Технологический суверенитет: Россия переходит на самообеспечение в высокотехнологичных отраслях
Дан старт промышленному производству ключевого сырья: поставленная президентом задача по укреплению технологического суверенитета выполнима.
Критическая зависимость России от импорта в высокотехнологичных отраслях требует срочных мер. Нехватка собственных мощностей стала угрожающей.
Так, у нас до сих пор серийно не выпускали метаниобат лития (LiNbO3), без которого телекоммуникационные технологии невозможны. Это необходимое сырьё для производства технически сложных устройств - таких как современные телефоны, пьезоэлектрические датчики, оптические модуляторы и прочее.
Лития ниобат (метаниобат лития) был искусственно синтезирован в 1963 году - и с того времени учёные из промышленно развитых стран пристально изучают это важное вещество. Интерес научного сообщества объясняется свойствами кристаллов метаниобата лития.
Что представляет собой вещество
Метаниобат лития (LiNbO3 ) - это неорганическое вещество (соль), представляющее собой бесцветные кристаллы. Входящие в состав ниобий, литий и кислород нобиевой кислоты наделяют вещество крайне важными эффектами. Вот лишь некоторые:
Электрооптический
меняется коэффициент преломления под действием электрического поля
Пьезоэлектрический
прямой -
поляризация диэлектрика под действием механических напряжений
обратный -
механические деформации под действием электрического поля
Сегнетоэлектрический
появляется электричество в связи со спонтанной поляризацией
Соответственно, благодаря метаниобату лития, производятся, например, пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП). С их помощью проводится неразрушающий контроль оборудования атомных реакторов. И без пьезоэлектрического преобразователя собрать дефектоскоп невозможно: это ключевой элемент.
Разновидностей ПЭП множество - от устройств общего назначения до специализированных
Устройство работает за счёт использования прямого и обратного пьезоэлектрических эффектов. Принцип работы прибора основан на преобразовании электрической энергии в упругую, и наоборот.
Новые открытия и применение
Именно специфические свойства делают возможным широкое применение метаниобата лития в современных устройствах. Введение примесей при этом позволяет дополнительно повышать характеристики производимых аппаратов.
Поэтому учёные продолжают изучать это вещество. Здорово продвинулись в этом российские специалисты. В частности, отличились сотрудники Крымского университета, а также Института химии и технологии редкоземельных элементов и минерального сырья РАН. Они ещё в 2019 году открыли способ вырастить кристаллы с существенно большим электрическим сопротивлением. Исследования в этой области продолжаются.
Как следствие, расширяются возможности применения метаниобата лития. Он нужен не только в телекоммуникациях, не только в ультразвуковой дефектоскопии. Материал используют также в биофизике: там он служит своеобразным электростатическим пинцетом. За счёт эффекта возбуждения света есть возможность подчинять себе микрочастицы и в том числе влиять на опухолевые клетки.
Мировой рынок метаниобата лития
Неудивительно, что потребность в метаниобате лития растёт. Уже в 2010 году мировой объём рынка составлял 200 т/год. Производители телекоммуникационного оборудования и комплектующих остро нуждаются в этом сырье. А конкуренция определяет высокую планку для самих кристаллов.
Россия в этих условиях была вынуждена импортировать критически важное сырьё. Так, по данным 2020 года, основными поставщиками ниобата лития для нас стали Великобритания, Япония и Китай.
Зависимость выглядит особенно удручающе на фоне имеющихся в России запасов необходимых природных ресурсов. Россия занимает третье место по объёмам лития в мире (по сегодняшним оценкам в России свыше 1 млн тонн лития, и это значение только растёт). Также страна обладает собственными запасами ниобия (в Красноярском крае).
Кристаллы ниобия
Положительные изменения
Оба металла пользуются большим спросом на современном рынке. Энергетика будущего немыслима без лития и ниобия: они нужны в производстве электрокаров, строительстве ядерных реакторов, в производстве сверхпроводников для термоядерного реактора ИТЭР. В общем, будущее - за этими довольно редкими элементами.
Литий
Недаром в 2022-2023 годах Россия приступила к освоению собственных запасов лития. Речь идёт о Колмозерском месторождении (в Мурманской области) и Ковыктинском (в Иркутской области). Кроме того, планируется добыча лития в Дагестане.
Однако эти проекты ещё в процессе реализации. Выйти на полную мощность можно будет спустя 3-4 года.
Промышленное производство метаниобата лития
Зато в производстве сырья для высокотехнологичных изделий есть успехи, которые ощущаются уже сегодня. В этом месяце стартовало промышленное производство метаниобата лития по российской технологии.
За выпуск важного сырья взялось дочернее предприятие «Росатома» - Соликамский магниевый завод, начавший серийно производить метаниобат лития. Событие называют прорывным.
Производится продукт в таблетированном виде, а формируют его из шихты метаниобата лития. Технологию создания разрабатывали на том же Соликамском магниевом заводе, в отделении, где занимаются перспективными направлениями.
Соликамск на карте. Листайте
Предприятие (СМЗ) уже получило крупный заказ. Известно, что компания, выпускающая высокотехнологичные изделия для радиоэлектроники, купит столько метаниобата лития, сколько СМЗ будет изготавливать в течение ближайшего года. Заказчик планирует выращивать монокристаллы из таблетированной шихты.
Таким образом, Россия постепенно переходит на самообеспечение в высокотехнологичных отраслях. Во-первых, глубина переработки сырья увеличивается, появляются новые технологии. Во-вторых, постепенно повышается разнообразие продукции, что соответствует растущим потребностям рынка. В-третьих, ресурсная база для этого имеется. Поэтому поставленная президентом задача по укреплению технологического суверенитета выполнима.
источник