OCSiAles la única empresa que posee una tecnología escalable para la síntesis industrial de grafeno
Las instalaciones de producción y la base de investigación de la empresa se encuentran en Novosibirsk, así como un centro de creación de prototipos de materiales y tecnologías basadas en nanotubos de grafeno: TUBALL CENTER.
Hoy OCSiAl es una empresa global,operando en todos los continentes. Hay sucursales regionales abiertas en Europa, Estados Unidos, Corea, China (Shenzhen, Shanghai), Hong Kong y Rusia, oficinas de representación en México, Israel, Japón, India, Australia, Alemania y Malasia. Además de oficinas propias y oficinas de representación, OCSiAl cuenta con socios y distribuidores en 45 países. OCSiAl emplea a más de 450 empleados de 16 países. La empresa de I+D emplea a más de 100 científicos.
Foto cortesía de OCSiAl
De 500 kilogramos a 75 toneladas
Los nanotubos de carbono de pared simple se utilizan parafabricación de baterías de iones de litio para teléfonos móviles y otros gadgets, pantallas táctiles flexibles, llantas y otras partes automotrices, pisos autonivelantes, equipos deportivos, baterías para vehículos eléctricos y mucho más. Incluso se podría decir: el tamaño es pequeño, pero la presencia es amplia. Estos nanotubos son cinco veces más ligeros que el cobre, 100 veces más resistentes que el acero, pueden soportar temperaturas de hasta 1000 ° C y, cuando se agregan incluso en las proporciones más pequeñas, mejoran el rendimiento del material. Por ejemplo, si agrega 0.001% de nanotubos de pared simple al concreto, inmediatamente se vuelve un 50% más fuerte.
En 2013, OCSiAl lanzó su primerauna instalación para la producción de nanotubos de grafeno llamada Graphetron 1.0. La marca se llamó TUBALL. Un año después, la instalación ya había sintetizado 500 kg de nanotubos y en 2019 la producción alcanzó las 25 toneladas anuales.
Construcción de la segunda planta Graphetron 50comenzó en 2016. En 2019, funcionó en modo de prueba y solo ahora ha alcanzado una capacidad de producción de 50 toneladas. OCSiAl ahora puede producir 75 toneladas de nanotubos de grafeno de pared simple al año. Los volúmenes son colosales, especialmente en comparación con los intentos extranjeros de producir nanotubos de grafeno. Pero no todo es tan simple: hay trampas que explican por qué los competidores no tuvieron éxito.
Nanotubos de grafenoes una modificación alotrópica del carbono,que son láminas de grafeno de un átomo de espesor enrolladas en un cilindro, y los tubos son particularmente fuertes y flexibles. Se sintetizan en las instalaciones de tres formas:
- utilizando electrodos de grafito;
- por evaporación láser de un blanco de grafito;
- a través de una reacción química de gases, que contienen carbono y auxiliares.
Se utilizan en microelectrónica, plásticos, piezas de automoción y muchos otros materiales.
Nanotubos de carbon
Foto: wikipedia.org
Un intento de crear una producción masiva de nanotubos.de grafeno fue uno de los primeros en ser fabricados por la compañía farmacéutica alemana Bayer. La planta piloto, que produce 60 toneladas por año, se puso en marcha en 2007, y en 2010, comenzó la producción completa, se planificó producir 500 toneladas anuales. Los tubos se sintetizaron mediante catálisis a partir de un gas que contiene carbono a altas temperaturas, pero solo se obtuvieron tubos de paredes múltiples, no grafeno, sino grafito. El grafito no era tan fuerte o flexible como el grafeno, y cortar los tubos en capas era difícil y costoso, por lo que los productos de Bayer no tenían una gran demanda y la empresa cerró el proyecto en 2013.
La empresa francesa Arkema planeópara producir 400 toneladas de nanotubos al año, CNano chino - 500 toneladas. Aproximadamente 40 organizaciones en el mundo intentaron abrir la producción en masa, pero no lograron conseguir tubos de pared simple en cada edición.
