Chubais는 그들을 믿었습니다 : 러시아에서 탄소 나노 튜브가 생산되는 방법

OCSiAl그래핀의 산업적 합성을 위한 확장 가능한 기술을 보유한 유일한 회사입니다.

세계 최대의 생산자인 나노튜브.그래핀 나노튜브 또는 단일벽 탄소 나노튜브는 그래핀 평면이 원통형으로 말려진 것입니다. 그들은 높은 전기 및 열 전도성, 강도, 길이 대 직경 비율 등 독특한 특성을 가지고 있습니다. 재료 매트릭스에 도입되면 재료에 전도성과 강화 특성을 부여하는 3차원 네트워크가 생성됩니다. OCSiAl은 TUBALL™ 브랜드로 나노튜브를 생산합니다.

회사의 생산 시설과 연구 기지는 노보시비르스크에 있으며 그래핀 나노튜브를 기반으로 한 프로토타입 재료 및 기술 센터인 TUBALL CENTER도 있습니다. 

Сегодня OCSiAl — это глобальная компания, оперирующая на всех континентах. Региональные отделения открыты в Европе, США, Корее, Китае (Шэньчжэнь, Шанхай), Гонконге и России, представительства — в Мексике, Израиле, Японии, Индии, Австралии, Германии и Малайзии. Помимо собственных офисов и представительств, OCSiAl имеет партнеров и дистрибьюторов в 45 странах. В OCSiAl работают более 450 сотрудников из 16 стран мира. В R&D компании работают более 100 ученых.

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500 킬로그램에서 75 톤

단일 벽 탄소 나노 튜브는휴대폰 및 기타 기기 용 리튬 이온 배터리, 플렉시블 터치 스크린, 타이어 및 기타 자동차 부품, 셀프 레벨링 바닥, 스포츠 장비, 전기 자동차 용 배터리 등을 제조합니다. 당신은 말할 수 있습니다 : 크기는 작지만 존재는 넓습니다. 이 나노 튜브는 구리보다 5 배 더 가볍고 강철보다 100 배 더 강하며 최대 1,000 ° C의 온도를 견딜 수 있으며 아주 작은 비율로 첨가하면 재료 성능이 향상됩니다. 예를 들어 콘크리트에 0.001 % 단일 벽 나노 튜브를 추가하면 즉시 50 % 더 강력 해집니다.

В 2013 году компания OCSiAl запустила свою первую Graphetron 1.0이라 불리는 그래핀 나노튜브 생산 시설. 브랜드 이름은 TUBALL입니다. 1년 후, 해당 시설에서는 이미 500kg의 나노튜브를 합성했으며, 2019년에는 생산량이 연간 25톤에 도달했습니다.

제 2 공장 Graphetron 50의 건설2016 년에 시작했습니다. 2019 년에는 테스트 모드에서 작동했으며 현재 50 톤의 생산 능력에 도달했습니다. OCSiAl은 현재 연간 75 톤의 단일 벽 그래 핀 나노 튜브를 생산할 수 있습니다. 부피는 특히 그래 핀 나노 튜브를 생산하려는 외부 시도와 비교할 때 거대하다. 그러나 모든 것이 그렇게 간단한 것은 아닙니다. 경쟁 업체가 성공하지 못한 이유를 설명하는 함정이 있습니다.

그래 핀 나노 튜브 — это аллотропная модификация углерода, представляющая собой свернутые в цилиндр листы графена толщиной в один атом, при этом трубки обладают особой прочностью и гибкостью. Их синтезируют в установках тремя способами:

  • 흑연 전극을 사용하는 것;
  • 흑연 타겟의 레이저 증발에 의해;
  • путем химической реакции газов — углеродсодержащего и вспомогательного.

그들은 마이크로 전자, 플라스틱, 자동차 부품 및 기타 여러 재료에 사용됩니다.

탄소 나노 튜브
사진 : wikipedia.org

나노 튜브의 대량 생산 시도그래 핀 (Graphene)은 독일 제약 회사 바이엘 (Bayer)이 최초로 만든 제품 중 하나입니다. 연간 60 톤을 생산하는 파일럿 플랜트는 2007 년에 가동되었으며, 2010 년에는 양산이 시작되었으며 매년 500 톤을 생산할 계획이었습니다. 튜브는 고온에서 탄소 함유 가스로부터 촉매에 의해 합성되었지만, 그래 핀이 아닌 흑연 튜브 인 다중 벽 튜브 만이 얻어졌다. 그래파이트는 그래 핀만큼 강하거나 유연하지 않았으며 튜브를 층으로 자르는 것은 어렵고 비싸서 바이엘의 제품 수요는 높지 않았으며 2013 년에 프로젝트를 마쳤다.

