OCSiAlest la seule entreprise à posséder une technologie évolutive pour la synthèse industrielle du graphène
Les installations de production et la base de recherche de l'entreprise sont situées à Novossibirsk, ainsi qu'un centre de prototypage de matériaux et de technologies basés sur des nanotubes de graphène - TUBALL CENTER.
Aujourd'hui OCSiAl est une entreprise mondiale,opérant sur tous les continents. Des succursales régionales sont ouvertes en Europe, aux États-Unis, en Corée, en Chine (Shenzhen, Shanghai), à Hong Kong et en Russie, ainsi que des bureaux de représentation au Mexique, en Israël, au Japon, en Inde, en Australie, en Allemagne et en Malaisie. En plus de ses propres bureaux et bureaux de représentation, OCSiAl compte des partenaires et des distributeurs dans 45 pays. OCSiAl emploie plus de 450 collaborateurs originaires de 16 pays. L'entreprise de R&D emploie plus de 100 scientifiques.
Photo gracieuseté d'OCSiAl
De 500 kilogrammes à 75 tonnes
Les nanotubes de carbone à paroi unique sont utilisés pourfabrication de batteries lithium-ion pour téléphones mobiles et autres gadgets, écrans tactiles flexibles, pneus et autres pièces automobiles, sols autonivelants, équipements sportifs, batteries pour véhicules électriques et bien plus encore. On pourrait même dire: la taille est petite, mais la présence est large. Ces nanotubes sont cinq fois plus légers que le cuivre, 100 fois plus résistants que l'acier, peuvent résister à des températures allant jusqu'à 1000 ° C et, lorsqu'ils sont ajoutés même dans les plus petites proportions, améliorent les performances des matériaux. Par exemple, si vous ajoutez 0,001% de nanotubes à paroi simple au béton, il devient immédiatement 50% plus résistant.
En 2013, OCSiAl a lancé son premierune installation pour la production de tels nanotubes de graphène appelée Graphetron 1.0. La marque s'appelait TUBALL. Un an plus tard, l'installation avait déjà synthétisé 500 kg de nanotubes, et en 2019, la production atteignait 25 tonnes par an.
Construction de la deuxième usine Graphetron 50a commencé en 2016. En 2019, il a fonctionné en mode test et n'a atteint que maintenant une capacité de production de 50 tonnes. OCSiAl peut désormais produire 75 tonnes de nanotubes de graphène à simple paroi par an. Les volumes sont colossaux, surtout par rapport aux tentatives étrangères de produire des nanotubes de graphène. Mais tout n'est pas si simple - il y a des pièges qui expliquent pourquoi les concurrents n'ont pas réussi.
Nanotubes de graphèneest une modification allotropique du carbone,qui sont des feuilles de graphène d'un atome d'épaisseur enroulées dans un cylindre, et les tubes sont particulièrement solides et flexibles. Ils sont synthétisés dans les installations de trois manières :
- utilisant des électrodes en graphite;
- par évaporation laser d'une cible en graphite;
- par une réaction chimique de gaz - contenant du carbone et auxiliaires.
Ils sont utilisés dans la microélectronique, les plastiques, les pièces automobiles et de nombreux autres matériaux.
Nanotubes de carbone
Photo: wikipedia.org
Tentative de création de production de masse de nanotubesà partir de graphène a été l'un des premiers produits par la société pharmaceutique allemande Bayer. L'usine pilote, produisant 60 tonnes par an, a été mise en service en 2007, et en 2010, la pleine production a commencé, il était prévu de produire 500 tonnes par an. Les tubes ont été synthétisés par catalyse à partir d'un gaz contenant du carbone à des températures élevées, mais seuls des tubes à parois multiples - pas du graphène, mais des tubes en graphite - ont été obtenus. Le graphite n'était pas aussi résistant ou flexible que le graphène, et le découpage des tubes en couches était difficile et coûteux, de sorte que les produits de Bayer n'étaient pas très demandés et l'entreprise a clôturé le projet en 2013.
La société française Arkema a prévupour produire 400 tonnes de nanotubes par an, CNano chinois - 500 tonnes. Environ 40 organisations dans le monde ont essayé d'ouvrir la production de masse, mais elles n'ont pas réussi à obtenir des tubes à paroi simple dans chaque numéro.
