OCSiAlè l'unica azienda che possiede una tecnologia scalabile per la sintesi industriale del grafene
Novosibirsk ospita gli impianti di produzione e di ricerca dell'azienda, nonché ilprototipazione di materiali e tecnologie basate su nanotubi di grafene — TUBALL CENTER.
Oggi OCSiAl è un’azienda globale,operanti in tutti i continenti. Sono aperte filiali regionali in Europa, USA, Corea, Cina (Shenzhen, Shanghai), Hong Kong e Russia, uffici di rappresentanza in Messico, Israele, Giappone, India, Australia, Germania e Malesia. Oltre ai propri uffici e uffici di rappresentanza, OCSiAl ha partner e distributori in 45 paesi. OCSiAl impiega più di 450 dipendenti provenienti da 16 paesi. La società di ricerca e sviluppo impiega più di 100 scienziati.
Foto per gentile concessione di OCSiAl
Da 500 chilogrammi a 75 tonnellate
Sono utilizzati nanotubi di carbonio a parete singolala produzione di batterie agli ioni di litio per telefoni cellulari e altri gadget, display tattili flessibili, pneumatici e altre parti automobilistiche, pavimenti autolivellanti, attrezzature sportive, batterie per veicoli elettrici e molto altro. Potresti anche dire: la dimensione è piccola, ma la presenza è ampia. Tali nanotubi sono cinque volte più leggeri del rame, 100 volte più resistenti dell'acciaio, resistono a temperature fino a 1.000 ° C e, se aggiunti, anche nelle proporzioni più piccole, migliorano le caratteristiche del materiale. Ad esempio, se si aggiungono al calcestruzzo nanotubi a parete singola allo 0,001%, diventeranno immediatamente più forti del 50%.
Nel 2013, OCSiAl ha lanciato il suo primoun impianto per la produzione di tali nanotubi di grafene chiamato Graphetron 1.0. Il marchio si chiamava TUBALL. Un anno dopo, l’impianto aveva già sintetizzato 500 kg di nanotubi e nel 2019 la produzione ha raggiunto le 25 tonnellate all’anno.
Costruzione della seconda installazione di Graphetron 50iniziato nel 2016. Nel 2019, ha lavorato in modalità test e solo ora ha raggiunto una capacità produttiva di 50 tonnellate. Ora OCSiAl può produrre annualmente 75 tonnellate di nanotubi di grafene a parete singola. I volumi ottenuti sono colossali, soprattutto se confrontati con i tentativi stranieri di produrre nanotubi di grafene. Ma non tutto è così semplice - ci sono insidie che spiegano perché i concorrenti hanno fallito.
Nanotubi di grafeneè una modificazione allotropica del carbonio,che è costituito da fogli di grafene spessi un atomo arrotolati in un cilindro e i tubi sono particolarmente resistenti e flessibili. Sono sintetizzati nelle installazioni in tre modi:
- utilizzando elettrodi di grafite;
- mediante vaporizzazione laser di un bersaglio di grafite;
- attraverso una reazione chimica di gas - contenenti carbonio e ausiliari.
Sono utilizzati nella microelettronica, nella produzione di materie plastiche, componenti automobilistici e in molti altri materiali.
Nanotubi di carbonio
Foto: wikipedia.org
Un tentativo di creare una produzione di massa di nanotubidal grafene uno dei primi a intraprendere la società farmaceutica tedesca Bayer. L'impianto pilota, che produceva 60 tonnellate all'anno, è stato lanciato nel 2007 e nel 2010 è stata lanciata la produzione completa, con l'obiettivo di produrre 500 tonnellate all'anno. Le provette sono state sintetizzate per catalisi da un gas contenente carbonio ad alte temperature, ma sono state ottenute solo pareti multi-parete - non grafene, ma grafite. La grafite non era forte e flessibile come il grafene, ed era difficile e costoso separare i tubi in strati, quindi i prodotti Bayer non erano molto richiesti e nel 2013 la società ha chiuso il progetto.
La società francese Arkema ha pianificatoprodurre 400 tonnellate di nanotubi ogni anno; CNano cinese - 500 tonnellate. Circa 40 organizzazioni nel mondo hanno cercato di aprire la produzione di massa, ma non sono stati in grado di ottenere tubi a parete singola in ogni numero.
