OCSiAlグラフェンの工業的合成のためのスケーラブルな技術を所有する唯一の企業です
同社の生産施設と研究拠点はノボシビルスクにあり、またグラフェン ナノチューブに基づく材料と技術の試作センターである TUBALL CENTER にもあります。
今日、OCSiAl はグローバル企業となり、すべての大陸で活動しています。地域支店はヨーロッパ、米国、韓国、中国 (深セン、上海)、香港、ロシアに開設されており、駐在員事務所はメキシコ、イスラエル、日本、インド、オーストラリア、ドイツ、マレーシアにあります。 OCSiAl は自社のオフィスと駐在員事務所に加えて、45 か国にパートナーと販売代理店を持っています。 OCSiAl は 16 か国から 450 人以上の従業員を雇用しています。この研究開発会社は 100 人以上の科学者を雇用しています。
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500キロから75トンまで
単層カーボンナノチューブは、携帯電話などのガジェット、フレキシブルタッチディスプレイ、タイヤなどの自動車部品、セルフレベリングフロア、スポーツ用品、電気自動車用バッテリーなどのリチウムイオンバッテリーの製造。サイズは小さいですが、存在感は広いと言えるでしょう。このようなナノチューブは、銅の5倍、鋼の100倍の強度があり、1,000°Cまでの温度に耐え、追加された場合でも、最小の比率で材料の特性を向上させます。たとえば、0.001％の単層ナノチューブをコンクリートに追加すると、すぐに50％強力になります。
2013 年に、OCSiAl は最初の製品を発売しました。このようなグラフェン ナノチューブを製造する施設は、Graphetron 1.0 と呼ばれます。ブランド名はTUBALLと名付けられました。 1 年後、この施設ではすでに 500 kg のナノチューブが合成され、2019 年までに生産量は年間 25 トンに達しました。
2番目のGraphetron 50インストールの構築2016年に始まりました。 2019年、彼女はテストモードで作業し、ついに50トンの生産能力に達しました。 OCSiAlは現在、年間75トンの単層グラフェンナノチューブを製造できます。特にグラフェンナノチューブを製造しようとする外国の試みと比較すると、得られる量は膨大です。しかし、すべてがそれほど単純なわけではありません。競合他社が失敗した理由を説明する落とし穴があります。
グラフェンナノチューブ炭素の同素体修飾です。これは、原子 1 枚の厚さのグラフェンのシートを円筒状に丸めたもので、チューブは特に強度が高く、柔軟性があります。これらは、次の 3 つの方法でインスタレーション内に合成されます。
- グラファイト電極を使用;
- 黒鉛ターゲットのレーザー気化による;
- 炭素含有ガスと補助ガスの化学反応による。
これらは、マイクロエレクトロニクス、プラスチック、自動車部品、その他多くの材料で使用されています。
カーボンナノチューブ
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ナノチューブの大量生産の試みグラフェンから、ドイツの製薬会社バイエルに着手した最初の企業の1つ。年間60トンのパイロットプラントが2007年に立ち上げられ、2010年にはフル生産が開始され、年間500トンの生産が計画されていました。チューブは高温で炭素含有ガスからの触媒作用によって合成されましたが、グラフェンではなくグラファイトチューブである多層のみが得られました。グラファイトはグラフェンほど強くて柔軟性がなく、チューブを層に分離することは困難で費用がかかるため、バイエル製品はそれほど需要がなかったため、2013年にプロジェクトを終了しました。
フランスの会社アルケマが計画年間400トンのナノチューブを生成し、中国のCNano-500トン。世界の約40の組織が大量生産を開こうとしましたが、各号で単層管を入手することはできませんでした。
現在、日本企業のゼオンが製造していますが、年間約1トンのチューブを製造し、1キログラムあたり10ドルで販売しています。
ユーリ・コロパチンスキーによると、材料はに似ています粘着性のある黒いウェブ。空気より10倍重く、水より100倍軽量です。それは、合成されるだけでなく、輸送される特別な方法でなければなりません。設備は単なる原子炉ではなく、すべての操作を独立して実行するロボットプラントです。完成した破砕物は別の容器に送られ、サイクルの終わりにあります。
アイデアの国、幸福の電話、200万ドル
2000年代半ば、ユーリ・コロパチンスキーは彼の多くのビジネスプロジェクトから一休みし、彼のすべての資産を売却して、オーストラリアに住んでいました。受け取った資金は、仕事をしなくても快適に生活するのに十分でしたが、2006年に、彼は考えました。
