Российские ученые оценили, какие материалы станут основой технологий ближайших десятилетий и когда они могут выйти на рынок. Исследование провел Институт статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ на основе опроса более 160 ведущих специалистов в области химии и материаловедения. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе университета.
В выборку вошли ученые, чьи публикации входят в топ-20% по цитируемости в базе Scopus. Перечень перспективных разработок формировался с помощью системы анализа данных iFORA и экспертных обсуждений с представителями науки и бизнеса.
Исследование показало, что ключевые направления развития материалов связаны с медициной, энергетикой, экологией и цифровыми технологиями.
В медицине растет интерес к материалам для имплантов и доставки лекарств. Например, используются биоинертные титановые сплавы и углерод-углеродные композиты — материалы, которые не вызывают реакции организма и подходят для постоянных имплантов. Перспективными считаются биорезорбируемые полимеры, такие как сополимеры молочной и гликолевой кислот (PLGA), которые постепенно растворяются в организме и могут применяться для адресной доставки лекарств.
В энергетике спрос смещается в сторону решений с низкими потерями энергии. Среди них — перовскит-кремниевые тандемы (солнечные элементы нового поколения), установки для электролиза воды (получение водорода) и сорбенты для его хранения. Для аккумуляторов разрабатываются твердые электролиты и более доступные натрий- и калий-ионные системы. Передачу энергии без потерь могут обеспечить высокотемпературные купратные сверхпроводники — материалы, проводящие ток без сопротивления при относительно высоких температурах.
В сфере экологии внимание уделяется очистке воды. Перспективными считаются пьезоэлектрокатализаторы — материалы, которые разлагают загрязнители под действием механических колебаний. Также активно развиваются ионообменные мембраны — полимерные пленки, способные удалять тяжелые металлы и токсичные вещества из воды.
Еще одно направление — «умные» материалы, способные менять форму под воздействием внешних факторов, таких как температура или магнитное поле. К ним относятся сплавы никель–марганец–галлий (Ni-Mn-Ga) и полимеры с эффектом памяти формы, которые могут восстанавливать исходную геометрию после деформации. Такие материалы применяются в робототехнике, микроустройствах и адаптивной оптике.
Кроме того, перспективными названы антикоррозионные покрытия на основе ковалентно-органических каркасов — они защищают оборудование в судостроении, нефтегазовой и химической промышленности.
По оценке экспертов, уже в ближайшие 5–10 лет в России могут появиться технологии на основе PLGA и биорезорбируемых сплавов для медицины. В этот же период ожидается развитие систем очистки воды и прорывы в фотонике и оптоэлектронике.
Авторы подчеркивают, что ключевым условием внедрения этих решений станет масштабируемое производство — именно оно определит, насколько быстро новые материалы смогут изменить промышленность, энергетику и здравоохранение.
Ранее российские ученые нашли способ экономить миллионы при строительстве дорог.