Attualmente, sono ancora prodotti dalla società giapponese Zeon, ma produce circa una tonnellata di tubi all'anno e vende per $ 10 al chilogrammo.
Secondo Yuri Koropachinsky, il materiale è simile aweb nero appiccicoso. È 10 volte più pesante dell'aria e 100 volte più leggera dell'acqua. Deve essere in un modo speciale non solo sintetizzato, ma anche trasportato. L'installazione non è solo un reattore, ma un impianto robot che esegue in modo indipendente tutte le operazioni. Il materiale frantumato finito viene inviato in un contenitore separato, è alla fine del ciclo.
Paese di idee, telefono della felicità e $ 2 milioni
A metà degli anni 2000, Yuri Koropachinsky deciseprenditi una pausa dai suoi numerosi progetti commerciali, ha venduto tutti i suoi beni e è andato a vivere in Australia. I fondi ricevuti furono sufficienti per non lavorare e vivere comodamente, ma nel 2006 decise di tornare al lavoro, perché pensava: un padre disoccupato è un cattivo esempio per suo figlio.
Yuri Koropachinsky— cofondatore e presidente di OCSiAl.Prima di iniziare la sua carriera imprenditoriale, ha partecipato alla ricerca scientifica nel campo della biofisica, lavorando presso la filiale siberiana dell'Accademia delle scienze dell'URSS. Ha creato la sua prima società di venture capital all'inizio degli anni '90. Dopo il successo di uno dei suoi progetti di investimento nel 2004 (un produttore di macchine agricole con 20mila dipendenti e un fatturato di 230 milioni di dollari), ha fondato la società SM.Group, che ha investito in promettenti startup ad alta tecnologia, e dal 2012 si è concentrata sui nanomateriali di carbonio, cosa che ha portato alla creazione di OCSiAl.
Koropachinsky ha riunito i suoi soci in affariprogetti precedenti - Yuri Zelvensky e Oleg Kirillov - e sono andati a Novosibirsk. Voleva investire in un business high-tech. Partecipando a una riunione della RAS, Yuri annunciò che stava cercando idee originali.
Yuri Koropachinsky
Foto per gentile concessione di OCSiAl
Comunque all'idea finale la squadraGli imprenditori hanno camminato per tre anni. I futuri creatori di OCSiAl hanno incontrato scienziati di 23 istituti di ricerca di Novosibirsk, Tomsk, Krasnoyarsk e Irkutsk. Rivolgendosi a ciascun istituto, il team ha chiesto alla direzione di organizzare un incontro con scienziati che avevano le invenzioni più originali. Durante questi incontri, gli uomini d'affari hanno chiesto: cosa sai fare meglio o cosa nessun altro può fare? Se c'era una risposta specifica a questa domanda, l'argomento è stato ulteriormente discusso.
Quindi i cercatori di idee hanno preso in considerazione 1.500 opzioni,Sono stati assegnati 364 progetti in fisica, chimica e biologia, in cui hanno investito un po 'di soldi per studiare la loro fattibilità e potenziale mercato. "C'erano progetti abbastanza divertenti tra loro", ricorda Yuri Koropachinsky. - Ad esempio, uno scienziato ha offerto un telefono di gioia, ha persino avuto una conferma dal Ministero delle Comunicazioni della Federazione Russa. Ho chiesto come funziona e lui ha risposto: "Come tutti i telefoni cellulari, solo quando iniziano a parlarci, tutti sono felici". Di conseguenza, sono stati spesi 2 milioni di dollari, 12 progetti sono stati trasformati in azienda, ma nessuno di loro poteva essere definito davvero unico da Yuri.
Accademico e Nanotubi
Nel 2009, al prossimo incontro con gli investitori inIl direttore del Centro scientifico internazionale di termofisica ed energia dell'Istituto di termofisica del ramo siberiano dell'Accademia delle scienze russa Mikhail Predtechensky è venuto a Novosibirsk. A quel tempo, aveva creato tecnologie per aziende IT (HP, Samsung) e l'industria del gas (AirProducts) per 20 anni. Alla stessa domanda su ciò che sa come fare, Mikhail ha risposto: "Ecco," e ha suggerito di discutere il problema in modo diverso: "Dimmi cosa vuoi ottenere e farò una tecnologia rivoluzionaria".