ユーリ・コロパチンスキー— OCSiAl の共同創設者兼社長。ビジネスキャリアを始める前は、ソ連科学アカデミーのシベリア支部で生物物理学の分野の科学研究に参加していました。彼は 1990 年代初頭に最初のベンチャー キャピタル会社を設立しました。 2004 年に投資プロジェクトの 1 つ (従業員数 2 万人、売上高 2 億 3,000 万ドルの農業機械メーカー) が成功裏に終了した後、有望なハイテク新興企業に投資する SM.Group 会社を設立し、2012 年からはは、OCSiAl の作成につながったカーボン ナノ材料に焦点を当ててきました。
コロパチンスキーは彼のために彼のビジネスパートナーを集めました以前のプロジェクト-Yuri ZelvenskyとOleg Kirillov-そしてノボシビルスクに行きました。彼はハイテクビジネスへの投資を開始したいと考えていました。 RASミーティングに参加している間に、ユリは独自のアイデアを探していたと発表しました。
ユーリ・コロパチンスキー
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ただし、最終的には、コマンド起業家は3年間続いた。 OCSiAlの将来のクリエーターは、ノボシビルスク、トムスク、クラスノヤルスク、イルクーツクの23の研究所の科学者と会いました。各機関に連絡して、チームは経営陣に最も独創的な発明をした科学者とのミーティングを手配するように求めました。これらの会議で、ビジネスマンは尋ねました：あなたが他の誰よりも上手に何ができるか、または他の誰もできないことができるか？この質問に対する具体的な回答があった場合、トピックはさらに議論されました。
アイデアを求める人は1,500のオプションを検討しました物理学、化学、生物学で364のプロジェクトを割り当て、彼らはその実現可能性と潜在的な市場を研究するためにいくらかのお金を投資しました。 「中にはかなり面白いプロジェクトがいくつかありました」とユーリ・コロパチンスキーは回想します。 -たとえば、ある科学者は喜びの電話を提供しました、彼はロシア連邦の通信省からの確認さえ持っていました。私はそれがどのように機能するかを尋ねました、そして彼は答えました：「彼らがそれに話し始めたときだけ、すべての携帯電話と同じように、誰もが幸せです。」その結果、200万ドルが費やされ、12のプロジェクトが社内で変革されましたが、それでもユリが真にユニークなものと呼ぶことはできませんでした。
学者とナノチューブ
2009年、投資家との次の会合でロシア科学アカデミーのシベリア支部の熱物理学研究所の熱物理学および電力工学国際科学センターの所長であるミハイルプレデチェンスキー氏がノボシビルスクに来ました。その時までに、彼はIT企業（HP、Samsung）およびガス産業（AirProducts）向けの技術を20年間作り続けてきました。彼が何ができるかについての同じ質問に対して、ミハイルは「それだけだ」と答え、問題を別の方法で話し合うように提案しました。
ミハイルPredtechenskyとアナトリーChubais
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長い会話の結果として、科学者と起業家たちは、素材の変革に取り組む必要があると判断しました。 2009年12月、プロジェクトについての定期的な会話の中で、ミハイルプレデチェンスキーは、ナノチューブを作成する方法を知っていると述べました。彼は非常に軽量でありながら耐久性があり、多くの材料の品質を向上させることを喜んで明らかにしました。唯一の欠点がありました-単層カーボンナノチューブは実験室でのみ少量で入手されたため、非常に高価でした。ミハイルはこれらのパイプを工業規模で生産することを提案した。
そこで、2010年2月に、Mikhail Predtechenskyの方法に従ってグラフェンナノチューブを作成するOCSiAl会社が設立されました。
運命の黒い点とチュバイ
プレドテチェンスキーは血漿中でチューブを作り始めた彼自身も発明した発電機。彼が以前に使用した発電機はすべて、すぐに電極が焼き切れてしまいました。製造技術自体はOCSiAlの企業秘密のままです。これを彼らを責めるのは難しいです。市場での競争は激しく、ユニークな製品を所有することは大きな利益をもたらします。
プラズマ発生器- 電流を使用してプラズマを生成し、材料を処理するために使用される技術装置。
ミハイルは作ろうとするアイデアを思いついた液体電極は、液体が腐食しないためです。彼は浴槽の間にアークを発しました。そこでは、溶湯があり、金属が溶け、水たまりが現れ、アークが閉じました。これで、液体電極を備えた発電機は、いつでもどのような材料でも機能します。 Mikhail Predtechenskyがグラフェンナノチューブの作成に使用したのはこのデバイスでした。その正式名はSWCNTです（英語のシングルウォールカーボンナノチューブ-「シングルウォールカーボンナノチューブ」-「ハイテク」から）。