Actuellement, ils sont toujours produits par la société japonaise Zeon, mais elle produit environ une tonne de tuyaux par an et se vend 10 dollars le kilogramme.
Selon Yuri Koropachinsky, le matériau est similaire àtoile noire collante. Il est 10 fois plus lourd que l'air et 100 fois plus léger que l'eau. Il doit non seulement être synthétisé d'une manière spéciale, mais également transporté. L'installation n'est pas seulement un réacteur, mais une usine robotique qui effectue toutes les opérations de manière indépendante. Le matériau déchiqueté fini est envoyé dans un conteneur séparé à la fin du cycle.
Terre d'idées, téléphone de bonheur et 2 millions de dollars
Au milieu des années 2000, Yuri Koropachinsky a décidéfaire une pause dans ses nombreux projets commerciaux, vendre tous ses actifs et partir vivre en Australie. Les fonds reçus étaient suffisants pour ne pas travailler et vivre confortablement, mais en 2006, il a décidé de retourner aux affaires, car il pensait: un père qui ne travaille pas est un mauvais exemple pour son fils.
Yuri Koropachinsky— co-fondateur et président d'OCSiAl.Avant de commencer sa carrière commerciale, il a participé à des recherches scientifiques dans le domaine de la biophysique, travaillant à la branche sibérienne de l'Académie des sciences de l'URSS. Il crée sa première société de capital risque au début des années 1990. Après la sortie réussie d'un de ses projets d'investissement en 2004 (un fabricant de machines agricoles avec 20 000 employés et un chiffre d'affaires de 230 millions de dollars), il a créé la société SM.Group, qui a investi dans des startups de haute technologie prometteuses, et depuis 2012 s'est concentré sur les nanomatériaux de carbone, ce qui a conduit à la création d'OCSiAl.
Koropachinsky a réuni ses partenaires commerciaux pourprojets précédents - Yuri Zelvensky et Oleg Kirillov - et est allé à Novossibirsk. Il voulait commencer à investir dans une entreprise de haute technologie. En participant à la réunion du RAS, Yuri a annoncé qu'il cherchait des idées originales.
Yuri Koropachinsky
Photo gracieuseté d'OCSiAl
Cependant, à l'idée finale, la commandeles entrepreneurs ont duré trois ans. Les futurs fondateurs d'OCSiAl ont rencontré des scientifiques de 23 instituts de recherche à Novossibirsk, Tomsk, Krasnoïarsk et Irkoutsk. En contactant chaque institution, l'équipe a demandé à la direction d'organiser une réunion avec les scientifiques qui possédaient les inventions les plus originales. Lors de ces réunions, les hommes d'affaires ont demandé: que pouvez-vous faire de mieux ou que personne d'autre ne peut faire? S'il y avait une réponse spécifique à cette question, le sujet était discuté plus avant.
Les chercheurs d'idées ont donc envisagé 1500 options,alloué 364 projets en physique, chimie et biologie, dans lesquels ils ont investi de l'argent pour étudier leur faisabilité et leur marché potentiel. «Il y avait des projets assez amusants parmi eux», se souvient Yuri Koropachinsky. - Par exemple, un scientifique a offert un téléphone de joie, il a même eu une confirmation du ministère des Communications de la Fédération de Russie. J'ai demandé comment cela fonctionne et il a répondu: "Comme tous les téléphones portables, ce n'est que lorsqu'ils commencent à parler, que tout le monde est heureux." En conséquence, 2 millions de dollars ont été dépensés, la société a transformé 12 projets, mais aucun d'entre eux que Yuri ne pouvait qualifier de vraiment unique.
Académicien et nanotubes
En 2009, lors de la prochaine rencontre avec les investisseursLe directeur du Centre scientifique international de thermophysique et de génie électrique de l'Institut de thermophysique de la branche sibérienne de l'Académie des sciences de Russie, Mikhail Predtechensky, est venu à Novossibirsk. À cette époque, il créait des technologies pour les entreprises informatiques (HP, Samsung) et l'industrie du gaz (AirProducts) depuis 20 ans. A la même question sur ce qu'il peut faire, Mikhail a répondu: "C'est ça", et a suggéré de discuter du problème différemment: "Dites-moi ce que vous voulez, et je ferai une percée technologique."