Mikhail Predtechensky e Anatoly Chubais
Foto per gentile concessione di OCSiAl
Come risultato di lunghe conversazioni, lo scienziato egli imprenditori hanno deciso di lavorare con la conversione dei materiali. Nel dicembre 2009, durante una regolare conversazione sui progetti, Mikhail Predtechensky ha affermato di sapere come creare nanotubi. Ha prontamente affermato che sono molto leggeri, ma durevoli e migliorano la qualità di molti materiali. C'era solo un aspetto negativo: i nanotubi di carbonio a parete singola in piccole quantità sono stati ottenuti solo in laboratorio, quindi erano molto costosi. Michael ha suggerito di produrre questi tubi su scala industriale.
Quindi, nel febbraio 2010, è stata aperta la società OCSiAl, che crea nanotubi di grafene secondo il metodo di Mikhail Predtechensky.
Puntini neri fatidici e Chubais
Predtechensky iniziò a produrre tubi al plasmageneratore, che ha anche inventato lui stesso. Tutti i generatori con cui aveva lavorato in precedenza bruciarono rapidamente i loro elettrodi. La stessa tecnologia di produzione rimane un segreto commerciale di OCSiAl. È difficile biasimarli per questo: la concorrenza sul mercato è elevata e possedere prodotti unici porta grandi vantaggi.
Generatore di plasma- un dispositivo tecnico in cui il plasma viene generato utilizzando corrente elettrica e viene utilizzato per la lavorazione dei materiali.
Mikhail ha avuto l'idea di provare a farloelettrodi liquidi perché il liquido non si corrode. Lanciò un arco tra le vasche da bagno in cui vi fu uno scioglimento, il metallo si sciolse, le pozzanghere si aprirono e l'arco si chiuse. Ora il generatore con elettrodi liquidi potrebbe funzionare in qualsiasi momento con qualsiasi materiale. È stato questo dispositivo che Mikhail Predtechensky ha usato per creare nanotubi di grafene, il cui nome ufficiale è SWCNT (dagli inglesi nanotubi di carbonio a parete singola - "nanotubi di carbonio a parete singola" - "High Tech").
Laboratorio OCSiAl
Foto per gentile concessione di OCSiAl
Il grafene è ufficialmente considerato aperto nel 2004. I pionieri furono i fisici Andrei Geim e Konstantin Novoselov, che per questo ricevettero il Premio Nobel. Ma in realtà, hanno scritto su questa sostanza nel XX secolo. Nel 1952, il fisico e chimico Leonid Radushkevich ottenne immagini microscopiche di nanotubi dopo la sintesi. E nel 1977, gli scienziati dell'Istituto di catalisi del ramo siberiano dell'Accademia delle scienze dell'URSS, durante esperimenti con catalizzatori di deidrogenazione, scoprirono cilindri di carbonio al microscopio. Nel 1991, il fisico giapponese Sumio Iijima scrisse della scoperta di tali nanotubi.
Come già accennato, una descrizione completa della tecnologiaè tenuto segreto, ma il principio generale è il seguente: le nanoparticelle si formano sul substrato nel generatore, volando in un gas da idrocarburi (metano e gas simili) riscaldato a 1000 ° C e oltre. Un nanotubo di grafene cresce su ogni nanoparticella. La sintesi avviene all'interno dell'installazione.
La produzione è brevettata. Il principio principale della produzione di massa era ridurre il prezzo dei prodotti a $ 1-2.
Vengono sintetizzati nanotubi di carbonio a pareti multiplepiù veloci e più facili, ma la loro conducibilità, flessibilità e resistenza sono molto inferiori a quella dei nanotubi a parete singola, il che significa che devono essere aggiunti al materiale in grandi quantità: se centesimi di percento di nanotubi a parete singola sono sufficienti per migliorare le proprietà del materiale, allora i nanotubi a parete multipla richiedono diverse decine di percento. Inoltre, si è scoperto che è difficile aggiungere tubi multistrato ai materiali. Sono grovigli di tubi strettamente intrecciati, che sono difficili e costosi da districare, e la polvere dei tubi non arrotolati non conferisce la conduttività e la forza necessarie ai materiali, e si è acquistato poco. Pertanto, i concorrenti di OCSiAl che producono tubi multistrato (Bayer, Arkema e altri) sono stati costretti a ridurre la loro produzione a causa della sua non redditività.