OCSiAlラボ
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グラフェンは、2004年に正式にオープンと見なされます。 先駆者は物理学者のAndrei GeimとKonstantin Novoselovで、ノーベル賞を受賞しました。しかし実際には、彼らはこの物質について20世紀に書いた。 1952年、物理学者であり化学者であるレオニード・ラドゥシュケビッチは、合成後にナノチューブの顕微鏡画像を取得しました。そして1977年、ソ連科学アカデミーのシベリア支部触媒研究所の科学者たちは、脱水素触媒を用いた実験中に、顕微鏡下で炭素シリンダーを発見しました。 1991年、日本の物理学者である飯島澄男は、そのようなナノチューブの発見について書いた。
すでに述べたように、技術の完全な説明は秘密にされていますが、一般的な原理は次のとおりです。ナノ粒子は発生器の基板上に形成され、1000°C以上に加熱された炭化水素（メタンおよび類似のガス）からのガス中で飛行します。グラフェンナノチューブは、各ナノ粒子上で成長します。合成はインストールの中で行われます。
生産は特許を取得しています。大量生産の主な原則は、製品の価格を1〜2ドルに下げることでした。
多層カーボンナノチューブが合成されます速くて簡単ですが、導電性、柔軟性、および強度は単層のものよりもはるかに低いため、大量に材料に追加する必要があります。単層ナノチューブの100分の1パーセントが材料の特性を改善するのに十分である場合、多層ナノチューブは数十パーセントを必要とします。さらに、多層チューブを材料に追加することは難しいことがわかりました。それらは、絡み合うチューブの絡み合いであり、絡み合いを解くのは困難であり、高価であり、巻き戻されたチューブからの粉末は、材料に必要な導電性および強度を与えず、ほとんど購入されなかった。そのため、多層パイプ（Bayer、Arkemaなど）を生産するOCSiAlの競合他社は、その不採算性のために生産を削減する必要がありました。
アナトリー・チュバイ
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ミハイルのインストールの最初のバッチの合成用残り1か月。それらの数はごくわずかでした-フィルターの白い背景にいくつかの黒い斑点がありましたが、特別な顕微鏡では、これらが単一壁のチューブであることが示されました。次の2年間で、OCSiAlは2,000万ドルを開発に貢献しましたが、より多くの投資が必要でした、そして2011年に、「斑点」フィルターを備えたYuriがRusnanoの頭、Anatoly Chubaisに行きました。
チュバイスは代表の信頼に屈したOCSiAl。 Rusnano は 2,000 万ドルを投資しました。これは初めてのサードパーティ投資でした。これらの投資を利用して、同社は最初の合成設備である Graphetron 1.0 を創業者の故郷ノボシビルスクに建設しました。
クライミング
バイヤーを見つけることは別の困難でした。 「それは多くの努力とお金を必要とします」と会社の創設者は不平を言います。 -しかし、潜在的な購入者に対して、彼の製品に対するナノチューブの影響を具体的に示す必要があります。どうやってやるの？材料を取り、1万分の1のナノチューブを追加し、完全に異なる材料を得ます。」
ナノチューブが材料に均一に分布している補強と導電性ネットワークを作成します。たとえば、リチウムイオンバッテリーを構成する材料に単層ナノチューブを追加すると、電流の流れが良くなるため、バッテリーの充電時間が長くなります。
最初の広告の動きは無料の配布でした異なる材料のメーカーへのサンプル。一度に1グラムが数千のロシアおよび外国の会社に送られ、多くの人が興味を持って対応しました。最初のCNTは、複合材料と導電性コーティングの強度を高めるために韓国の会社によって購入されました。 OCSiAlの経営陣は、プロモーションが効果的であるのは、材料にシングルウォールチューブを追加することの利点を示すことによってのみ可能になることを理解しました。グラフェトロンの隣にある同社は、プロトタイピングセンターを開設し、グラフェンナノチューブを含むさまざまな材料の製造を開始しました。
単層カーボンチューブを使用したタイヤ
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たとえば、同社の科学者は技術を開発しましたCNTを使用してセルフレベリング床を製造し、それを製造会社に無料で譲渡した結果、ロシアのかかる床の80％がCNTを使用して作成されました。単層カーボンナノチューブが追加された材料で作られたセルフレベリングフロアは、優れた導電性を備えています。さらに、ナノチューブは、材料の色、粘度、展延性を変化させないため、セルフレベリングフロアの製造における材料の消費量は増加しません。