프랑스 회사 Arkema는 계획했다매년 400 톤의 나노 튜브를 생산하기 위해 중국의 CNano는 500 톤이다. 전 세계 약 40 개 조직이 대량 생산을 시도했지만 각 이슈에서 단일 벽 튜브를 얻는 데 성공하지 못했습니다.

현재 일본 회사 인 Zeon이 생산하고 있지만 연간 약 1 톤의 파이프를 생산하고 킬로그램 당 10 달러에 판매합니다.

유리 코로 파친 스키에 따르면이 물질은스티커 검은 웹. 공기보다 10 배 무겁고 물보다 100 배 가볍습니다. 특별한 방식으로 합성 될뿐만 아니라 운반되어야합니다. 설치는 원자로 일뿐만 아니라 모든 작업을 독립적으로 수행하는 로봇 공장입니다. 완성 된 파쇄 된 재료는 사이클이 끝날 때 별도의 용기로 보내집니다.

아이디어의 나라, 행복의 전화 및 2 백만 달러

2000 년대 중반 유리 코로 파친 스키는그의 많은 사업 프로젝트에서 휴식을 취하고 모든 자산을 팔고 호주에 살았습니다. 받은 자금은 일을하지 않고 편안하게 생활하기에 충분했지만 2006 년에 일을하지 않기로 결정했습니다.

유리 코로 파친 스키 — соучредитель и президент OCSiAl. До начала своей бизнес-карьеры участвовал в научных исследованиях в области биофизики, работая в Сибирском отделении Академии наук СССР. Свою первую венчурную компанию создал в начале 1990-х годов. После успешного выхода одного из своих инвестиционных проектов в 2004 году (производитель сельскохозяйственной техники с 20 тыс. сотрудников и оборотом в $230 млн) сформировал компанию «СМ.Групп», которая инвестировала в перспективные высокотехнологичные стартапы, а с 2012 года сосредоточилась на углеродных наноматериалах, что привело к созданию компании OCSiAl.

Koropachinsky는 자신의 비즈니스 파트너를 모았습니다.이전 프로젝트-Yuri Zelvensky와 Oleg Kirillov는 노보시비르스크로 갔다. 그는 첨단 비즈니스에 투자하기 시작했습니다. 유리는 RAS 회의에 참여하면서 독창적 인 아이디어를 찾고 있다고 발표했습니다.

유리 코로 파친 스키
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그러나 마지막 아이디어는기업가들은 3 년 동안 계속했습니다. OCSiAl의 미래 창립자들은 노보시비르스크, 톰 스크, 크라스 노야 르 스크, 이르쿠츠크에있는 23 개 연구소의 과학자들을 만났다. 각 기관에 연락하여 팀은 경영진에게 가장 독창적 인 발명품을 가진 과학자들과의 회의를 주선하도록 요청했습니다. 이 회의에서 사업가들은 다음과 같이 물었습니다. 다른 사람보다 더 잘할 수있는 사람이나 다른 사람이 할 수없는 일이 있습니까? 이 질문에 대한 구체적인 답변이 있다면, 그 주제에 대해 더 논의했습니다.

그래서 구직자들은 1,500 개의 옵션을 고려했습니다.물리, 화학 및 생물학 분야에서 364 개의 프로젝트를 할당했으며, 타당성 및 잠재적 시장을 연구하기 위해 돈을 투자했습니다. 유리 코로 파친 스키는 이렇게 회상합니다. 예를 들어 한 과학자가 기쁜 마음으로 전화를했으며 러시아 통신부로부터 확인을 받았습니다. 나는 그것이 어떻게 작동하는지 물었고 그는 대답했다. "모든 휴대 전화와 마찬가지로, 그들이 대화를 시작할 때만 모든 사람이 행복합니다." 결과적으로 2 백만 달러가 소비되었고 12 개의 프로젝트가 회사에서 변형되었지만 여전히 유리가 유일하게 독창적으로 부를 수는 없었습니다.

