PRIORITY MATERIÁLOVÉHO VÝZKUMU V 6. RÁMCOVÉM PROGRAMU EU Karel Šperlink a Stanislav Lička b a Asociace inovačního podnikání, Novotného lávka 5, 116 68 Praha 1 E-mail: sperlink@aipcr.cz b Svaz průmyslu a dopravy ČR, Mikulandská 7, 113 61 Praha 1 E-mail: slicka@spcr.cz Abstrakt Příspěvek přináší stručné informace o současném stavu a předpokládaném rozvoji materiálového výzkumu v Evropě. Jsou popsány a stručně charakterizovány specifické směry výzkumu v rámci priority 3 NANOMATPRO a obsah jednotlivých výzev. V závěru jsou pro informaci a možnost porovnání charakterizovány i priority materiálového výzkumu v USA. Abstract The contribution brings concise information about the present state and possible development of the materials research in the Europe. There are described and concise characterized the specific directions of the research in priority 3 NANOMATPRO and the contents of the particulars calls. The priority of the material research in rest are characterized in the conclusion. There is possible to compare the development of the materials research in EU and USA. * * * Vytvoření Evropského výzkumného prostoru schválili představitelé států a vlád bez výhrad na zasedání Evropské rady v Lisabonu ve dnech 23. a 24. března 2000. Byly tak odsouhlaseny priority, které by měly platit zhruba do r. 2015, současně byly stanoveny i nástroje a postupy pro jejich zabezpečování. Tuto skutečnost musí respektovat i zaměření materiálového výzkumu v Evropě. V blízké budoucnosti bude veškerý, a tedy i materiálový, výzkum realizován v několika hladinách (aktivitách), které by měly být provázány a koordinovány: - výzkum v rámci Nového Rámcového programu EU realizovaný formou projektů - výzkum zabezpečovaný Centry výzkumu financovaný v podstatě institucionálně - výzkum v jednotlivých státech, kdy programy by měly být v rámci EU otevřené a koordinované - výzkum ve speciálních aktivitách např. v rámci programu EUREKA - speciální výzkum realizovaný v rámci obranného uskupení NATO - speciální privátní výzkum 1
Nový 6. rámcový program má materiálový výzkum zařazen jako třetí prioritu: Nanomateriály, inteligentní materiály a nové výrobní postupy (NANOMATPRO). Na tento podprogram je vyčleněno 1 300 pro tyto oblasti výzkumu: - dlouhodobý mezioborový výzkum pro porozumění jevům, zvládnutí procesů a rozvoj nástrojů výzkumu - supramolekulární stavba a makromolekuly - technické inženýrství na úrovni nanometru pro tvorbu materiálů a součástek - rozvoj zařízení a nástrojů pro manipulaci a kontrolu - aplikace v oblastech jako je zdraví, chemie, energetika, životní prostředí a komunikace - vývoj inteligentních materálů s vysokou přidanou hodnotou v sektorech dopravy, energetiky nebo biomedicína, přičemž aktivity by měly být zaměřeny na rozvoj základních znalostí a technologií spojených s výrobou a přeměnou nových materiálů. Zatímco v 5. RP EU měly projekty dosahovat předem stanovených socio-ekonomických cílů formulovaných prostřednictvím klíčových aktivit, v 6. RP EU je řízení založeno na použití nových nástrojů, jejichž prostřednictvím je možné cíle integrace výzkumu flexibilně definovat. Těmito nástroji jsou zejména integrované projekty (IP) a sítě excelence (NE). V obou případech jde o projekty, jejichž rozpočty mohou dosáhnout desítek miliónů euro. Na posledním zasedání programového výboru priority NANOMATPRO, které se uskutečnilo dne 26.3. 2003 v Bruselu, byla přednesena první informace o I. výzvě. Tato výzva měla uzávěrku dne 6.3.2003 a finanční objem žádostí desetinásobně převýšil prostředky alokované pro tuto výzvu. Nejmenší integrovaný projekt byl v rozsahu 1, největší opak cca 80! Poměr mezi integrovanými projekty a sítěmi excelence byl zhruba 1 : 1. Pro nové nástroje bylo v I. výzvě vyčleněno 65 % prostředků. Vedle těchto nových nástrojů budou v 6. RP EU využívány další tři nástroje: - Co-ordination Actions (CA): cílem těchto koordinačních postupů je zpevnění vazeb mezi různými výzkumnými aktivitami jako jsou např. program EUREKA, COST, ESF a národními či regionálními programy výzkumu. - Specific Targeted Research Projekts (STREP): v principu se jedná o klasický projekt z 5. RP EU, který by mohl být inkubátorem IP a měl by být zaměřen na využití znalostí k podpoře inovací a transformace průmyslu. - Specific Support Actions (SSA): tyto projekty by měly sloužit k přípravě budoucích výzkumných aktivit. Budou hodnoceny z mezinárodních hledisek a jako příklad lze uvést scénáře budoucnosti s horizontem r. 2010 2015. Jako příklad je možno uvést road maps pro různé oblasti (materiály, doprava, atd.), opatření pro zlepšení vztahů mezi vědci a politiky apod. Specifická podpora by měla být soustředěna i do kandidátských zemí s tím, že se využije poznatků z I. výzvy. Pro každou prioritu a v podstatě pro každou výzvu je zpracován pracovní program (Work Programme). Tento pracovní program pro r. 2003-2004 byl zveřejněn Komisí v prosinci 2002 (Rozhodnutí Komise C(2002) 478a, 9.12.02). Na 47 stranách jsou zde velmi podrobně popsány priority, cíle programu, vazby na další priority 6. RP EU, nástroje, rozpočet atd. Největší část je věnována popisu jednotlivých výzkumných oblastí a vyjmenování nástrojů, které pro danou oblast budou využity. Tak na příklad pro dílčí prioritu 3.4.1. 2
