OCSiAlist das einzige Unternehmen, das über eine skalierbare Technologie zur industriellen Synthese von Graphen verfügt
In Nowosibirsk befinden sich die Produktionsanlagen und die Forschungsbasis des Unternehmens sowie ein Zentrum für Prototyping-Materialien und -Technologien auf Basis von Graphen-Nanoröhren – TUBALL CENTER.
Heute ist OCSiAl ein globales Unternehmen,auf allen Kontinenten tätig. Regionale Niederlassungen sind in Europa, den USA, Korea, China (Shenzhen, Shanghai), Hongkong und Russland geöffnet, Repräsentanzen in Mexiko, Israel, Japan, Indien, Australien, Deutschland und Malaysia. Neben eigenen Büros und Repräsentanzen verfügt OCSiAl über Partner und Distributoren in 45 Ländern. OCSiAl beschäftigt mehr als 450 Mitarbeiter aus 16 Ländern. Das Forschungs- und Entwicklungsunternehmen beschäftigt mehr als 100 Wissenschaftler.
Foto mit freundlicher Genehmigung von OCSiAl
Von 500 Kilogramm bis 75 Tonnen
Einwandige Kohlenstoffnanoröhren werden für verwendetHerstellung von Lithium-Ionen-Batterien für Mobiltelefone und andere Geräte, flexible Touch-Displays, Reifen und andere Autoteile, selbstnivellierende Böden, Sportgeräte, Batterien für Elektrofahrzeuge und vieles mehr. Man könnte sogar sagen: Die Größe ist klein, aber die Präsenz ist groß. Solche Nanoröhren sind fünfmal leichter als Kupfer, 100mal stärker als Stahl, halten Temperaturen von bis zu 1.000 ° C stand und verbessern bei Zugabe selbst in kleinsten Anteilen die Materialeigenschaften. Wenn Sie beispielsweise Beton mit 0,001% einwandigen Nanoröhren versehen, wird dieser sofort um 50% fester.
Im Jahr 2013 brachte OCSiAl sein erstes auf den Markteine Anlage zur Herstellung solcher Graphen-Nanoröhren namens Graphetron 1.0. Die Marke wurde TUBALL genannt. Ein Jahr später hatte die Anlage bereits 500 kg Nanoröhren synthetisiert, und bis 2019 erreichte die Produktion 25 Tonnen pro Jahr.
Bau der zweiten Graphetron 50-Anlagebegann im Jahr 2016. 2019 arbeitete sie im Testmodus und hat erst jetzt eine Produktionskapazität von 50 Tonnen erreicht. OCSiAl kann jetzt jährlich 75 Tonnen einwandige Graphen-Nanoröhren produzieren. Die erhaltenen Volumina sind kolossal, insbesondere im Vergleich zu ausländischen Versuchen, Graphen-Nanoröhren herzustellen. Aber nicht alles ist so einfach - es gibt Fallstricke, die erklären, warum die Konkurrenten versagt haben.
Graphen-Nanoröhrenist eine allotrope Modifikation von Kohlenstoff,Dabei handelt es sich um zu einem Zylinder gerollte, ein Atom dicke Graphenschichten, deren Röhren besonders stark und flexibel sind. Sie werden in Installationen auf drei Arten synthetisiert:
- unter Verwendung von Graphitelektroden;
- durch Laserverdampfung eines Graphittargets;
- durch eine chemische Reaktion von Gasen – kohlenstoffhaltig und hilfsstoffhaltig.
Sie werden in der Mikroelektronik, bei der Herstellung von Kunststoffen, Automobilteilen und in vielen anderen Materialien eingesetzt.
