OCSiAlir vienīgais uzņēmums, kam pieder mērogojama tehnoloģija grafēna rūpnieciskai sintēzei
Novosibirskā atrodas uzņēmuma ražotnes un pētniecības bāze, kā arī uz grafēna nanocaurulēm balstītu materiālu un tehnoloģiju prototipēšanas centrs - TUBALL CENTER.
Šodien OCSiAl ir globāls uzņēmums,darbojas visos kontinentos. Reģionālās filiāles ir atvērtas Eiropā, ASV, Korejā, Ķīnā (Shenzhen, Shanghai), Honkongā un Krievijā, pārstāvniecības Meksikā, Izraēlā, Japānā, Indijā, Austrālijā, Vācijā un Malaizijā. Papildus saviem birojiem un pārstāvniecībām OCSiAl ir partneri un izplatītāji 45 valstīs. OCSiAl nodarbina vairāk nekā 450 darbiniekus no 16 valstīm. Pētniecības un attīstības uzņēmumā strādā vairāk nekā 100 zinātnieku.
Fotoattēls: OCSiAl
No 500 kilogramiem līdz 75 tonnām
Tiek izmantotas vienas sienas oglekļa nanocauruleslitija jonu akumulatoru ražošana mobilajiem tālruņiem un citiem sīkrīkiem, elastīgiem skārienekrāniem, riepām un citām automobiļu detaļām, pašizlīdzinošām grīdām, sporta aprīkojumam, elektrisko transportlīdzekļu akumulatoriem un vēl daudz vairāk. Jūs pat varētu teikt: izmērs ir mazs, bet klātbūtne ir plaša. Šīs nanocaurules ir piecas reizes vieglākas nekā varš, 100 reizes stiprākas nekā tērauds, tās var izturēt temperatūru līdz 1000 ° C un, pievienojot tās pat vismazākajās proporcijās, uzlabo materiāla veiktspēju. Piemēram, ja betonam pievienojat 0,001% vienas sienas nanocaurules, tas nekavējoties kļūst par 50% stiprāks.
2013. gadā OCSiAl uzsāka savu pirmoiekārtu šādu grafēna nanocauruļu ražošanai, ko sauc par Graphetron 1.0. Zīmols tika nosaukts TUBALL. Gadu vēlāk iekārta jau bija sintezējusi 500 kg nanocauruļu, un līdz 2019. gadam produkcija sasniedza 25 tonnas gadā.
Otrās iekārtas Graphetron 50 celtniecībasākās 2016. gadā. 2019. gadā tas strādāja testa režīmā un tikai tagad ir sasniedzis 50 tonnu ražošanas jaudu. Tagad OCSiAl katru gadu var saražot 75 tonnas grafēna nanocauruļu ar vienu sienu. Apjomi ir milzīgi, īpaši salīdzinot ar ārvalstu mēģinājumiem ražot grafēna nanocaurules. Bet ne viss ir tik vienkārši - ir nepilnības, kas izskaidro, kāpēc konkurentiem neveicās.
Grafēna nanocaurulesir oglekļa alotropa modifikācija,kas ir viena atoma biezas grafēna loksnes, kas velmētas cilindrā, un caurules ir īpaši izturīgas un elastīgas. Tos instalācijās sintezē trīs veidos:
- izmantojot grafīta elektrodus;
- grafīta mērķa lāzera iztvaikošana;
- caur gāzu ķīmisko reakciju - oglekli saturošu un palīgvielu.
Tos izmanto mikroelektronikā, plastmasā, automobiļu detaļās un daudzos citos materiālos.