創り出す技術グラスファイバーパイプと強化アスファルト。グラスファイバーパイプ用のグラスファイバーを構成する樹脂にCNTを追加すると、材料の体積が均一になり、爆発性産業（石炭産業など）での事故のリスクが軽減され、パイプの強度が15％向上します。カーボンナノチューブを含むビチューメンで作られたアスファルトコンクリートは、わだち掘れに対して67％、亀裂に対して67.5％耐性が強くなります。
当初、ナノチューブは次のような形で製造されました。粉末ですが、OCSiAl 研究所は材料への添加を容易にするために濃縮物と懸濁液の製造を開始しました。 OCSiAl の 2 番目に重要な製品は、分散されたナノチューブを含む TUBALL MATRIX 濃縮物および懸濁液です。ナノチューブを含む粉末を材料に添加し、均一に分散させることは非常に困難であり、不均一な分散ではCNTを添加した効果が得られません。したがって、OCSiAl の専門家は、すでに分散されているナノチューブを使用して濃縮物と懸濁液を作成することにしました。この目的のために、機械的分散方法と超音波分散方法を交互に使用する特別な超音波設備TUBBOXが開発されました。機械的分散では均質な混合物が生成されますが、超音波分散ではナノスケールのナノチューブの束が個々の物体に分離されます。
材料に添加されたTUBALLの0.01％は、そのマトリックス全体に均一に分散され、補強性と導電性を備えた3次元ネットワークを作成します。
OCSiAl は主に市場指向ですナノチューブがシリコン陽極に添加されたリチウムイオン電池、タイヤ、アスファルト表面、複合材料およびコーティングの市場。 2019年に、この製品はロシアの企業Eco Groupによって購入され、アスファルトに添加されました。接着剤添加剤を使用して、0.025%のナノチューブがビチューメンに導入され、アスファルトコンクリートに添加されました。 M4 ドン連邦高速道路の一部は新しい材料で敷設されており、将来的にはナノチューブで作られたコーティングで道路網を敷設することが計画されています。
すでにTUBALLを使っている人の中には、ロシア人コンベアベルト用のポリウレタンシャフトを製造するUnicom-Service企業（帯電防止特性のためにTUBALL MATRIX濃縮物を0.3％添加）、石油掘削装置用のドリルビットの中国メーカーOrient Energy & Technology Ltd (ドリルのステーターの弾性のために濃縮物の 1.7% がゴムに追加されます)、ガラス容器「Ekran」のロシアのメーカー (スプレー用の液体にナノチューブを追加します)。
ロシアでは、潜在的な可能性は2％以下でしたそのため、OCSiAlは米国、ヨーロッパ、アジアにオフィスを開設し始めました。現在、同社には世界中に600人の常連客がおり、2,000社以上がナノチューブをテストしており、製品の90％以上が輸出されています。
ユニコーンと新時代
2019年にA&NN投資グループが買収株式の0.5%を保有し、事業価値を10億ドルと評価した。このおかげで、OCSiAlはいわゆるユニコーン、つまりまだ損失を克服していないものの、すでに10億ドルの市場評価を受けている新興企業のリストに加わった。
アナトリー・チュバイスとユーリ・コロパチンスキー
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Graphetron 50のオープニングで、AnatolyChubaisは次のように述べています。 「OCSiAlは、ヒューマンマテリアルの新時代を生み出しています。これらは単層カーボンアロトロープの素晴らしい特性であり、ほとんどすべての材料に添加すると、強度と電気的特性を向上させることができます。今日行われていることは、地球上の実際のセクターにおける材料の世界的な更新が立っている道の始まりにすぎません。生意気で攻撃的な若い起業家が私に近づいたとき、私はそれらの正直な目を見て、彼がこれを達成できると決めました。」
同社は現在45で表されますヨーロッパとアジアの国々。同時に、ルクセンブルクに本社を開設しました。 2023年までに、OCSiAlはそこに原子炉を建設し、年間100トンを生産し、すべての先進国に原子炉を建設する予定です。
「OCSiAlは実際にはルクセンブルクの会社です。ゆりは説明します。 -知的財産を保護するには、英国の法律を理解し、世界中の消費者と投資家をターゲットにする必要があります。アメリカとヨーロッパは私たちの生産の25％を消費しているので、私たちは私たちの生産を主要な消費者の近くに置いています。さらに、大企業はさまざまな国から物資を受け取りたいと考えています。したがって、別の場所が必要です。」
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