Kohlenstoff-Nanoröhren
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Ein Versuch, eine Massenproduktion von Nanoröhren zu schaffenaus Graphen eines der ersten Unternehmen des deutschen Pharmaunternehmens Bayer. Die Pilotanlage mit einer Produktion von 60 Tonnen pro Jahr wurde 2007 in Betrieb genommen, und 2010 wurde die volle Produktion in Betrieb genommen. Es war geplant, jährlich 500 Tonnen zu produzieren. Die Röhrchen wurden durch Katalyse aus einem kohlenstoffhaltigen Gas bei hohen Temperaturen synthetisiert, es wurden jedoch nur mehrwandige Röhren - keine Graphen-, sondern Graphitröhrchen - erhalten. Graphit war nicht so stark und flexibel wie Graphen, und es war schwierig und teuer, die Röhren in Schichten zu trennen, so dass Bayer-Produkte nicht sehr gefragt waren. 2013 schloss das Unternehmen das Projekt ab.
Die französische Firma Arkema planteproduzieren jährlich 400 Tonnen Nanoröhren, chinesische CNano - 500 Tonnen. Ungefähr 40 Organisationen auf der Welt versuchten, die Massenproduktion zu eröffnen, konnten jedoch nicht in jeder Ausgabe einwandige Röhren erhalten.
Derzeit werden sie noch von der japanischen Firma Zeon hergestellt, aber sie produziert ungefähr eine Tonne Röhren pro Jahr und verkauft sie für 10 USD pro Kilogramm.
Laut Yuri Koropachinsky ist das Material ähnlichklebriges schwarzes Netz. Es ist 10 Mal schwerer als Luft und 100 Mal leichter als Wasser. Es muss in besonderer Weise nicht nur synthetisiert, sondern auch transportiert werden. Die Installation ist nicht nur ein Reaktor, sondern eine Roboteranlage, die alle Operationen unabhängig voneinander ausführt. Das fertige zerkleinerte Material wird in einen separaten Behälter gegeben, es befindet sich am Ende des Zyklus.
Land der Ideen, Telefon des Glücks und 2 Millionen Dollar
Mitte der 2000er Jahre entschied sich Yuri KoropachinskyMachen Sie eine Pause von seinen vielen Geschäftsprojekten, verkaufen Sie sein gesamtes Vermögen und leben Sie in Australien. Die erhaltenen Mittel reichten aus, um nicht bequem zu arbeiten und zu leben, aber 2006 beschloss er, wieder Geschäfte zu machen, weil er dachte: Ein arbeitsloser Vater ist ein schlechtes Beispiel für seinen Sohn.
Yuri Koropachinsky– Mitbegründer und Präsident von OCSiAl.Bevor er seine Geschäftskarriere begann, beteiligte er sich an der wissenschaftlichen Forschung auf dem Gebiet der Biophysik und arbeitete in der sibirischen Zweigstelle der Akademie der Wissenschaften der UdSSR. Anfang der 1990er Jahre gründete er seine erste Risikokapitalgesellschaft. Nach dem erfolgreichen Abschluss eines seiner Investitionsprojekte im Jahr 2004 (ein Hersteller von landwirtschaftlichen Geräten mit 20.000 Mitarbeitern und einem Umsatz von 230 Millionen US-Dollar) gründete er seit 2012 das Unternehmen SM.Group, das in vielversprechende High-Tech-Startups investiert hat sich auf Kohlenstoffnanomaterialien konzentriert, was zur Entwicklung von OCSiAl führte.
Koropachinsky versammelte seine Geschäftspartner infrühere Projekte - Yuri Zelvensky und Oleg Kirillov - und gingen nach Nowosibirsk. Er wollte in ein Hightech-Geschäft investieren. Yuri nahm an einem Treffen des RAS teil und gab bekannt, dass er nach originellen Ideen suche.
Yuri Koropachinsky
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Allerdings zur endgültigen Idee das TeamUnternehmer gingen drei Jahre lang. Zukünftige Schöpfer von OCSiAl trafen sich mit Wissenschaftlern aus 23 Forschungsinstituten in Nowosibirsk, Tomsk, Krasnojarsk und Irkutsk. Das Team wandte sich an jedes Institut und bat das Management, ein Treffen mit Wissenschaftlern zu vereinbaren, die die originellsten Erfindungen hatten. Bei diesen Treffen fragten Geschäftsleute: Was wissen Sie am besten oder was kann sonst niemand? Wenn es eine spezifische Antwort auf diese Frage gab, wurde das Thema weiter diskutiert.