Oglekļa nanocaurules
Foto: wikipedia.org
Mēģinājums radīt masveida nanocauruļu ražošanuno grafēna bija viens no pirmajiem, ko izgatavoja vācu farmācijas uzņēmums Bayer. Izmēģinājuma rūpnīca, kas saražo 60 tonnas gadā, sāka darboties 2007. gadā, un 2010. gadā sākās pilnīga ražošana, tika plānots saražot 500 tonnas gadā. Caurules sintezēja, katalizējot no oglekli saturošām gāzēm augstā temperatūrā, bet tika iegūtas tikai daudzsienu caurules - nevis grafēna, bet grafīta caurules. Grafīts nebija tik stiprs vai elastīgs kā grafēns, un cauruļu sagriešana slāņos bija sarežģīta un dārga, tāpēc Bayer izstrādājumiem nebija liels pieprasījums, un firma 2013. gadā slēdza projektu.
Francijas uzņēmums Arkema plānojagadā saražot 400 tonnas nanocauruļu, ķīniešu CNano - 500 tonnas. Aptuveni 40 pasaules organizācijas mēģināja atvērt masveida ražošanu, taču tām neizdevās iegūt katrā sienā vienas sienas caurules.
Pašlaik tos joprojām ražo Japānas uzņēmums Zeon, taču tas saražo apmēram tonnu cauruļu gadā un pārdod par 10 ASV dolāriem par kilogramu.
Pēc Jurija Koropačinska domām, materiāls ir līdzīgslipīgs melns tīkls. Tas ir 10 reizes smagāks par gaisu un 100 reizes vieglāks par ūdeni. Tas ir ne tikai īpašā veidā jāsintezē, bet arī jāpārvadā. Uzstādīšana nav tikai reaktors, bet robotu rūpnīca, kas neatkarīgi veic visas darbības. Gatavo sasmalcināto materiālu cikla beigās nosūta uz atsevišķu trauku.
Ideju zeme, laimes tālrunis un 2 miljoni ASV dolāru
2000. gadu vidū Jurijs Koropačinskis nolēmaatpūsties no daudzajiem biznesa projektiem, pārdevis visus savus aktīvus un devies dzīvot uz Austrāliju. Saņemtie līdzekļi bija pietiekami, lai nestrādātu un dzīvotu ērti, taču 2006. gadā viņš nolēma atgriezties uzņēmējdarbībā, jo domāja: nestrādājošs tēvs ir slikts piemērs viņa dēlam.
Jurijs Koropačinskis— OCSiAl līdzdibinātājs un prezidents.Pirms biznesa karjeras uzsākšanas piedalījies zinātniskajos pētījumos biofizikas jomā, strādājot PSRS Zinātņu akadēmijas Sibīrijas nodaļā. Savu pirmo riska kapitāla uzņēmumu viņš izveidoja deviņdesmito gadu sākumā. Pēc veiksmīgas aiziešanas no viena no saviem investīciju projektiem 2004. gadā (lauksaimniecības tehnikas ražotājs ar 20 tūkstošiem darbinieku un 230 miljonu dolāru apgrozījumu) viņš izveidoja uzņēmumu SM.Group, kas investēja daudzsološos augsto tehnoloģiju jaunuzņēmumos, un kopš 2012. ir koncentrējusies uz oglekļa nanomateriāliem, kā rezultātā tika izveidots OCSiAl.
Koropačinskis pulcēja savus biznesa partnerusiepriekšējie projekti - Jurijs Zelvenskis un Oļegs Kirillovs - un devās uz Novosibirsku. Viņš vēlējās sākt investēt augsto tehnoloģiju biznesā. Piedaloties RAS sanāksmē, Jurijs paziņoja, ka meklē oriģinālas idejas.
Jurijs Koropačinskis
Fotoattēls: OCSiAl
Tomēr līdz galīgajai idejai, komandaiuzņēmēji turpināja trīs gadus. Topošie OCSiAl dibinātāji tikās ar 23 pētniecības institūtu zinātniekiem Novosibirskā, Tomskā, Krasnojarskā un Irkutskā. Sazinoties ar katru iestādi, komanda lūdza vadību noorganizēt tikšanos ar zinātniekiem, kuriem bija oriģinālākie izgudrojumi. Šajās sanāksmēs uzņēmēji jautāja: ko jūs varat darīt vislabāk vai ko neviens cits nevar? Ja uz šo jautājumu bija konkrēta atbilde, tēma tika apspriesta tālāk.