학계 및 나노 튜브

2009 년 투자자들과의 다음 회의에서러시아 과학 아카데미의 시베리아 지부의 열 물리 연구소의 열 물리 및 전력 공학 국제 과학 센터 소장 인 Mikhail Predtechensky가 노보시비르스크에 왔습니다. 그 당시 그는 20 년 동안 IT 회사 (HP, Samsung) 및 가스 산업 (AirProducts)을위한 기술을 개발해 왔습니다. 미하일은 자신이 할 수있는 일에 대해 같은 질문에 "그것이 다"라고 대답하고 문제를 다르게 논의하겠다고 제안했다.

미하일 프레드 테크 엔 스키와 아나톨리 추 바이스
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긴 대화의 결과로 과학자와기업가들은 재료의 변형을 위해 일해야한다고 결정했습니다. 2009 년 12 월 Mikhail Predtechensky는 프로젝트에 대한 정기 대화 중에 나노 튜브를 만드는 방법을 알고 있다고 말했습니다. 그는 매우 가볍지 만 내구성이 뛰어나며 많은 재료의 품질을 향상 시킨다는 것을 기쁘게 생각합니다. 단 하나의 결점이있었습니다. 단층 탄소 나노 튜브는 실험실에서만 소량으로 얻어 졌기 때문에 매우 비쌌습니다. Mikhail은이 파이프를 산업 규모로 생산할 것을 제안했습니다.

따라서 2010 년 2 월 OCSiAl 회사가 문을 열었으며 Mikhail Predtechensky의 방법에 따라 그래 핀 나노 튜브를 만들었습니다.

운명적인 검은 점들과 추 바이

Предтеченский начал делать трубки в плазменном генераторе, который также изобрел сам. У всех генераторов, с которыми он раньше работал, быстро сгорали электроды. Сама технология производства остается коммерческой тайной OCSiAl. Трудно их в этом упрекнуть — конкуренция на рынке высокая, а обладание уникальной продукцией приносит большие бенефиты.

플라즈마 발생기 — техническое устройство, в котором с помощью электрического тока образуется плазма, а она применяется для обработки материалов.

Mikhail은 만들려고 생각했다.액체가 부식되지 않기 때문에 액체 전극. 그는 욕조 사이에 아크가 발생하여 녹은 곳이 있었고, 녹은 금속이 있었고, 물웅덩이가 나 왔으며, 아크가 닫혔습니다. 이제 액체 전극이있는 발전기는 모든 재료로 언제든지 작동 할 수 있습니다. Mikhail Predtechensky는 그래 핀 나노 튜브를 만드는 데이 장치를 사용했으며 공식 명칭은 SWCNT (영어 단일 벽 탄소 나노 튜브)입니다.

OCSiAl 실험실
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그래 핀은 2004 년에 공식적으로 개방 된 것으로 간주됩니다. 개척자들은 물리학 자 Andrei Geim과 Konstantin Novoselov로 노벨상을 받았습니다. 그러나 사실 그들은 20 세기에이 물질에 대해 썼습니다. 1952 년 물리학 자이자 화학자 인 Leonid Radushkevich는 합성 후 나노 튜브의 현미경 이미지를 얻었습니다. 그리고 1977 년 소련 과학 아카데미의 시베리아 지부 촉매 연구소의 과학자들은 탈수 소화 촉매를 사용한 실험에서 현미경으로 탄소 실린더를 발견했습니다. 1991 년 일본의 물리학 자 이이 지마 수 미오 (Sumio Iijima)는 그러한 나노 튜브의 발견에 대해 썼습니다.

이미 언급했듯이 기술에 대한 완전한 설명비밀로 유지되지만 일반적인 원리는 다음과 같습니다. 나노 입자는 발전기의 기판에 형성되어 1000 ° C 이상으로 가열 된 탄화수소 (메탄 및 유사 가스)에서 가스로 날아갑니다. 그래 핀 나노 튜브는 각 나노 입자에서 자랍니다. 합성은 설치 내부에서 이루어집니다.

생산은 특허를 받았습니다. 대량 생산의 주요 원칙은 제품 가격을 $ 1-2로 낮추는 것이 었습니다.