So erwogen Ideensuchende 1.500 Optionen,Es wurden 364 Projekte in Physik, Chemie und Biologie vergeben, in die sie ein wenig Geld investierten, um ihre Machbarkeit und ihren potenziellen Markt zu untersuchen. "Es gab ziemlich amüsante Projekte unter ihnen", erinnert sich Juri Koropachinsky. - Zum Beispiel bot ein Wissenschaftler ein Telefon der Freude an, er hatte sogar eine Bestätigung vom Kommunikationsministerium der Russischen Föderation. Ich fragte, wie es funktioniert, und er antwortete: "Wie bei allen Handys sind alle glücklich, wenn sie anfangen, darüber zu sprechen." Infolgedessen wurden 2 Millionen US-Dollar ausgegeben, 12 Projekte wurden in das Unternehmen umgewandelt, aber keines von ihnen konnte von Yuri als wirklich einzigartig bezeichnet werden.
Akademiker und Nanoröhren
Im Jahr 2009 beim nächsten Treffen mit Investoren inIn Nowosibirsk kam der Direktor des Internationalen Wissenschaftlichen Zentrums für Thermophysik und Energie, Institut für Thermophysik, Sibirischer Zweig der Russischen Akademie der Wissenschaften Michail Predtechensky. Zu diesem Zeitpunkt entwickelte er 20 Jahre lang Technologien für IT-Unternehmen (HP, Samsung) und die Gasindustrie (AirProducts). Auf die gleiche Frage, was er zu tun weiß, antwortete Mikhail: "Das ist es" und schlug vor, das Problem anders zu diskutieren: "Sagen Sie mir, was Sie bekommen möchten, und ich werde bahnbrechende Technologie entwickeln."
Mikhail Predtechensky und Anatoly Chubais
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Infolge langer Gespräche haben der Wissenschaftler undUnternehmer entschieden, dass sie mit der Umwandlung von Materialien arbeiten mussten. Im Dezember 2009 sagte Mikhail Predtechensky während eines regelmäßigen Gesprächs über Projekte, er wisse, wie man Nanoröhren herstellt. Er sagte bereitwillig, dass sie sehr leicht, aber langlebig sind und die Qualität vieler Materialien verbessern. Es gab nur ein Minus - einwandige Kohlenstoffnanoröhren in kleinen Mengen wurden nur im Labor erhalten, daher waren sie sehr teuer. Michael schlug vor, diese Röhren im industriellen Maßstab herzustellen.
Im Februar 2010 wurde das Unternehmen OCSiAl eröffnet, das Graphen-Nanoröhren nach der Methode von Mikhail Predtechensky herstellt.
Schicksalhafte schwarze Punkte und Chubais
Predtechensky begann mit der Herstellung von Röhren aus PlasmaGenerator, den er auch selbst erfunden hat. Alle Generatoren, mit denen er zuvor gearbeitet hatte, brannten schnell ihre Elektroden durch. Die Produktionstechnologie selbst bleibt ein Geschäftsgeheimnis von OCSiAl. Das kann man ihnen kaum vorwerfen – der Wettbewerb auf dem Markt ist groß und der Besitz einzigartiger Produkte bringt große Vorteile mit sich.
Plasmagenerator- ein technisches Gerät, bei dem mit elektrischem Strom Plasma erzeugt wird und das zur Bearbeitung von Materialien dient.
Mikhail hatte die Idee, es zu versuchenFlüssigkeitselektroden, weil die Flüssigkeit nicht korrodiert. Er startete einen Lichtbogen zwischen den Badewannen, in dem sich eine Schmelze befand, das Metall schmolz, Pfützen stellten sich heraus und der Lichtbogen schloss sich. Jetzt kann der Generator mit Flüssigkeitselektroden jederzeit mit jedem Material arbeiten. Mit diesem Gerät stellte Mikhail Predtechensky Graphen-Nanoröhren her, deren offizieller Name SWCNT ist (aus den englischen einwandigen Kohlenstoffnanoröhren - „einwandige Kohlenstoffnanoröhren“ - „High Tech“).