Actualmente, todavía los produce la empresa japonesa Zeon, pero produce alrededor de una tonelada de pipas al año y se vende a $ 10 el kilogramo.
Según Yuri Koropachinsky, el material es similar aweb negra pegajosa. Es 10 veces más pesado que el aire y 100 veces más ligero que el agua. No solo debe sintetizarse de una manera especial, sino también transportarse. La instalación no es solo un reactor, sino una planta de robots que realiza todas las operaciones de forma independiente. El material triturado terminado se envía a un contenedor separado al final del ciclo.
Tierra de ideas, teléfono de la felicidad y 2 millones de dólares
A mediados de la década de 2000, Yuri Koropachinsky decidiótomó un descanso de sus muchos proyectos comerciales, vendió todos sus activos y se fue a vivir a Australia. Los fondos recibidos fueron suficientes para no trabajar y vivir cómodamente, pero en 2006 decidió volver al negocio, porque pensó: un padre que no trabaja es un mal ejemplo para su hijo.
Yuri Koropachinsky— cofundador y presidente de OCSiAl.Antes de iniciar su carrera empresarial, participó en investigaciones científicas en el campo de la biofísica, trabajando en la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de la URSS. Creó su primera empresa de capital riesgo a principios de los años 90. Tras el éxito en 2004 de uno de sus proyectos de inversión (un fabricante de equipos agrícolas con 20.000 empleados y una facturación de 230 millones de dólares), fundó la empresa SM.Group, que invirtió en prometedoras startups de alta tecnología y desde 2012 se ha centrado en los nanomateriales de carbono, lo que llevó a la creación de OCSiAl.
Koropachinsky reunió a sus socios comerciales paraproyectos anteriores - Yuri Zelvensky y Oleg Kirillov - y fue a Novosibirsk. Quería comenzar a invertir en un negocio de alta tecnología. Mientras participaba en la reunión de RAS, Yuri anunció que estaba buscando ideas originales.
Yuri Koropachinsky
Foto cortesía de OCSiAl
Sin embargo, para la idea final, el comandolos empresarios continuaron durante tres años. Los futuros fundadores de OCSiAl se reunieron con científicos de 23 institutos de investigación en Novosibirsk, Tomsk, Krasnoyarsk e Irkutsk. Al ponerse en contacto con cada institución, el equipo pidió a la gerencia que organizara una reunión con los científicos que tenían los inventos más originales. En estas reuniones, los empresarios preguntaron: ¿qué puedes hacer mejor o qué nadie más puede hacer? Si hubo una respuesta específica a esta pregunta, el tema se discutió más a fondo.
Entonces, los buscadores de ideas consideraron 1500 opciones,asignó 364 proyectos en física, química y biología, en los que se invirtió algo de dinero para estudiar su viabilidad y mercado potencial. “Entre ellos había algunos proyectos bastante divertidos”, recuerda Yuri Koropachinsky. - Por ejemplo, un científico ofreció un teléfono de alegría, incluso tuvo una confirmación del Ministerio de Comunicaciones de RF. Le pregunté cómo funcionaba y me respondió: "Como todos los teléfonos móviles, sólo cuando empiezan a hablar por él, todo el mundo está contento". Como resultado, se gastaron $ 2 millones, se transformaron 12 proyectos en la empresa, pero ninguno de ellos Yuri pudo llamar verdaderamente único.
Académico y nanotubos
En 2009, en la próxima reunión con inversores deEl director del Centro Científico Internacional de Termofísica e Ingeniería Eléctrica del Instituto de Termofísica de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia, Mikhail Predtechensky, llegó a Novosibirsk. En ese momento, había estado creando tecnologías para empresas de TI (HP, Samsung) y la industria del gas (AirProducts) durante 20 años. A la misma pregunta sobre lo que puede hacer, Mikhail respondió: "Eso es todo", y sugirió discutir el problema de manera diferente: "Dime lo que quieres conseguir y haré una tecnología innovadora".