Nanotechnologies and Nanosciences (Nanotechnologie a nanovědy) bylo specifikováno 5 směrů a v každém směru pak ještě vybrané aktivity a nástroje (tj. typy možných projektů). Stručný přehled všech těchto aktivit je uveden v tab. č. 1. V pracovním programu má každá z uvedených aktivit ještě několikařádkovou specifikaci. Obdobně budou probíhat specifikace II. a III. výzvy. II. výzva by měla být zveřejněna na konci roku 2003 a bude reagovat na výsledky analýz I. výzvy. Poslední, III. výzva by měla být vyhlášen během roku 2004. Navržený rozpočet je uveden v tab. č. 2. Materiálový výzkum bude samozřejmě pokračovat i v dalších rámcových programech. V současné době byl vypracován výhled (Road Map) až do r. 2020. Materiálový výzkum bude výzkumem týmovým, ve kterém budou zapojeny prakticky všechny vědní disciplíny fyzika, chemie, matematika, mechanika, modelování a simulace, biotechnologie atd. v současné době bylo identifikováno 27 klíčových materiálových technologií ve třech blocích. První blok tradičních, klasických materiálů obsahuje 12 skupin. Např. v r. 2015 by měl být ukončen výzkum a vývoj lehkých kovů a jejich slitin (Al, Mg, Ti) a vláknitých materiálů (uhlíkatá a organická vlákna). Druhý blok hybridní materiály obsahuje 6 skupin, ve kterých např. kompozity s organickou matricí by měly být vyvíjeny jen do r. 2015, hybridní organické a anorganické materiály do r. 2020. Pouze výzkum biokeramických materiálů by měl pokračovat i po roce 2020. Třetí blok nové progresivní materiály obsahuje 9 skupin, z nichž u sedmi, např. nanoprášků by měl být vývoj ukončen do r. 2020. Po roce 2020 by měl být ukončen i vývoj např. nanokompozitů, uhlíkatých nanotrubic, funkčních a chytrých polymerů. Pouze výzkum bioinspirovaných materiálů by se měl nadále rozvíjet po roce 2020. Klasické kovové materiály by v roce 2020 měly být zastaralé a měly by představovat cca 10 % výroby a použití samozřejmě jsou zde míněny high-tech výrobky a technologie. Výzkum a vývoj bude směřovat od specializace k integraci. Jinými slovy, samostatný základní výzkum, na který je v současné době v České republice vynakládáno více než 50 % státních výdajů, bude úzce propojen s výrobou. Právě zde je základní rozdíl mezi státní podporou a organizací výzkumu a vývoje v zemích EU a v USA.. Na poslední prezentaci podpory a zaměření výzkumu materiálů v USA (Výroční konference TMS, San Diego, USA, březen 2003) bylo konstatováno, že výzkum klasických kovových materiálů přestane být podporován po r. 2010 vzhledem k tomu, že tyto materiály již nebudou svými vlastnostmi vyhovovat. Výzkum musí být vysoce flexibilní, integrovaný a účelově budou podporovány konkrétní projekty. Hlavním sponzorem výzkumu materiálů v USA je Ministerstvo obrany. Pro vysoce exponované materiály, např. pro motory bylo stanoveno 6 kritérií: - pevnost - tuhost - houževnatost - hustota - korozní odolnost - odolnost vůči vysokým teplotám 3
V roce 2020 by výše uvedeným nárokům z pěti skupin materiálů kovy, kompozity s kovovou matricí, keramické materiály, kompozity s keramickou matricí, polymery a kompozity s polymerovou matricí vyhověla pouze poslední skupina materiálů. Druhou nejlepší skupinou vyhovující pěti požadavkům s výjimkou korozní odolnosti, byly kompozity s keramickou matricí. V současné době státy EU vykazují zásadní zpoždění v realizaci výsledků výzkumu a vývoje v porovnání s USA i Japonskem. Podstatně nižší je finanční podpora, která např. pro nanomateriály a nanotechnologie představuje v EU cca polovinu nákladů v porovnání s USA a cca 1/3 v porovnání s Japonskem. Proto také rozhodujícími nástroji 6. RP EU budou integrované projekty a centra (sítě) vynikajících pracovišť. Jaká doporučení pak z výše uvedeného stručného přehledu vyplývají pro Českou republiku? V prvé řadě je to změna systému financování výzkumu, kdy v blízké budoucnosti musí být výrazně preferován projektový způsob financování, který musí vést k úzké spolupráci pracovišť výzkumu s realizátory. druhým imperativem je mezinárodní spolupráce, především v 6. RP EU. Vezmeme-li v úvahu, že např. subjekty ze SRN se podílely na řešení 75 % všech projektů v prioritě GROWTH v 5. RP EU, je doporučení zcela jasné. Zásadním způsobem bude nutno změnit i studium materiálových věd na našich vysokých školách. Uvážíme-li setrvačnost a i určitou neochotu ke změnám v ČR, bude třeba využít možnosti mobility vědeckopedagogických pracovníků a studentů, což 6. RP EU umožňuje v podstatně větší míře, než předchozí rámcové programy. 4