Labor OCSiAl
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Offiziell gilt Graphen im Jahr 2004 als offen. Die Entdecker sind die Physiker Andrei Geim und Konstantin Novosyolov, die dafür den Nobelpreis erhalten haben. Tatsächlich wurde diese Substanz jedoch im 20. Jahrhundert geschrieben. 1952 erhielt der Physiker-Chemiker Leonid Radushkevich nach der Synthese mikroskopische Bilder von Nanoröhren. Und 1977 entdeckten Wissenschaftler des Instituts für Katalyse der sibirischen Abteilung der Akademie der Wissenschaften der UdSSR bei Experimenten mit Dehydrierungskatalysatoren Kohlenstoffflaschen unter einem Mikroskop. Die Entdeckung solcher Nanoröhren wurde 1991 vom japanischen Physiker Sumio Iijima geschrieben.
Wie bereits erwähnt, eine vollständige Beschreibung der Technologiewird geheim gehalten, aber das allgemeine Prinzip lautet wie folgt: Auf dem Substrat im Generator bilden sich Nanopartikel, die in einem Gas aus Kohlenwasserstoffen (Methan und ähnlichen Gasen) fliegen, die auf 1000 ° C und höher erhitzt wurden. Auf jedem Nanopartikel wächst eine Graphen-Nanoröhre. Die Synthese findet innerhalb der Installation statt.
Die Produktion ist patentiert. Das Hauptprinzip der Massenproduktion bestand darin, den Preis der Produkte auf 1 bis 2 US-Dollar zu senken.
Mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren werden synthetisiertschneller und einfacher, aber ihre Leitfähigkeit, Flexibilität und Festigkeit sind viel geringer als die von einwandigen Nanoröhren, was bedeutet, dass sie dem Material in großen Mengen zugesetzt werden müssen: Wenn Hundertstel Prozent einwandiger Nanoröhren ausreichen, um die Eigenschaften des Materials zu verbessern, benötigen mehrwandige Nanoröhren mehrere zehn Prozent. Darüber hinaus stellte sich heraus, dass es schwierig ist, Materialien mit mehrschichtigen Rohren zu versehen. Es handelt sich um Verwicklungen von eng miteinander verflochtenen Rohren, die schwer und teuer zu entwirren sind, und das Pulver aus nicht gewickelten Rohren verleiht den Materialien nicht die erforderliche Leitfähigkeit und Festigkeit, und es wurde wenig gekauft. Daher waren die Wettbewerber von OCSiAl, die Mehrschichtrohre herstellen (Bayer, Arkema und andere), aufgrund ihrer Unrentabilität gezwungen, ihre Produktion einzuschränken.
Anatoly Chubais
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Für die Synthese des ersten Teils in Mikhails InstallationVorläufer noch einen Monat. Es gab nur sehr wenige von ihnen - ein paar schwarze Flecken auf dem weißen Hintergrund des Filters, aber ein spezielles Mikroskop zeigte, dass es sich um einwandige Röhrchen handelte. In den nächsten zwei Jahren trug OCSiAl 20 Millionen US-Dollar zur Entwicklung bei, aber es waren weitere Investitionen erforderlich, und 2011 ging Yuri mit einem „gefleckten“ Filter an den Leiter von Rusnano, Anatoly Chubais.
Chubais gab dem Vertrauen des Vertreters nachOCSiAl. Rusnano investierte 20 Millionen US-Dollar – dies war die erste Drittinvestition. Mit diesen Investitionen baute das Unternehmen die erste Syntheseanlage, Graphetron 1.0, im Heimatland der Gründer, Nowosibirsk.
Klettern
Käufer zu finden war eine separate Schwierigkeit. „Es kostet viel Mühe und Geld“, beklagt sich der Firmengründer. - Es ist jedoch notwendig, einem potenziellen Käufer die Wirkung von Nanoröhren speziell auf seine Produkte zu demonstrieren. Wie machen wir es? Wir nehmen Material, fügen ein Zehntausendstel Nanoröhren hinzu und erhalten ein völlig anderes Material. "
Nanoröhren sind gleichmäßig im Material verteiltund schaffen ein verstärkendes und elektrisch leitendes Netzwerk. Wenn Sie beispielsweise dem Material, aus dem Lithium-Ionen-Batterien hergestellt werden, einwandige Nanoröhren hinzufügen, wird der elektrische Strom besser geleitet, was bedeutet, dass die Batterien länger geladen sind.