Tāpēc idejas meklētāji izskatīja 1500 iespējas,piešķīra 364 projektus fizikā, ķīmijā un bioloģijā, kuros viņi ieguldīja nedaudz naudas, lai izpētītu to iespējamību un iespējamo tirgu. "Starp tiem bija daži diezgan smieklīgi projekti," atceras Jurijs Koropačinskis. - Piemēram, viens zinātnieks piedāvāja prieka tālruni, viņam bija pat Krievijas Federācijas Sakaru ministrijas apstiprinājums. Es jautāju, kā tas darbojas, un viņš atbildēja: "Tāpat kā visi mobilie tālruņi, visi ir laimīgi tikai tad, kad viņi sāk par to runāt." Tā rezultātā tika iztērēti 2 miljoni ASV dolāru, uzņēmums pārveidoja 12 projektus, taču joprojām nevienu no tiem Jurijs nevarēja nosaukt par patiesi unikālu.
Akadēmiķis un nanocaurules
2009. Gadā nākamajā sanāksmē ar investoriem 2007Novosibirskā ieradās Krievijas Zinātņu akadēmijas Sibīrijas filiāles Termofizikas institūta Starptautiskā zinātniskā centra termofizikas un energotehnikas jautājumos direktors Mihails Predtechenskis. Tajā laikā viņš jau 20 gadus bija radījis tehnoloģijas IT uzņēmumiem (HP, Samsung) un gāzes nozarei (AirProducts). Uz to pašu jautājumu par to, ko viņš var darīt, Mihails atbildēja: "Tieši tā", un ieteica problēmu pārrunāt citādi: "Sakiet, ko vēlaties iegūt, un es izveidošu izrāvienu tehnoloģiju."
Mihails Predečenskis un Anatolijs Čubais
Fotoattēls: OCSiAl
Ilgstošu sarunu rezultātā zinātnieks unuzņēmēji nolēma, ka viņiem jāstrādā ar materiālu pārveidošanu. 2009. gada decembrī, kārtējās sarunās par projektiem, Mihails Predtečenskis sacīja, ka zina, kā izveidot nanocaurules. Viņš ar prieku atklāja, ka tie ir ļoti viegli, bet izturīgi un uzlabo daudzu materiālu kvalitāti. Bija tikai viens trūkums - viensienu oglekļa nanocaurules nelielos daudzumos tika iegūtas tikai laboratorijā, tāpēc tās bija ļoti dārgas. Mihails ierosināja ražot šīs caurules rūpnieciskā mērogā.
Tātad 2010. gada februārī tika atvērts uzņēmums OCSiAl, kas izveido grafēna nanocaurules pēc Mihaila Predtechensky metodes.
Liktenīgi melni punkti un čubaisi
Predtechenskis sāka ražot caurules plazmāģenerators, kuru viņš arī pats izgudroja. Visi ģeneratori, ar kuriem viņš iepriekš bija strādājis, ātri nodedzināja elektrodus. Pati ražošanas tehnoloģija joprojām ir OCSiAl komercnoslēpums. Viņus par to ir grūti vainot - konkurence tirgū ir liela, un unikālu produktu iegūšana sniedz lielas priekšrocības.
Plazmas ģenerators- tehniska ierīce, kurā, izmantojot elektrisko strāvu, tiek ģenerēta plazma, un to izmanto materiālu apstrādei.
Mihails nāca klajā ar ideju pamēģināt izgatavotšķidrie elektrodi, jo šķidrums nerūsē. Viņš uzsāka loku starp vannām, kurās bija kausējums, metāls izkusis, peļķes izrādījušās un loka slēgta. Tagad ģenerators ar šķidriem elektrodiem jebkurā laikā varēja strādāt ar jebkuru materiālu. Tieši šo ierīci Mihails Predtechenskis izmantoja, lai izveidotu grafēna nanocaurules, kuru oficiālais nosaukums ir SWCNT (no angļu valodas Single Wall Carbon Nanotubes - "vienas sienas oglekļa nanocaurulītēm" - "Hi-tech").
