОТА БЕЛОРУССКИХ  ОРГАНИЗАЦИЙ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ В  ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

Развитие деятельности по международной стандартизации в  области нанотехнологий и нанопродукции, с одной стороны, вовлекает в  процесс интеллектуальный потенциал  различных стран, а с другой —  формирует систему межднународно-признанных требований к объектам наносферы  и тем самым эффективно способствует развитию и продвижению нанотехнологий.

С помощью разработки стандартов и дальнейшего развития законодательства инновации, как правило, интегрируются  в экономическую и социальную структуры на общеприемлемых условиях.

Международная стандартизация в области нанотехнологий дает возможность  достигать следующих положительных  результатов:

• содействия инновационному процессу;

• решения проблем при проведении наноизмерений;

• значение международных стандартов в области менеджмента риска, связанного с потенциальным воздействием на здоровье и окружающую среду, для определения фактической степени данного воздействия.

На международном уровне, начиная с 2005г., работы по международной  стандартизации нанотехнологий проводятся Техническим комитетом международной  организации по стандартизации ИСО/ТК 229 «Нанотехнологии» и Техническим  комитетом международной электротехнической комиссии МЭК/ТК 113 «Стандартизация  нанотехнологии для электротехнических и электронных изделий и систем».

Стандарты в области нанотехнологий можно условно объединить в следующие  группы:

• терминологические стандарты;

• метрологические стандарты (на измерения и испытания);

• стандарты, связанные с качеством, здоровьем, безопасностью и окружающей средой;

• стандарты на характеристики наноматериалов, их совместимость и взаимодействие.

Примером стандартов в  области нанотехнологий, принятых в  Республике Беларусь, являются:

• СТБ МЭК 61000.4.4-2006 «Электромагнитная совместимость. Часть 4-4. Методы испытаний и измерений. Испытания на устойчивость к наносекундным импульсным помехам»;

• ГОСТ 30804.4.4-2002 (МЭК 61000.4.4:1995) «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к наносекундным импульсным помехам. Требования и методы испытаний»;

• СТБ 1873-2008 «Углерод наноструктурированный технический. Технические условия».[1, с.135-136]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАБОТА ЗАРУБЕЖНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

Разработка стандартов, касающихся нанотехнологий, сейчас ведется во многих странах мира. Уже введенные, а также разрабатываемые стандарты  имеют различные уровни действия: корпоративный; отраслевой; национальный; региональный, а также международный. Вся работа по стандартизации в области нанотехнологий ведется специально создаваемыми для этого компетентными организациями — группами, комитетами, институтами и пр. 

В КНР в 2003г. создана объединенная рабочая группа по стандартизации наноматериалов (United Working up for Nanomaterials standardization). К началу 2005г. было опубликовано 7 национальных нанотехнологических стандартов.

Европейским комитетом по стандартизации (CEN) в марте 2004г. создана рабочая группа по нанотехнологии (CEN/BTWG 166 «Nanotechnology» ).

Американским национальным институтом стандартов (ANSI) в 2004г. создана Группа по стандартам для нанотехнологий (Nanotechnology Standards Panel).

Примеры опубликованных международных  стандартов ИСО в области нанотехнологий:

• ISO/TR 12885:2008 «Нанотехнологии. Практики охраны здоровья и безопасности на рабочих местах, связанных с нанотехнологиями» (Nanotechnologies – Health and safety practices in occupation settings relevant to nanotechnologies);

• ISO/TR 27687:2008 «Нанотехнологии. Терминология и определение нанобъектов. Наночастица, нановолокно и наноплата» (Nanotechnologies – Terminology and definitions for nano-objects — Nanopracticle, nanofibre and nanoplate);

• ISO/TR 80004.3:2010 «Нанотехнологии. Термины и определения. Часть 3: Углеродные нано-объекты» (Nanotechnologies — Vocabulary — Part 3: Carbon nano-objects).[1, с.134-136]

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработка единых требований позволяет активнее развивать наноиндустрию  как в Республике Беларусь, так  и зарубежом, а также способствует повышению конкурентоспособности  в данной области.

Благодаря комплексному использованию  методов и средств метрологии и стандартизации осуществляется единый подход ко всем объектам наноиндустрии  и во всех сферах применения нанотехнологий.

Единые подходы и принципы позволяют создать систему оценки подтверждения соответствия нанотехнологий, наноматериалов и другой продукции  наноиндустрии требованиям технических  регламентов, стандартов, норм и правил. Все это дает возможность обеспечить требуемое качество, и безопасность создания и применения нанотехнологий и нанопродукции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ  ИСТОЧНИКОВ

1.Техническое нормирование  и стандартизация : учеб. пособие  / В. В. Паневчик [и др.] ; под ред. В.В. Паневчика. – Минск : БГЭУ, 2012. – 383с.

2. Стандартизация и метрология  в нанотехнологиях/В. В. Окрепилов.  — СПб.: Наука, 2008. — 260с.

3. «Наноиндустия»: научно-технический  журнал — Москва: ТУ МИЭТ, 2010. — №5.

4. Метрология в нанотехнологии/ Тодуа П.А.  – Российские нанотехнологии. 2007, т. 2, № 1–2, с.61–69.