Tab. 1 OBSAH I. VÝZVY PRIORITY Č. 3 6. RP EU NANOMATPRO A NÁSTROJE PRO JEDNOTLIVÉ OBLASTI 3.4.1 NANOTECHNOLOGIES AND NANOSCIENCES 3.4.1.1 Long-term interdisciplinary research into understanding phenomena, mastering processes and developing research tools Expanding knowledge in size-dependent phenomena - NE; STREP; CA Self-organisation and self-assembling - IP; NE; STREP Molecular and bio-molecular mechanisms and engines - IP; NE; STREP 3.4.1.2 Nano-biotechnologies Interfaces between biological and non biological systems - IP; NE; STREP 3.4.1.3 Nano-metre-scale engineering techniques to create materials and components Engineering techniques for nanotubes and related systems IP; NE; STREP Nanostructured materials and nanopowders, jointly with 3.4.2.3 3.4.1.4 Development of handling and control devices and instruments Handling and control instrumentation at the level of single atoms or molecules and/or < 10 nm - IP; NE; STREP; CA Nanorobots 3.4.1.5 Applications in areas such as health and medical systems, chemistry, energy, optics, food and the environment Roadmaps for nanotechnology SSA Applications in the fields of energy and chemistry, with focus on catalysis 3.4.2. KNOWLEDGE-BASED MULTIFUNCTIONAL MATERIALS 3.4.2.1. Development of fundamental knowledge Understanding materials phenomena NE; STREP; CA 3.4.2.2. Technologies associated with the production, transformation and processing of knowledge-based multifunctional materials, and biomaterials Mastering chemistry and creating new processing pathways for multifunctional materials - IP; NE; STREP; CA Surface and interface science and engineering - IP; NE; STREP; CA Biomaterials 3.4.2.3. Engineering support for materials development New materials by design - IP; NE; STREP; CA New knowledge-based higher performance materials for macro-scale applications - IP; NE, STREP, CA 5
Nano-structured materials and nano-powders, jointly with 3.4.1.3 3.4. 3 NEW PRODUCTION PROCESSES AND DEVICES 3.4.3.1. Development of new processes and flexible, intelligent manufacturing systems New production technologies, based on nanotechnology and new materials STREP New and user-friendly production equipment and technologies, and their incorporation into the factory of the future - IP; NE; STREP; CA Creation of knowledge communities in production technologies - IP; NE; CA; SSA Support to the development of new knowledge based added value products and services in traditional less RTD intensive industries - IP dedicated to SMEs 3.4.3.2. Systems research and hazard control Radical changes in the basic materials industry (excluding steel) for cleaner, safer and more ecoefficient production - IP; STREPS Sustainable waste management and hazard reduction in production, storage and manufacturing - NE; CA; SSA Possible Topics for 2004: Support to the development of new knowledge based and sustainable processes and products/services - IP dedicated to SMEs Low CO2 steel processes IP 3.4.3.3. Optimising the life-cycle of industrial systems, products and services Optimisation of production-use-consumption interactions - NE; CA Increasing the user awareness SSA 3.4.4. INTEGRATION OF NANOTECHNOLOGIES, NEW MATERIALS, AND NEW PRODUCTION TECHNOLOGIES FOR IMPROVED SECURITY AND QUALITY OF LIFE 3.4.4.1 Systems, instruments and equipment for better diagnosis and/or surgery, including for remote operations - IP; NE; CA 3.4.4.2 - Tissue engineering, new biomimetic and bio-hybrid systems - IP; NE; STREP; CA 3.4.4.3 - New generation of sensors, actuators and systems for health, safety and security of people and environment - IP; NE; STREP Towards a human-friendly living environment: from atoms to buildings Support to the development of new knowledge based added value products and services - IP dedicated to SMEs TAB. 2 INDICATIVE BUDGETARY ROAD MAP Budget Year Total Budget Adm New Instruments Other instruments (STREP, CA, SSA) 2003 300 15 200 90 2004 320 2005 335 To be decided later 2006 345 Total 1300 (1) xxx xxx (2) xxx (3) (1) of which minimum 15% for SMEs (2) funds for INCO participants to be included in the funding of research projects 6
(3) including call for tenders 7