OCSiAl laboratorija
Fotoattēls: OCSiAl
Grafēns oficiāli tiek uzskatīts par atvērtu 2004. gadā.Pionieri bija fiziķi Andrejs Geims un Konstantīns Novoselovs, kuri par to saņēma Nobela prēmiju. Bet patiesībā viņi par šo vielu rakstīja vēl 20. gadsimtā. 1952. gadā fiziķis un ķīmiķis Leonīds Raduškevičs pēc sintēzes iegūst mikroskopiskus nanocaurulīšu attēlus. Un 1977. gadā PSRS Zinātņu akadēmijas Sibīrijas nodaļas katalīzes institūta zinātnieki eksperimentu laikā ar dehidrogenēšanas katalizatoriem mikroskopā atklāja oglekļa balonus. 1991. gadā japāņu fiziķis Sumio Iijima rakstīja par šādu nanocaurulīšu atklāšanu.
Kā jau minēts, pilnīgs tehnoloģijas aprakstsglabā noslēpumā, bet vispārējais princips ir šāds: nanodaļiņas veidojas uz pamatnes ģeneratorā, lidojot gāzē no ogļūdeņražiem (metāna un tamlīdzīgām gāzēm), kas sasildīti līdz 1000 ° C un augstāk. Grafēna nanocaurule aug uz katras nanodaļiņas. Sintēze notiek instalācijas iekšienē.
Produkcija ir patentēta. Galvenais masveida ražošanas princips bija samazināt produktu cenu līdz 1–2 dolāriem.
Tiek sintezētas daudzsienu oglekļa nanocaurulesātrāk un vienkāršāk, bet to vadītspēja, elastība un izturība ir daudz zemāka nekā vienas sienas nanocaurulēm, kas nozīmē, ka tie jāpievieno materiālam lielos daudzumos: ja ir viena simtdaļa procenta vienas sienas nanocaurulīšu, pietiekami, lai uzlabotu materiāla īpašības, tad daudzsienu nanocaurulēm nepieciešami vairāki desmiti procenti. Turklāt izrādījās, ka materiāliem ir grūti pievienot daudzslāņu caurules. Tie ir cieši savijušos cauruļu mudžekļi, kurus ir grūti un dārgi atšķetināt, un pulciņš no neaptītām caurulēm nepiešķir materiāliem nepieciešamo vadītspēju un izturību, un maz tika iegādāts. Tāpēc OCSiAl konkurenti, kas ražo daudzslāņu caurules (Bayer, Arkema un citi), bija spiesti samazināt savu ražošanu tā nerentabilitātes dēļ.
Anatolijs Čubais
Fotoattēls: OCSiAl
Pirmās partijas sintēzei Mihaila instalācijāPriekšgājējs palicis mēnesi. To bija ļoti maz - daži melni plankumi uz filtra baltā fona, bet īpašs mikroskops parādīja, ka tās ir vienas sienas caurules. Nākamo divu gadu laikā OCSiAl ieguldīja izstrādē 20 miljonus ASV dolāru, taču bija nepieciešami lielāki ieguldījumi, un 2011. gadā Jurijs ar “plankumaino” filtru devās pie Rusnano galvas Anatolija Čubē.
Čubaiss ļāvās pārstāvja uzticībaiOCSiAl. Rusnano ieguldīja 20 miljonus dolāru – šī bija pirmā trešās puses investīcija. Izmantojot šīs investīcijas, uzņēmums dibinātāju dzimtenē Novosibirskā uzbūvēja pirmo sintēzes instalāciju Graphetron 1.0.