Der erste Werbeschritt war die Verteilung von kostenlosMuster an Hersteller verschiedener Materialien. Ein Gramm wurde an mehrere tausend russische und ausländische Unternehmen verschickt, viele waren interessiert und antworteten. Das erste CNT wurde von einem koreanischen Unternehmen gekauft, um die Festigkeit von Verbundwerkstoffen und leitfähigen Beschichtungen zu erhöhen. Das Management von OCSiAl erkannte, dass Werbung nur dann effektiv sein kann, wenn die Vorteile des Hinzufügens von einwandigen Rohren zu Materialien aufgezeigt werden. Neben Graphetron eröffnete das Unternehmen ein Prototyping-Center, in dem verschiedene Materialien mit Graphen-Nanoröhren hergestellt wurden.
Reifen mit einwandigen Carbonrohren
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Zum Beispiel haben die Wissenschaftler des Unternehmens eine Technologie entwickeltHerstellung von selbstnivellierenden Fußböden mit CNT und kostenlose Übergabe an produzierende Unternehmen. Infolgedessen werden 80% dieser Fußböden in Russland damit hergestellt. Selbstnivellierende Böden aus Materialien, denen einwandige Kohlenstoffnanoröhren zugesetzt werden, weisen eine gute elektrische Leitfähigkeit auf. Darüber hinaus verändern Nanoröhren nicht die Farbe von Materialien, ihre Viskosität und Verteilbarkeit, weshalb der Materialverbrauch bei der Herstellung von selbstnivellierenden Böden nicht zunimmt.
Technologien zum ErstellenGlasfaserrohre und verstärkter Asphalt. Die Zugabe von CNT zu dem Harz, aus dem Glasfaser für Glasfaserrohre hergestellt wird, verleiht dem Material eine volumetrische und gleichmäßige Leitfähigkeit, wodurch das Unfallrisiko in der Explosionsindustrie (z. B. im Steinkohlenbergbau) verringert wird und die Rohre 15% fester werden. Asphaltbeton aus bitumenhaltigen Kohlenstoffnanoröhren wird 67% widerstandsfähiger gegen Spurrillen und 67,5% widerstandsfähiger gegen Risse.
Ursprünglich wurden Nanoröhren in der Form hergestelltPulver, aber OCSiAl-Labors haben begonnen, Konzentrate und Suspensionen herzustellen, um die Zugabe zu Materialien zu erleichtern. Das zweite bedeutende Produkt von OCSiAl sind nun TUBALL MATRIX-Konzentrate und -Suspensionen, die dispergierte Nanoröhren enthalten. Es ist ziemlich schwierig, Pulver mit Nanoröhren zu Materialien hinzuzufügen und es gleichmäßig über ein beliebiges Material zu verteilen, und eine ungleichmäßige Verteilung führt nicht zu dem Effekt, der bei der Zugabe von CNT entsteht. Daher beschlossen die Spezialisten von OCSiAl, Konzentrate und Suspensionen mit bereits verteilten Nanoröhren herzustellen. Zu diesem Zweck wurde eine spezielle Ultraschallanlage TUBBOX entwickelt, die abwechselnd mechanische und Ultraschall-Dispersionsverfahren nutzt. Durch mechanische Dispergierung werden homogene Gemische erzeugt, während durch Ultraschalldispersion Bündel von Nanoröhren im Nanomaßstab in einzelne Objekte getrennt werden.
0,01% des dem Material zugesetzten TUBALL sind gleichmäßig über seine Matrix verteilt und bilden ein dreidimensionales Netzwerk mit verstärkenden und elektrisch leitenden Eigenschaften.
