Перспективы развития нанообразования через консорциумы «РАН – ВУЗ – предприятие»

Н.В. Семакина^1,2, В.И. Кодолов^1,2,3
1 Ижевский государственный технический университет,
2 Научно-образовательный центр химической физики и мезоскопии УдНЦ УрО РАН,
3 ОАО «Ижевский электромеханический завод – КУПОЛ»,
г. Ижевск

Предлагается способ подготовки высококвалифицированных кадров в области нанотехнологий, обеспечивающий их востребованность на рынке труда. Описываются цели создания и механизм работы объединения «РАН – Вуз – Предприятие», а также особенности учебного процесса в рамках такого объединения.

В последней четверти ХХ века в мире возник всплеск научного интереса к веществам в наносостоянии. Появилось отдельное направление исследований – «Наночастицы, наноматериалы, нанотехнологии, наноустройства». Возрастающее число новых разработок, а также оптимистичные прогнозы привели к тому, что сегодня ускоренное развитие нанотехнологии выступает главным фактором будущего благополучия Земли. С нанотехнологиями связывают будущие достижения в промышленности, медицине, микроэлектронике; укрепление экономического положения многих стран, улучшение экологической обстановки и повышение качества жизни населения [1,2]. Тем не менее, полномасштабной реализации всего потенциала, заложенного в наноиндустрии, мешают многочисленные нерешенные проблемы, в частности, дефицит научных и инженерных кадров в области нанотехнологии, а также недостаточная связь между нанонаукой, нанотехнологиями и бизнесом. Поэтому необходимо организовать эффективно функционирующую систему непрерывной подготовки и переподготовки кадров в области нанонауки и нанотехнологий, т.е. обеспечить развитие так называемого нанообразования.

В данной работе предлагается эффективный способ подготовки высококвалифицированных специалистов в области нанотехнологий с обеспечением равновесия на локальном рынке труда за счет создания объединения «РАН – Вуз – Предприятие». В рамках такого объединения возможно осуществлять подготовку специалистов наноиндустрии с ориентированием их на передовые исследования, а также обеспечить рост кадрового потенциала в соответствии с потребностями новых производств благодаря непосредственной связи с предприятиями.

Объединение «РАН-Вуз-Предприятие» было создано в Удмуртской Республике в 2004 г. и включает Научно-образовательный центр химической физики и мезоскопии при Президиуме Удмуртского научного центра УрО РАН, Ижевский государственный технический университет и ОАО «Ижевский электромеханический завод – КУПОЛ» (рисунок). Основная цель объединения – организация производства конкурентноспособной нанопродукции для широкого использования ее в строительстве, приборостроении, машиностроении и оборонной промышленности.

Структура консорциума «РАН-Вуз-Предприятие»

Научно-образовательный центр химической физики и мезоскопии был создан в 1998 году. В состав НОЦ входят кафедры Ижевского государственного технического университета, Удмуртского государственного университета и лаборатории академических институтов, а также контактирующие с ними лаборатории и опытно-экспериментальные участки некоторых предприятий. НОЦ выполняет идеологическую функцию, т.е. определяет направления фундаментальных и прикладных исследований, ориентирует образовательный процесс на передовые научные исследования и инновационные разработки. Кроме того, со стороны НОЦ оказывается помощь в проведении экспериментов с использованием современного компьютерного парка и сложного дорогостоящего оборудования.

Непосредственно учебный процесс осуществляется в Ижевском государственном техническом университете в рамках Программы «Строительные материалы, в том числе наноматериалы». Программа рассчитана на магистров, обучающихся по направлению «Строительство».

Для осуществления Программы «Строительные материалы, в том числе наноматериалы» разработаны 8 рабочих программ по дисциплинам:

1. Наноструктуры, наносистемы и наноматериалы;

2. Компьютерное моделирование процессов образования наноструктур и наноматериалов;

3. Приборы и методы исследования наноструктур, включая наношкальные методы;

4. Технология получения нанопродуктов;

5. Строительные нанокомпозиты и технологии их получения;

6. Процессы и аппараты для производства нанопродуктов;

7. Процессы и аппараты для модификации и производства строительных нанокомпозитов;

8. Физические и физико-химические методы исследования строительных нанокомпозитов и изделий.

В процессе обучения магистранты сдают два экзамена, курсовую работу и шесть зачетов. За два года они проходят две практики.

Особое внимание уделяется написанию выпускных магистерских диссертаций. Приветствуется творческий подход, а также инновационная направленность работы.

Ниже приведены примеры тем магистерских диссертаций по получению наноструктур и модификации с их помощью строительных материалов:

1. Получение тонкодисперсных органических суспензий углеродных металлсодержащих наноструктур для модификации эпоксидных компаундов высокой термостабильности;

2. Получение углеродных металлсодержащих нанопленок и модификация тонкодисперсными водными суспензиями полученных наноструктур композиций пенобетонов;

3. Получение тонкодисперсных органических суспензий углеродных металлсодержащих наноструктур с целью получения устойчивых огнезащитных вспучивающихся покрытий.

Успешно защитившие магистерские диссертации магистры после сдачи вступительных экзаменов могут продолжить обучение в аспирантуре и докторантуре.

В Научно-инновационном центре предприятия «КУПОЛ» организована лаборатория наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий. На предприятии производятся наноструктуры для улучшения цементных, силикатных и полимерных материалов. Поэтому магистранты могут проводить исследования и проходить практики не только в научно-исследовательских академических и вузовских лабораториях, но и в лаборатории НИЦ и на производстве.