다중 벽 탄소 나노 튜브 합성더 빠르고 간단하지만 전도성, 유연성 및 강도는 단일 벽보다 훨씬 낮습니다. 즉, 단일 벽 나노 튜브의 100 분의 1 %가 충분한 경우 재료에 대량으로 추가해야합니다. 재료의 특성을 개선 한 다음 다중 벽 나노 튜브는 수십 퍼센트가 필요합니다. 또한 재료에 다층 튜브를 추가하는 것이 어렵다는 것이 밝혀졌습니다. 그들은 단단히 얽힌 튜브의 엉킴으로 풀기가 어렵고 비용이 많이 들고 코일이 풀린 튜브의 분말은 재료에 필요한 전도성과 강도를 부여하지 않으며 거의 ​​구입하지 않았습니다. 따라서 다층 튜브를 생산하는 OCSiAl의 경쟁 업체 (Bayer, Arkema 등)는 수익성이 없어 생산을 줄 이도록 강요 받았습니다.

아나톨리 추 바이스
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Mikhail 설치의 첫 번째 배치 합성을 위해선구자는 한 달 남았습니다. 필터의 흰색 배경에 검은 반점 몇 개가 거의 없었지만 특수 현미경은 이것이 단일 벽 튜브라는 것을 보여주었습니다. 그 후 2 년 동안 OCSiAl은 개발에 2 천만 달러를 기부했지만 더 많은 투자가 필요했고 2011 년에는 "spotted"필터를 장착 한 Yuri가 Anatoly Chubais의 Rusnano의 대표로갔습니다.

Чубайс сдался перед уверенностью представителя OCSiAl. Роснано инвестировала $20 млн — это были первые сторонние инвестиции. На эти вложения компания построила первую синтезирующую установку Graphetron 1.0 на родине основателей в Новосибирске.

등반

구매자를 찾는 것은 별개의 어려움이었습니다.“많은 노력과 돈이 필요합니다.”라고 회사 설립자는 불평합니다. -그러나 잠재적 인 구매자에게 자신의 제품에 대한 나노 튜브의 효과를 구체적으로 보여줄 필요가 있습니다. 어떻게하나요? 우리는 재료를 가져 와서 나노 튜브의 1 만분의 1을 추가하고 완전히 다른 재료를 얻습니다. "

나노 튜브는 재료에 고르게 분포되어 있습니다.강화 및 전기 전도성 네트워크를 만듭니다. 예를 들어 리튬 이온 배터리를 만드는 재료에 단일 벽 나노 튜브를 추가하면 전류가 더 잘 흐르기 시작하여 배터리가 더 오래 충전됩니다.

첫 번째 광고 움직임은 무료 배포였습니다.다른 재료의 제조업체에 샘플. 한 번에 1g 씩 수천 개의 러시아 및 외국 회사에 보내졌고 많은 사람들이 관심을 갖고 응답했습니다. 복합 재료 및 전도성 코팅의 강도를 높이기 위해 국내 회사가 최초로 CNT를 구입했습니다. OCSiAl의 경영진은 단일 벽 튜브를 재료에 추가하는 이점을 보여 주어야 프로모션이 효과적이라는 것을 깨달았습니다. 그래프 트론 옆에있는이 회사는 프로토 타이핑 센터를 열어 그래 핀 나노 튜브와 관련된 다양한 재료를 생산하기 시작했습니다.

단일 벽 탄소 튜브를 사용하는 타이어
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예를 들어, 회사의 과학자들은 기술을 개발했습니다.CNT로 셀프 레벨링 바닥을 생산하고 제조 회사에 무료로 양도 한 결과 러시아에서 이러한 바닥의 80 %가이를 사용하여 만들어집니다. 단일 벽 탄소 나노 튜브가 첨가 된 재료로 만들어진 셀프 레벨링 바닥은 전기 전도성이 우수합니다. 또한 나노 튜브는 재료의 색상, 점도 및 퍼짐성을 변경하지 않으므로 셀프 레벨링 제조에 재료 소비 층이 증가하지 않습니다.

창조를위한 기술유리 섬유 파이프 및 강화 아스팔트. 유리 섬유 파이프 용 유리 섬유가 만들어지는 수지에 CNT를 추가하면 재료에 체적 및 균일 한 전도성을 부여하여 폭발성 산업 (예 : 석탄 산업)에서 사고 위험을 줄이고 파이프는 15 %가됩니다. 강하다. 탄소 나노 튜브를 함유 한 역청으로 만든 아스팔트 콘크리트는 내 습성이 67 % 향상되고 균열에 대한 내성이 67.5 % 향상됩니다.