Kāpšana
Pircēju atrašana bija atsevišķa grūtība."Tas prasa daudz pūļu un naudas," sūdzas uzņēmuma dibinātājs. - Bet potenciālajam pircējam ir jāpierāda nanocaurulīšu ietekme tieši uz viņa izstrādājumiem. Kā mēs to darām? Mēs paņemam materiālu, pievienojam vienu desmit tūkstošdaļu nanocaurulīšu un iegūstam pilnīgi citu materiālu. "
Nanocaurules materiālā ir vienmērīgi sadalītasun izveidojiet pastiprinošu un elektrību vadošu tīklu. Piemēram, ja materiālam, no kura tiek izgatavotas litija jonu baterijas, pievienojat vienas sienas nanocaurules, tas sāk labāk vadīt elektrisko strāvu, kas nozīmē, ka akumulatori ilgāk tur lādiņu.
Pirmais reklāmas solis bija bezmaksas izplatīšanaparaugus dažādu materiālu ražotājiem. Viens grams tika nosūtīts vairākiem tūkstošiem Krievijas un ārvalstu uzņēmumu, daudzi no viņiem ieinteresējās un atbildēja. Pirmo CNT nopirka Korejas uzņēmums, lai palielinātu kompozītu un vadošu pārklājumu izturību. OCSiAl vadība saprata, ka veicināšana būs efektīva tikai tad, ja parādīs priekšrocības, ko sniedz materiāliem pievienojot vienas sienas caurules. Blakus Graphetron, uzņēmums atvēra Prototipēšanas centru, kur sāka ražot dažādus materiālus ar grafēna nanocaurulītēm.
Riepa, izmantojot vienas sienas oglekļa caurules
Fotoattēls: OCSiAl
Piemēram, uzņēmuma zinātnieki ir izstrādājuši tehnoloģijupašlīmeņojošu grīdu ražošana ar CNT un bez maksas to nodeva ražošanas uzņēmumiem, kā rezultātā 80% šādu grīdu Krievijā tiek izveidotas, izmantojot to. Pašizlīdzinošām grīdām, kas izgatavotas no materiāliem, kuriem pievienotas vienas sienas oglekļa nanocaurules, ir laba elektrovadītspēja, turklāt nanocaurules nemaina materiālu krāsu, to viskozitāti un izkaisāmību, tāpēc materiālu patēriņš pašizlīdzinošo materiālu ražošanā grīdas nepalielinās.
Radīšanas tehnoloģijasstikla šķiedras caurules un pastiprināts asfalts. CNT pievienošana sveķiem, no kuriem izgatavo stikla šķiedru stikla šķiedras caurulēm, dod materiālam tilpuma un vienmērīgu vadītspēju, kas samazina avāriju risku sprādzienbīstamās nozarēs (piemēram, ogļu rūpniecībā), un caurules kļūst par 15% stiprāka. Asfaltbetons, kas izgatavots no bitumena, kas satur oglekļa nanocaurules, kļūst par 67% izturīgāks pret riestu un par 67,5% izturīgāks pret plaisāšanu.
Sākotnēji nanocaurules tika ražotas formāpulveris, bet OCSiAl laboratorijas ir sākušas ražot koncentrātus un suspensijas vieglākai pievienošanai materiāliem. Tagad otrs nozīmīgais OCSiAl produkts ir TUBALL MATRIX koncentrāti un suspensijas, kas satur izkliedētas nanocaurules. Materiāliem ir diezgan grūti pievienot pulveri ar nanocaurulēm un vienmērīgi sadalīt to pa jebkuru materiālu, un nevienmērīga sadale nedos CNT pievienošanas efektu. Tāpēc OCSiAl speciālisti nolēma izveidot koncentrātus un suspensijas ar jau izplatītām nanocaurulēm. Šim nolūkam tika izstrādāta speciāla ultraskaņas instalācija TUBBOX, kurā pārmaiņus tiek izmantotas mehāniskās un ultraskaņas dispersijas metodes. Mehāniskā dispersija rada viendabīgus maisījumus, savukārt ultraskaņas dispersija nanomērogā atdala nanocauruļu saišķus atsevišķos objektos.
Materiālam pievienotais 0,01% TUBALL tiek vienmērīgi sadalīts pa tā matricu un rada trīsdimensiju tīklu ar pastiprinošām un elektrību vadošām īpašībām.