Mikhail Predtechensky y Anatoly Chubais
Foto cortesía de OCSiAl
Como resultado de largas conversaciones, el científico ylos empresarios decidieron que necesitaban trabajar con la transformación de materiales. En diciembre de 2009, durante una conversación regular sobre proyectos, Mikhail Predtechensky dijo que sabía cómo crear nanotubos. Con mucho gusto reveló que son muy ligeros pero resistentes y mejoran la calidad de muchos materiales. Solo había un inconveniente: los nanotubos de carbono de pared simple se obtenían en pequeñas cantidades solo en el laboratorio, por lo que eran muy caros. Mikhail propuso producir estas tuberías a escala industrial.
Entonces, en febrero de 2010, se abrió la empresa OCSiAl, que crea nanotubos de grafeno según el método de Mikhail Predtechensky.
Fatídicos puntos negros y chubais
Predtechensky comenzó a fabricar tubos de plasma.generador, que también inventó él mismo. Todos los generadores con los que había trabajado anteriormente quemaron rápidamente sus electrodos. La propia tecnología de producción sigue siendo un secreto comercial de OCSiAl. Es difícil culparlos por esto: la competencia en el mercado es alta y poseer productos únicos trae grandes beneficios.
Generador de plasma- un dispositivo técnico en el que se genera plasma mediante corriente eléctrica y se utiliza para procesar materiales.
A Mikhail se le ocurrió la idea de intentar hacerelectrodos de líquido, porque el líquido no se corroe. Lanzó un arco entre los baños, en el que hubo un derretimiento, el metal se derritió, se formaron charcos y el arco se cerró. Ahora el generador con electrodos líquidos podría funcionar en cualquier momento con cualquier material. Fue este dispositivo el que utilizó Mikhail Predtechensky para crear nanotubos de grafeno, cuyo nombre oficial es SWCNT (del inglés Single Wall Carbon Nanotubes - "nanotubos de carbono de una sola pared" - "Hi-tech).
Laboratorio OCSiAl
Foto cortesía de OCSiAl
El grafeno se considera oficialmente abierto en 2004.Los pioneros fueron los físicos Andrei Geim y Konstantin Novosyolov, quienes recibieron el Premio Nobel por esto. Pero, de hecho, escribieron sobre esta sustancia en el siglo XX. En 1952, el físico y químico Leonid Radushkevich obtuvo imágenes microscópicas de nanotubos después de la síntesis. Y en 1977, científicos del Instituto de Catálisis de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de la URSS, durante experimentos con catalizadores de deshidrogenación, descubrieron cilindros de carbono bajo un microscopio. En 1991, el físico japonés Sumio Iijima escribió sobre el descubrimiento de tales nanotubos.
Como ya se mencionó, una descripción completa de la tecnologíase mantiene en secreto, pero el principio general es el siguiente: las nanopartículas se forman en el sustrato en el generador, volando en un gas de hidrocarburos (metano y gases similares) calentado a 1000 ° C y más. Un nanotubo de grafeno crece en cada nanopartícula. La síntesis tiene lugar dentro de la instalación.
La producción está patentada. El principio fundamental de la producción en masa era reducir el precio de los productos a $ 1-2.
Se sintetizan nanotubos de carbono de paredes múltiplesmás rápido y simple, pero su conductividad, flexibilidad y resistencia son mucho menores que las de los de pared simple, lo que significa que deben agregarse al material en grandes cantidades: si las centésimas de un por ciento de nanotubos de pared simple son suficientes para mejorar las propiedades del material, entonces los nanotubos de paredes múltiples requieren varias decenas de por ciento. Además, resultó que es difícil agregar tubos multicapa a los materiales. Son enredos de tubos estrechamente entrelazados, que son difíciles y costosos de desenredar, y el polvo de los tubos desenrollados no imparte la conductividad y resistencia necesarias a los materiales, y se compró poco. Por lo tanto, los competidores de OCSiAl que producen tubos multicapa (Bayer, Arkema y otros) se vieron obligados a reducir su producción debido a su falta de rentabilidad.