Anatoly Chubais
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Per la sintesi del primo lotto nell'installazione di MikhailPrecursore un mese rimasto. Ce n'erano pochissimi: alcuni punti neri sullo sfondo bianco del filtro, ma un microscopio speciale ha mostrato che si trattava di tubi a parete singola. Nei due anni successivi, OCSiAl ha contribuito con 20 milioni di dollari allo sviluppo, ma sono stati necessari maggiori investimenti e nel 2011 Yuri con un filtro "maculato" è andato al capo di Rusnano, Anatoly Chubais.
Chubais ha ceduto alla fiducia del rappresentanteOCSiAl. Rusnano ha investito 20 milioni di dollari: questo è stato il primo investimento da parte di terzi. Utilizzando questi investimenti, l’azienda ha costruito il primo impianto di sintesi, Graphetron 1.0, nella patria dei fondatori, Novosibirsk.
Arrampicata
Trovare acquirenti era una difficoltà a parte. "Ci vuole molto impegno e denaro", si lamenta il fondatore dell'azienda. - Ma è necessario dimostrare a un potenziale acquirente l'effetto dei nanotubi specificamente sui suoi prodotti. Come lo facciamo? Prendiamo materiale, aggiungiamo un decimillesimo di nanotubi e otteniamo un materiale completamente diverso ".
I nanotubi sono distribuiti uniformemente nel materialee creare una rete di rinforzo ed elettricamente conduttiva. Ad esempio, se aggiungi nanotubi a parete singola al materiale di cui sono fatte le batterie agli ioni di litio, inizia a condurre meglio la corrente elettrica, il che significa che le batterie mantengono una carica più a lungo.
La prima mossa pubblicitaria è stata la distribuzione di gratiscampioni a produttori di materiali diversi. Un grammo è stato inviato a diverse migliaia di società russe e straniere, molte di loro si sono interessate e hanno risposto. Il primo CNT è stato acquistato da un'azienda coreana per aumentare la resistenza dei compositi e dei rivestimenti conduttivi. La direzione di OCSiAl ha capito che la promozione sarebbe stata efficace solo mostrando i vantaggi dell'aggiunta di tubi a parete singola ai materiali. Accanto a Graphetron, l'azienda ha aperto un centro di prototipazione, dove ha iniziato a produrre vari materiali tra cui nanotubi di grafene.
Pneumatico con tubi in carbonio a parete singola
Foto per gentile concessione di OCSiAl
Ad esempio, gli scienziati dell'azienda hanno sviluppato una tecnologiaproduzione di pavimenti autolivellanti con CNT e consegnato gratuitamente alle aziende produttrici, di conseguenza, l'80% di tali pavimenti in Russia viene creato utilizzando esso. I pavimenti autolivellanti realizzati con materiali a cui vengono aggiunti nanotubi di carbonio a parete singola hanno una buona conduttività elettrica, inoltre i nanotubi non cambiano il colore dei materiali, la loro viscosità e spalmabilità, pertanto, il consumo di materiali nella produzione di pavimenti autolivellanti non aumenta.
Tecnologie per crearetubi in fibra di vetro e asfalto rinforzato. L'aggiunta di CNT alla resina da cui è realizzata la fibra di vetro per i tubi in fibra di vetro, conferisce al materiale una conduttività volumetrica e uniforme, che riduce il rischio di incidenti nelle industrie esplosive (ad esempio, nell'industria del carbone), e i tubi diventano più resistenti del 15%. Il calcestruzzo d'asfalto a base di bitume contenente nanotubi di carbonio diventa il 67% più resistente agli urti e il 67,5% più resistente alle fessurazioni.