Mikhail Predtechensky et Anatoly Chubais
Photo gracieuseté d'OCSiAl
À la suite de longues conversations, le scientifique etles entrepreneurs ont décidé qu'ils devaient travailler avec la transformation des matériaux. En décembre 2009, lors d'une conversation régulière sur les projets, Mikhail Predtechensky a déclaré qu'il savait créer des nanotubes. Il a volontiers révélé qu'ils sont très légers mais durables et améliorent la qualité de nombreux matériaux. Il n'y avait qu'un seul inconvénient: les nanotubes de carbone à paroi unique n'étaient obtenus en petites quantités qu'en laboratoire, ils étaient donc très coûteux. Mikhail a proposé de produire ces tuyaux à l'échelle industrielle.
Ainsi, en février 2010, la société OCSiAl a été ouverte, créant des nanotubes de graphène selon la méthode de Mikhail Predtechensky.
Points noirs fatidiques et Chubais
Predtechensky a commencé à fabriquer des tubes à plasmagénérateur, qu'il a également inventé lui-même. Tous les générateurs avec lesquels il avait travaillé auparavant ont rapidement grillé leurs électrodes. La technologie de production elle-même reste un secret commercial d'OCSiAl. Il est difficile de leur en vouloir : la concurrence sur le marché est forte et la possession de produits uniques apporte de grands avantages.
Générateur de plasma- un dispositif technique dans lequel le plasma est généré à l'aide de courant électrique et est utilisé pour le traitement des matériaux.
Mikhail a eu l'idée d'essayer de faireélectrodes liquides, car le liquide ne se corrode pas. Il a lancé un arc entre les bains, dans lequel il y avait une fonte, le métal a fondu, des flaques d'eau se sont avérées et l'arc a été fermé. Désormais, le générateur avec électrodes liquides peut fonctionner à tout moment avec n'importe quel matériau. C'est cet appareil que Mikhail Predtechensky a utilisé pour créer des nanotubes de graphène, dont le nom officiel est SWCNT (de l'anglais Single Wall Carbon Nanotubes - "single-wall carbon nanotubes" - "Hi-tech).
Laboratoire OCSiAl
Photo gracieuseté d'OCSiAl
Le graphène est officiellement considéré comme ouvert en 2004.Les pionniers étaient les physiciens Andrei Geim et Konstantin Novoselov, qui ont reçu le prix Nobel pour cela. Mais en fait, ils ont écrit sur cette substance au XXe siècle. En 1952, le physicien et chimiste Leonid Radushkevich a obtenu des images microscopiques de nanotubes après synthèse. Et en 1977, des scientifiques de l'Institut de catalyse de la branche sibérienne de l'Académie des sciences de l'URSS, lors d'expériences avec des catalyseurs de déshydrogénation, ont découvert des cylindres de carbone au microscope. En 1991, le physicien japonais Sumio Iijima a écrit sur la découverte de tels nanotubes.
Comme déjà mentionné, une description complète de la technologieest gardé secret, mais le principe général est le suivant: des nanoparticules sont formées sur le substrat dans le générateur, volant dans un gaz d'hydrocarbures (méthane et gaz similaires) chauffé à 1000 ° C et plus. Un nanotube de graphène se développe sur chaque nanoparticule. La synthèse a lieu à l'intérieur de l'installation.
La production est brevetée. Le principe principal de la production de masse était de réduire le prix des produits à 1 ou 2 dollars.
Des nanotubes de carbone à parois multiples sont synthétisésplus rapides et plus simples, mais leur conductivité, leur flexibilité et leur résistance sont bien inférieures à celles des nanotubes à simple paroi, ce qui signifie qu'ils doivent être ajoutés au matériau en grande quantité: si des centièmes de pour cent de nanotubes à paroi simple suffisent pour améliorer les propriétés du matériau, alors les nanotubes à parois multiples nécessitent plusieurs dizaines de pour cent. De plus, il s'est avéré qu'il était difficile d'ajouter des tubes multicouches aux matériaux. Ce sont des enchevêtrements de tubes étroitement entrelacés, qui sont difficiles et coûteux à démêler, et la poudre des tubes non enroulés ne confère pas la conductivité et la résistance nécessaires aux matériaux, et peu a été achetée. Par conséquent, les concurrents d'OCSiAl, produisant des tubes multicouches (Bayer, Arkema et autres), ont dû réduire leur production en raison de leur non-rentabilité.