Anatoly Chubais
Foto cortesía de OCSiAl
Para la síntesis del primer lote en la instalación de MikhailPrecursor queda un mes. Había muy pocos de ellos: algunas manchas negras en el fondo blanco del filtro, pero un microscopio especial mostró que se trataba de tubos de una sola pared. En los siguientes dos años, OCSiAl contribuyó con $ 20 millones al desarrollo, pero se requirió más inversión, y en 2011, Yuri con un filtro "manchado" fue al jefe de Rusnano, Anatoly Chubais.
Chubais cedió a la confianza del representanteOCSiAl. Rusnano invirtió 20 millones de dólares: fue la primera inversión de terceros. Con estas inversiones, la empresa construyó la primera instalación de síntesis, Graphetron 1.0, en Novosibirsk, la tierra natal de sus fundadores.
Escalada
Encontrar compradores fue otra dificultad.“Se necesita mucho esfuerzo y dinero”, se queja el fundador de la empresa. - Pero es necesario demostrarle a un comprador potencial el efecto de los nanotubos específicamente en sus productos. ¿Cómo lo hacemos? Tomamos el material, agregamos una diezmilésima parte de los nanotubos y obtenemos un material completamente diferente ".
Los nanotubos se distribuyen uniformemente en el material.y crear una red de refuerzo y conductora de electricidad. Por ejemplo, si agrega nanotubos de pared simple al material del que están hechas las baterías de iones de litio, comienza a conducir mejor la corriente eléctrica, lo que significa que las baterías mantienen la carga por más tiempo.
El primer movimiento publicitario fue la distribución demuestras a fabricantes de diferentes materiales. Se envió un gramo a la vez a varios miles de empresas rusas y extranjeras, muchas se interesaron y respondieron. El primer CNT fue comprado por una empresa coreana para aumentar la resistencia de compuestos y recubrimientos conductores. La gerencia de OCSiAl se dio cuenta de que la promoción solo sería efectiva mostrando los beneficios de agregar tubos de pared simple a los materiales. Al lado de Graphetron, la compañía abrió un Centro de Prototipos, donde comenzó a producir varios materiales con nanotubos de grafeno.
Neumático con tubos de carbono de pared simple
Foto cortesía de OCSiAl
Por ejemplo, los científicos de la empresa han desarrollado una tecnologíaproducción de pisos autonivelantes con CNT y lo transfirió a las empresas de fabricación de forma gratuita, como resultado, el 80% de dichos pisos en Rusia se crean con él. Los pisos autonivelantes hechos de materiales a los que se agregan nanotubos de carbono de pared simple tienen buena conductividad eléctrica; además, los nanotubos no cambian el color de los materiales, su viscosidad y capacidad de esparcimiento, por lo tanto, el consumo de materiales en la fabricación de autonivelantes. pisos no aumenta.
Las tecnologías para crearTuberías de fibra de vidrio y asfalto reforzado. La adición de CNT a la resina de la que se fabrica la fibra de vidrio para tuberías de fibra de vidrio, le da al material una conductividad volumétrica y uniforme, lo que reduce el riesgo de accidentes en industrias explosivas (por ejemplo, en la industria del carbón), y las tuberías se convierten en un 15%. más fuerte. El hormigón asfáltico hecho de betún que contiene nanotubos de carbono se vuelve un 67% más resistente a la formación de surcos y un 67,5% más resistente al agrietamiento.