Inizialmente, i nanotubi venivano prodotti sotto forma dipolvere, ma i laboratori OCSiAl hanno iniziato a produrre concentrati e sospensioni per una più facile aggiunta ai materiali. Ora il secondo prodotto significativo di OCSiAl sono i concentrati e le sospensioni TUBALL MATRIX contenenti nanotubi dispersi. È abbastanza difficile aggiungere polvere con nanotubi ai materiali e distribuirla uniformemente su qualsiasi materiale, e una distribuzione irregolare non darà l'effetto dell'aggiunta di CNT. Pertanto, gli specialisti di OCSiAl hanno deciso di creare concentrati e sospensioni con nanotubi già distribuiti. A tale scopo è stato sviluppato uno speciale impianto ad ultrasuoni TUBBOX, che utilizza alternativamente metodi di dispersione meccanici e ultrasonici. La dispersione meccanica produce miscele omogenee, mentre la dispersione ultrasonica separa fasci di nanotubi su scala nanometrica in singoli oggetti.
Lo 0,01% di TUBALL aggiunto al materiale è distribuito uniformemente sulla sua matrice e crea una rete tridimensionale con proprietà rinforzanti ed elettricamente conduttive.
OCSiAl è principalmente orientato al mercatobatterie agli ioni di litio, in cui i nanotubi vengono aggiunti agli anodi di silicio, il mercato di pneumatici, superfici asfaltate, materiali compositi e rivestimenti. Nel 2019 i prodotti sono stati acquistati dalla società russa Eco Group e aggiunti all'asfalto: utilizzando additivi adesivi, lo 0,025% di nanotubi sono stati introdotti nel bitume e sono stati aggiunti al calcestruzzo dell'asfalto. Un tratto dell'autostrada federale M4 Don è stato posato con nuovo materiale; in futuro si prevede di rivestire la rete stradale con un rivestimento di nanotubi.>
Tra coloro che già utilizzano TUBALL, il russol'impresa Unicom-Service, che produce alberi in poliuretano per nastri trasportatori (aggiunge lo 0,3% di concentrato TUBALL MATRIX per le caratteristiche antistatiche), il produttore cinese di punte per piattaforme petrolifere Orient Energy & Technology Ltd (l'1,7% del concentrato viene aggiunto alla gomma per l'elasticità dello statore nei trapani), produttore russo di contenitori di vetro "Ekran" (aggiunge nanotubi al liquido per la spruzzatura).
In Russia, non c'era più del 2% del potenzialeclienti, così OCSiAl ha iniziato ad aprire uffici negli Stati Uniti, in Europa e in Asia. Ora l'azienda ha 600 clienti abituali in tutto il mondo, più di 2.000 aziende stanno testando nanotubi, oltre il 90% dei prodotti viene esportato.
L'unicorno e la nuova era
Nel 2019 l’ha acquistato il gruppo d’investimento A&NN0,5% di azioni e ha valutato l'attività a un miliardo. Grazie a ciò, OCSiAl è entrata nella lista dei cosiddetti unicorni, nuove società che non hanno ancora superato le perdite, ma hanno già ricevuto una valutazione di mercato di 1 miliardo di dollari.
Anatoly Chubais e Yuri Koropachinsky
Foto per gentile concessione di OCSiAl
In apertura di Graphetron 50, Anatoly Chubais ha dichiarato: “OCSiAl sta creando una nuova era dei materiali umani. Queste sono proprietà fantastiche di un allotropo di carbonio a parete singola, che, se aggiunto a quasi tutti i materiali, può aumentare la resistenza e le proprietà elettriche. Tutto ciò che è stato fatto oggi è solo l'inizio del percorso su cui sta il rinnovamento globale dei materiali nel settore reale nel mondo. Quando un giovane imprenditore, sfacciato e aggressivo, si è avvicinato a me, ho guardato in quegli occhi onesti e ho deciso che poteva farcela ".
L'azienda è attualmente rappresentata in 45paesi dell'Europa e dell'Asia. Allo stesso tempo, è stata aperta la sede principale in Lussemburgo. Entro il 2023, OCSiAl intende costruire lì un reattore, producendo 100 tonnellate all'anno, oltre a costruire reattori in tutti i paesi sviluppati.
"OCSiAl è in realtà una società lussemburghese, -spiega Yuri. - Per proteggere la proprietà intellettuale, è necessario comprendere la legge inglese, rivolgersi a consumatori e investitori in tutto il mondo. Gli Stati Uniti e l'Europa consumano il 25% della nostra produzione, quindi posizioniamo la nostra produzione più vicino al consumatore principale. Inoltre, le grandi aziende desiderano ricevere forniture da diversi paesi. Pertanto, abbiamo bisogno di posizioni diverse ".
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