Anatoly Chubais
Photo gracieuseté d'OCSiAl
Pour la synthèse du premier lot dans l'installation de MikhailForerunner un mois à gauche. Il y en avait très peu - quelques points noirs sur le fond blanc du filtre, mais un microscope spécial a montré qu'il s'agissait de tubes à simple paroi. Au cours des deux années suivantes, OCSiAl a contribué à hauteur de 20 millions de dollars au développement, mais des investissements supplémentaires ont été nécessaires et, en 2011, Yuri avec un filtre «repéré» est allé à la tête de Rusnano, Anatoly Chubais.
Chubais a cédé à la confiance du représentantOCSiAl. Rusnano a investi 20 millions de dollars – c'était le premier investissement d'un tiers. Grâce à ces investissements, l’entreprise a construit la première installation de synthèse, Graphetron 1.0, dans la patrie des fondateurs, à Novossibirsk.
Escalade
Trouver des acheteurs était une autre difficulté.«Cela demande beaucoup d'efforts et d'argent», se plaint le fondateur de l'entreprise. - Mais il faut démontrer à un acheteur potentiel l'effet des nanotubes spécifiquement sur ses produits. Comment faisons-nous ça? Nous prenons du matériau, ajoutons un dix-millième de nanotubes et obtenons un matériau complètement différent. "
Les nanotubes sont uniformément répartis dans le matériauet créer un réseau de renforcement et électriquement conducteur. Par exemple, si vous ajoutez des nanotubes à paroi unique au matériau à partir duquel les batteries lithium-ion sont fabriquées, il commence à mieux conduire le courant électrique, ce qui signifie que les batteries tiennent une charge plus longtemps.
Le premier mouvement publicitaire a été la distribution deéchantillons aux fabricants de différents matériaux. Un gramme a été envoyé à plusieurs milliers d'entreprises russes et étrangères, beaucoup étaient intéressées et ont répondu. Le premier CNT a été acheté par une société coréenne pour augmenter la résistance des composites et des revêtements conducteurs. La direction d'OCSiAl a réalisé que la promotion ne serait efficace qu'en montrant les avantages de l'ajout de tubes à paroi simple aux matériaux. À côté de Graphetron, la société a ouvert un centre de prototypage, où elle a commencé à produire divers matériaux, dont des nanotubes de graphène.
Pneu utilisant des tubes de carbone à paroi simple
Photo gracieuseté d'OCSiAl
Par exemple, les scientifiques de l'entreprise ont développé une technologieproduction de sols autonivelants avec CNT et remis gratuitement aux entreprises de fabrication, en conséquence, 80% de ces sols en Russie sont créés à l'aide de celui-ci. Les sols autonivelants constitués de matériaux auxquels sont ajoutés des nanotubes de carbone à paroi unique ont une bonne conductivité électrique.De plus, les nanotubes ne changent pas la couleur des matériaux, leur viscosité et leur aptitude à l'étalement, par conséquent, la consommation de matériaux dans la fabrication de sols autonivelants n'augmente pas.
Technologies pour créertuyaux en fibre de verre et asphalte renforcé. L'ajout de CNT à la résine à partir de laquelle la fibre de verre pour les tuyaux en fibre de verre est fabriquée donne au matériau une conductivité volumineuse et uniforme, ce qui réduit le risque d'accidents dans les industries explosives (par exemple, dans l'industrie du charbon), et les tuyaux deviennent 15% plus résistants. Le béton bitumineux fabriqué à partir de bitume contenant des nanotubes de carbone devient 67% plus résistant à l'orniérage et 67,5% plus résistant à la fissuration.