Учебный процесс характеризуется тремя важными особенностями:

1. Организация учебной деятельности студентов по принципу Гумбольдта «обучение в процессе исследования»;

2. Руководство в подаче учебного материала идеей о «Единстве Человека и Природы»;

3. Ориентация образовательного процесса на инновационные разработки путем тесного взаимодействия вуза с конкретными предприятиями.

Принцип «обучение через исследование», предложенный в качестве одного из базовых принципов подготовки студентов в университете Вильгельмом фон Гумбольдтом еще в начале XIX века, подразумевает получение знаний через научную, а умений и навыков – через практическую исследовательскую деятельность [3]. Данный принцип реализуется, в частности, в постановке исследовательских целей для студентов. Во-первых, к каждому из магистрантов применяется индивидуальный подход, т.е. обеспечивается свобода выбора области научных интересов. Во-вторых, преподаватель лишь обозначает общие цели исследования для магистранта, не ограничивая его в выборе средств и методов достижения цели. Таким образом, магистрант превращается в самостоятельного активного исследователя: у него формируются навыки анализа научной литературы; моделирования основных процессов предстоящего исследования; обработки полученных результатов и их анализа; а также представления итогов выполненной работы в виде отчетов, докладов на конференциях, научных публикаций с использованием современных возможностей информатики.

Идея «Единства Человека и Природы» подразумевает необходимость изменения организации производственной и непроизводственной деятельности людей таким образом, чтобы она обеспечила нормальное экоразвитие, сохранение и преобразование окружающей среды в интересах каждого человека. Другими словами, человек должен исправлять допущенные ранее ошибки, отказываясь от вредных технологий, материалов и конструкций [4]. Главное правило, которое используется при получении наноструктур, состоит в том, чтобы не навредить Человеку и Природе, частью которой является Человек. Таким образом, девиз исследований – учиться у Природы, а не «покорять ее» [5]. Именно тогда Человек сможет, познав многие природные явления, успешно использовать их для открытия тайн наномира и решения проблем своего жизнеобеспечения и существования.

Тесное взаимодействие университета с предприятиями помимо осуществления совместных исследовательских проектов заключается в возможности трудоустройства магистрантов по окончании обучения.

За время существования объединения «РАН – Вуз – Предприятие» были защищены 14 магистерских диссертаций и 3 кандидатских диссертации; опубликованы статьи в ведущих ВАКовских и зарубежных изданиях; выполнено 4 НИР, получены патенты РФ на изобретения. Научные и практические разработки также были представлены на российских и международных конференциях и выставках, таких как Международный форум по нанотехнологиям Rusnanotech и др.

Стоит особо отметить активное участие магистрантов в Международной конференций «От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии», организуемой и проводимой НОЦ УрО РАН с 2007 г. В ходе конференции магистранты получают бесценные знания по теории и практике в области нанотехнологий от ведущих ученых, преподавателей вузов, инженеров и руководителей различных организаций России, а также зарубежных стран (Белоруссии, Швеции, Испании, Германии, Литвы, Кубы).

На предприятии «КУПОЛ» получили трудоустройство 3 выпускника. В настоящее время они занимаются производством нанопорошков, представляющих собой углеродные и углеродполимерные металлсодержащие наноструктуры, и нанопродуктов в виде тонкодисперсных суспензий на основе нанопорошков. Данная нанопродукция уже имеет сформированный рынок сбыта. Кроме того, заинтересованность в кадрах наноиндустрии проявили более двух десятков предприятий и организаций строительства и оборонной промышленности.

Организация объединений «НОЦ – Вуз – Предприятие» действенно решает одну из самых серьезных проблем нанотехнологического образования – проблему недостаточности связи между наукой, нанотехнологиями и бизнесом. В процессе обучения студенты получают доступ к сложным устройствам и практической работе в области нанотехнологий, а значит, становятся востребованными на рынке труда среди передовых промышленных предприятий. Таким образом, за счет соответствия потребностям наноиндустрии нанообразование становится эффективным.

Создание подобных объединений может позволить достигнуть следующих результатов:

1. Обеспечить подготовку высококвалифицированных кадров нового поколения для решения глобальных проблем человечества;

2. Способствовать формированию творческого мышления и развития исследовательской инициативы у учащихся;

3. Обеспечить предприятия кадрами для организации производств нанопродуктов с учетом реальных потребностей индустрии;

4. Обеспечить высокую степень мотивации молодежи к научно-исследовательской работе благодаря современной программе обучения и разнообразию форм обучения.

Список литературы

1. Ютанов Н.В. Сценарии научно-технологического развития России // Российские нанотехнологии, 2009. Т. 4. №5-6. С. 26-32.

2. Тараненко С.В., Иванов К.В. Перспективы развития наноиндустрии в Российской Федерации // Российские нанотехнологии, 2011. Т.6. №5-6. С. 11-15.

3. Kern H. The Humboldt principle – a basic strategy for Universities // Donau-Universität Krems/ http://www.donau-uni.ac.at/imperia/md/content/alumni-club/vortrag_kern_varna.pdf.

4. Smith R.H., Hanger J. S. Molecular Nanotechnology: Research Funding Sources // News – New Source for Funding /European Com. Future and Emerging Technologies/ http://www.cordis.lu/ist/fetnid.htm

5. Кодолов В.И., Хохряков Н.В. Химическая физика формирования и превращений наноструктур и наносистем. Т 1. – Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2009. – 360 с. 

Назад к списку