Первоначально нанотрубки выпускались в виде порошка, но лаборатории OCSiAl начали изготавливать концентраты и суспензии для более простого добавления в материалы. Теперь второй значимый продукт OCSiAl — концентраты и суспензии TUBALL MATRIX, содержащие диспергированные нанотрубки. Добавлять в материалы порошок с нанотрубками и равномерно распределять его по любому материалу достаточно сложно, а неравномерное распределение не даст эффекта от добавления CNT. Поэтому специалисты OCSiAl решили создавать концентраты и суспензии с уже распределенными нанотрубками. Для этого была разработана специальная ультразвуковая установка TUBBOX, которая по очереди применяет механический и ультразвуковой способы диспергации. Механическая диспергация производит гомогенные смеси, а ультразвуковая разделяет пучки нанотрубок на наноуровне на отдельные объекты.

재료에 첨가 된 TUBALL의 0.01 %가 매트릭스에 고르게 분포되어 강화 및 전기 전도성 특성을 가진 3 차원 네트워크를 만듭니다.

OCSiAl в первую очередь ориентируется на рынок литий-ионных батарей, в кремниевые аноды которых добавляются нанотрубки, рынок шин, асфальтовых покрытий, композитов и покрытий. В 2019 году продукцию закупила российская компания «Эко Групп» и добавила в асфальт: с помощью адгезионных присадок 0,025% нанотрубок было введено в битум, а он добавлен в асфальтобетон. Новым материалом выложен участок федеральной трассы М4 «Дон», в дальнейшем проектируется укладка дорожной сети покрытием из нанотрубок.>

Среди тех, кто уже использует TUBALL, российское предприятие «Уником-Сервис», выпускающее полиуретановые валы для конвейерных лент (0,3% концентрата TUBALL MATRIX добавляет для антистатических характеристик), китайский производитель бурильных сверл для нефтяных вышек Orient Energy & Technology Ltd (1,7% концентрата добавляет в каучук для упругости статора в сверлах), российский производитель стеклотары «Экран» (добавляет нанотрубки в жидкость для напыления).

러시아에서는 잠재력이 2 %를 넘지 않았습니다.그래서 OCSiAl은 미국, 유럽, 아시아에 사무실을 열기 시작했습니다. 현재이 회사는 전 세계에 600 명의 일반 고객을 보유하고 있으며 2,000 개 이상의 회사가 나노 튜브를 테스트하고 있으며 제품의 90 % 이상이 수출됩니다.

유니콘과 새로운 시대

В 2019 году инвестиционная группа A&NN купила 0,5% акций и оценила бизнес в миллиард. Благодаря этому OCSiAl вошла в список так называемых единорогов — новых компаний, которые еще не преодолели убытки, но уже получили рыночную оценку в $1 млрд.

Anatoly Chubais와 Yuri Koropachinsky
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Graphetron 50을 열 때 Anatoly Chubais는 다음과 같이 말했습니다.“OCSiAl은 인간 재료의 새로운 시대를 만들고 있습니다. 이것들은 단벽 탄소 동소체의 환상적인 특성으로, 거의 모든 재료에 추가하면 강도와 전기적 특성이 증가합니다. 오늘 행해진 모든 것은 전 세계의 실제 분야에서 소재의 글로벌 리뉴얼이 서있는 길의 시작일뿐입니다. 뻔뻔스럽고 공격적인 젊은 기업가가 내게 다가 왔을 때 나는 그 정직한 눈을 들여다보고 그가 이것을 성취 할 수 있다고 결정했습니다. "

회사는 현재 45 명으로 대표됩니다.유럽과 아시아 국가. 동시에 룩셈부르크에 본사가 문을 열었습니다. OCSiAl은 2023 년까지 그곳에 원자로를 건설하여 연간 100 톤을 생산하고 모든 선진국에 원자로를 건설 할 계획입니다.

“OCSiAl은 실제로 룩셈부르크에 본사를 둔 회사입니다.유리가 설명합니다. -지적 재산을 보호하려면 영국 법을 이해하고 전 세계 소비자와 투자자를 대상으로해야합니다. 미국과 유럽은 생산량의 25 %를 소비하므로 우리는 생산량을 주 소비자에게 더 가깝게 배치합니다. 또한 대기업은 다른 국가에서 물품을 받기를 원합니다. 따라서 다른 위치가 필요합니다. "

참조 :

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