Initialement, les nanotubes étaient produits sous la formepoudre, mais les laboratoires OCSiAl ont commencé à produire des concentrés et des suspensions pour une addition plus facile aux matériaux. Désormais, le deuxième produit important d'OCSiAl sont les concentrés et suspensions TUBALL MATRIX contenant des nanotubes dispersés. Il est assez difficile d'ajouter de la poudre contenant des nanotubes aux matériaux et de la répartir uniformément sur n'importe quel matériau, et une distribution inégale ne donnera pas l'effet d'ajouter des NTC. Les spécialistes d'OCSiAl ont donc décidé de créer des concentrés et des suspensions avec des nanotubes déjà distribués. À cet effet, une installation à ultrasons spéciale TUBBOX a été développée, qui utilise alternativement des méthodes de dispersion mécaniques et ultrasoniques. La dispersion mécanique produit des mélanges homogènes, tandis que la dispersion ultrasonique sépare les faisceaux de nanotubes à l'échelle nanométrique en objets individuels.
0,01% de TUBALL ajouté au matériau est uniformément réparti sur sa matrice et crée un réseau tridimensionnel aux propriétés de renforcement et de conductivité électrique.
OCSiAl est avant tout orienté marchéles batteries lithium-ion, dans lesquelles des nanotubes sont ajoutés aux anodes de silicium, le marché des pneus, des surfaces asphaltées, des composites et des revêtements. En 2019, les produits ont été achetés par la société russe Eco Group et ajoutés à l'asphalte : à l'aide d'additifs adhésifs, 0,025 % de nanotubes ont été introduits dans le bitume et ajoutés au béton bitumineux. Un tronçon de l'autoroute fédérale M4 Don a été posé avec de nouveaux matériaux ; à l'avenir, il est prévu de poser le réseau routier avec un revêtement en nanotubes.>
Parmi ceux qui utilisent déjà TUBALL, le russel'entreprise Unicom-Service, qui produit des arbres en polyuréthane pour bandes transporteuses (ajoute 0,3% de concentré TUBALL MATRIX pour les caractéristiques antistatiques), le fabricant chinois de forets pour plates-formes pétrolières Orient Energy & Technology Ltd (1,7% du concentré est ajouté au caoutchouc pour l'élasticité du stator des forets), fabricant russe de récipients en verre "Ekran" (ajoute des nanotubes au liquide à pulvériser).
En Russie, il n'y avait pas plus de 2% de potentielclients, alors OCSiAl a commencé à ouvrir des bureaux aux États-Unis, en Europe et en Asie. Aujourd'hui, l'entreprise compte 600 clients réguliers partout dans le monde, plus de 2000 entreprises testent des nanotubes, plus de 90% des produits sont exportés.
La licorne et la nouvelle ère
En 2019, le groupe d'investissement A&NN a racheté0,5% d'actions et valorise l'entreprise à un milliard. Grâce à cela, OCSiAl est entrée dans la liste des soi-disant licornes - de nouvelles entreprises qui n'ont pas encore surmonté leurs pertes, mais qui ont déjà reçu une valorisation boursière d'un milliard de dollars.
Anatoly Chubais et Yuri Koropachinsky
Photo gracieuseté d'OCSiAl
A l'ouverture de Graphetron 50, Anatoly Chubais a déclaré:«OCSiAl crée une nouvelle ère de matériaux humains. Ce sont les propriétés fantastiques d'un allotrope de carbone à paroi unique qui, lorsqu'il est ajouté à presque tous les matériaux, augmente la résistance et les propriétés électriques. Tout ce qui a été fait aujourd'hui n'est que le début du chemin sur lequel se trouve le renouvellement global des matériaux dans le secteur réel sur le globe. Quand un jeune entrepreneur, impudent et agressif, s'est approché de moi, j'ai regardé dans ces yeux honnêtes et j'ai décidé qu'il pouvait y parvenir. "
L'entreprise est actuellement représentée dans 45pays d’Europe et d’Asie. Dans le même temps, le siège social a été ouvert à Luxembourg. D'ici 2023, OCSiAl compte y construire un réacteur, produisant 100 tonnes par an, ainsi que construire des réacteurs dans tous les pays développés.
«OCSiAl est en fait une entreprise luxembourgeoise, -explique Yuri. - Pour protéger la propriété intellectuelle, vous devez comprendre le droit anglais, cibler les consommateurs et les investisseurs du monde entier. Les USA et l'Europe consomment 25% de notre production, nous plaçons donc notre production au plus près du principal consommateur. En outre, les grandes entreprises souhaitent recevoir des fournitures de différents pays. Par conséquent, nous avons besoin d'emplacements différents. "
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