OCSiAl galvenokārt ir orientēts uz tirgulitija jonu akumulatori, kuros silīcija anodiem pievieno nanocaurules, riepu, asfalta virsmu, kompozītmateriālu un pārklājumu tirgus. 2019. gadā produkciju iegādājās Krievijas uzņēmums Eco Group un pievienoja asfaltam: izmantojot līmējošās piedevas, bitumenē tika ievadītas 0,025% nanocaurules, kuras pievienoja asfaltbetonam. Ar jaunu materiālu ieklāts federālās šosejas M4 Don posms, nākotnē plānots ceļu tīklu ieklāt ar nanocauruļu pārklājumu.>
Starp tiem, kas jau lieto TUBALL, krievuuzņēmums Unicom-Service, kas ražo poliuretāna šahtas konveijera lentēm (pievieno 0,3% no TUBALL MATRIX koncentrāta antistatiskām īpašībām), Ķīnas naftas platformu urbju ražotājs Orient Energy & Technology Ltd (1,7% koncentrāta pievieno gumijai statora elastībai urbjos), Krievijas stikla taras ražotājs "Ekran" (pievieno nanocaurules šķidrumam izsmidzināšanai).
Krievijā potenciāls bija ne vairāk kā 2%klientiem, tāpēc OCSiAl sāka atvērt birojus ASV, Eiropā un Āzijā. Tagad uzņēmumam ir 600 pastāvīgie klienti visā pasaulē, vairāk nekā 2000 uzņēmumi testē nanocaurules, vairāk nekā 90% produktu tiek eksportēti.
Vienradzis un jaunā ēra
2019. gadā A&NN investīciju grupa iegādājās0,5% akciju un novērtēja biznesu uz miljardu. Pateicoties tam, OCSiAl iekļuva tā saukto vienradžu sarakstā - jauni uzņēmumi, kas vēl nav pārvarējuši zaudējumus, bet jau saņēmuši tirgus novērtējumu 1 miljarda dolāru apmērā.
Anatolijs Čubais un Jurijs Koropačinskis
Fotoattēls: OCSiAl
Atklājot Graphetron 50, Anatolijs Čubajs sacīja:“OCSiAl rada jaunu cilvēku materiālu ēru. Tās ir fantastiskas viensienu oglekļa alotropas īpašības, kuras, pievienojot gandrīz jebkuram materiālam, var palielināt izturību un elektriskās īpašības. Viss, kas šodien ir paveikts, ir tikai sākums ceļam, uz kura atrodas materiālu globālā atjaunošana reālajā nozarē pasaulē. Kad pie manis pienāca jauns nekaunīgs un agresīvs uzņēmējs, es ieskatījos šajās godīgajās acīs un nolēmu, ka viņš to varētu sasniegt. "
Uzņēmums šobrīd ir pārstāvēts 45 valstīsEiropas un Āzijas valstīm. Tajā pašā laikā galvenais birojs tika atvērts Luksemburgā. Līdz 2023. gadam OCSiAl plāno tur uzbūvēt reaktoru, saražojot 100 tonnas gadā, kā arī uzcelt reaktorus visās attīstītajās valstīs.
“OCSiAl faktiski ir Luksemburgas uzņēmums,skaidro Jurijs. - Lai aizsargātu intelektuālo īpašumu, jums ir jāsaprot Anglijas likumi, jāorientējas uz patērētājiem un investoriem visā pasaulē. ASV un Eiropa patērē 25% no produkcijas, tāpēc mēs savu produkciju novietojam tuvāk galvenajam patērētājam. Turklāt lielie uzņēmumi vēlas saņemt piegādes no dažādām valstīm. Tāpēc mums ir vajadzīgas dažādas vietas. "
Skatiet arī:
— Jaunā COVID-19 mutācija inficē cilvēku 8 reizes ātrāk, un imūnsistēma to “neredz”
— Paskatieties uz milzu haizivi, kas cieta no tikpat milzīga kalmāra!
— Sievietes olšūna var “atlasīt” spermu: tās īpašniekam ar to nav nekāda sakara