Inicialmente, los nanotubos se produjeron en la formapolvo, pero los laboratorios OCSiAl han comenzado a producir concentrados y suspensiones para facilitar la adición a los materiales. Actualmente, el segundo producto importante de OCSiAl son los concentrados y suspensiones TUBALL MATRIX que contienen nanotubos dispersos. Es bastante difícil agregar polvo con nanotubos a los materiales y distribuirlo uniformemente sobre cualquier material, y una distribución desigual no dará el efecto de agregar CNT. Por ello, los especialistas de OCSiAl decidieron crear concentrados y suspensiones con nanotubos ya distribuidos. Para ello se desarrolló una instalación ultrasónica especial TUBBOX, que utiliza alternativamente métodos de dispersión mecánicos y ultrasónicos. La dispersión mecánica produce mezclas homogéneas, mientras que la dispersión ultrasónica separa haces de nanotubos a nanoescala en objetos individuales.
El 0.01% de TUBALL agregado al material se distribuye uniformemente sobre su matriz y crea una red tridimensional con propiedades de refuerzo y conductividad eléctrica.
OCSiAl está principalmente orientado al mercado.baterías de iones de litio, en las que se añaden nanotubos a ánodos de silicio, el mercado de neumáticos, superficies de asfalto, compuestos y revestimientos. En 2019, los productos fueron adquiridos por la empresa rusa Eco Group y añadidos al asfalto: utilizando aditivos adhesivos, se introdujeron nanotubos al 0,025% en el betún y se añadió al hormigón asfáltico. Un tramo de la carretera federal M4 Don fue construido con material nuevo y en el futuro está previsto tender la red de carreteras con un revestimiento de nanotubos.>
Entre los que ya utilizan TUBALL, el rusola empresa Unicom-Service, que produce ejes de poliuretano para cintas transportadoras (agrega un 0,3% de concentrado TUBALL MATRIX para sus características antiestáticas), el fabricante chino de brocas para plataformas petrolíferas Orient Energy & Technology Ltd (se añade 1,7% del concentrado al caucho para darle elasticidad al estator en los taladros), fabricante ruso de recipientes de vidrio "Ekran" (agrega nanotubos al líquido para pulverizar).
En Rusia, no había más del 2% de potencialclientes, por lo que OCSiAl comenzó a abrir oficinas en EE. UU., Europa y Asia. Ahora la empresa tiene 600 clientes habituales en todo el mundo, más de 2.000 empresas están probando nanotubos, más del 90% de los productos se exportan.
El unicornio y la nueva era
En 2019, el grupo inversor A&NN compró0,5% de las acciones y valoró el negocio en mil millones. Gracias a esto, OCSiAl entró en la lista de los llamados unicornios, nuevas empresas que aún no han superado las pérdidas, pero que ya han recibido una valoración de mercado de mil millones de dólares.
Anatoly Chubais y Yuri Koropachinsky
Foto cortesía de OCSiAl
En la inauguración de Graphetron 50, Anatoly Chubais dijo:“OCSiAl está creando una nueva era de materiales humanos. Estas son propiedades fantásticas de un alótropo de carbono de pared simple que, cuando se agrega a casi cualquier material, aumenta la resistencia y las propiedades eléctricas. Todo lo que se ha hecho hoy es solo el comienzo del camino en el que se encuentra la renovación global de materiales en el sector real en el mundo. Cuando un joven emprendedor, insolente y agresivo, se me acercó, miré esos ojos honestos y decidí que podía lograrlo ".
Actualmente, la empresa está representada en 45países de Europa y Asia. Al mismo tiempo, se abrió la oficina central en Luxemburgo. Para 2023, OCSiAl tiene la intención de construir un reactor allí, que produzca 100 toneladas por año, así como construir reactores en todos los países desarrollados.
“OCSiAl es en realidad una empresa con sede en Luxemburgo -explica Yuri. - Para proteger la propiedad intelectual, debe comprender la ley inglesa, dirigirse a consumidores e inversores de todo el mundo. Estados Unidos y Europa consumen el 25% de nuestra producción, por lo que acercamos nuestra producción al principal consumidor. Además, las grandes empresas quieren recibir suministros de diferentes países. Por lo tanto, necesitamos diferentes ubicaciones ".
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