OCSiAl ist in erster Linie marktorientiertLithium-Ionen-Batterien, bei denen Nanoröhren zu Siliziumanoden hinzugefügt werden, der Markt für Reifen, Asphaltoberflächen, Verbundwerkstoffe und Beschichtungen. Im Jahr 2019 wurden die Produkte von der russischen Firma Eco Group gekauft und dem Asphalt beigemischt: Mithilfe von Haftzusätzen wurden 0,025 % Nanoröhren in Bitumen eingebracht und dem Asphaltbeton zugesetzt. Ein Abschnitt der Bundesstraße M4 Don wurde mit neuem Material verlegt, in Zukunft ist geplant, das Straßennetz mit einer Beschichtung aus Nanoröhren zu verlegen.>
Unter denen, die TUBALL bereits verwenden, Russischdas Unicom-Service-Unternehmen, das Polyurethanwellen für Förderbänder herstellt (fügt 0,3 % des TUBALL MATRIX-Konzentrats für antistatische Eigenschaften hinzu), der chinesische Hersteller von Bohrern für Bohrinseln Orient Energy & Technology Ltd (1,7 % des Konzentrats werden dem Gummi für die Elastizität des Stators in Bohrern zugesetzt), russischer Hersteller von Glasbehältern „Ekran“ (fügt der Flüssigkeit Nanoröhren zum Sprühen hinzu).
In Russland gab es nicht mehr als 2% des PotenzialsKunden, so begann OCSiAl, Büros in den USA, Europa und Asien zu eröffnen. Mittlerweile hat das Unternehmen 600 Stammkunden auf der ganzen Welt, mehr als 2.000 Unternehmen testen Nanoröhren, mehr als 90% der Produkte werden exportiert.
Das Einhorn und die neue Ära
Im Jahr 2019 kaufte die Investmentgruppe A&NN0,5 % der Anteile und bewertete das Unternehmen mit einer Milliarde. Dadurch gelangte OCSiAl in die Liste der sogenannten Einhörner – neue Unternehmen, die ihre Verluste noch nicht überwunden haben, aber bereits eine Marktbewertung von 1 Milliarde US-Dollar erhalten haben.
Anatoly Chubais und Yuri Koropachinsky
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Bei der Eröffnung von Graphetron 50 sagte Anatoly Chubais: „OCSiAl läutet eine neue Ära menschlicher Materialien ein. Dies sind fantastische Eigenschaften eines einwandigen Kohlenstoff-Allotrops, das, wenn es fast jedem Material zugesetzt wird, die Festigkeit und die elektrischen Eigenschaften erhöhen kann. Alles, was heute getan wurde, ist nur der Anfang des Weges, auf dem die globale Erneuerung von Materialien im realen Sektor auf der ganzen Welt steht. Als ein junger Unternehmer, frech und aggressiv, auf mich zukam, schaute ich in diese ehrlichen Augen und entschied, dass er dies erreichen könnte. "
Das Unternehmen ist derzeit in 45 vertretenLänder Europas und Asiens. Gleichzeitig wurde der Hauptsitz in Luxemburg eröffnet. Bis 2023 beabsichtigt OCSiAl, dort einen Reaktor mit einer Produktion von 100 Tonnen pro Jahr sowie Reaktoren in allen Industrieländern zu bauen.
„OCSiAl ist eigentlich ein luxemburgisches Unternehmen, -erklärt Yuri. - Um geistiges Eigentum zu schützen, müssen Sie das englische Recht verstehen und Verbraucher und Investoren auf der ganzen Welt ansprechen. Die USA und Europa verbrauchen 25% unserer Produktion, daher platzieren wir unsere Produktion näher am Hauptverbraucher. Darüber hinaus möchten große Unternehmen Lieferungen aus verschiedenen Ländern erhalten. Deshalb brauchen wir verschiedene Standorte. "
Siehe auch:
— Die neue Mutation von COVID-19 infiziert einen Menschen achtmal schneller und wird vom Immunsystem nicht „gesehen“.
— Sehen Sie sich den Riesenhai an, der unter einem ebenso riesigen Tintenfisch gelitten hat!
— Die Eizelle einer Frau kann Spermien „auswählen“: Ihr Besitzer hat nichts damit zu tun