OCSiAljest jedyną firmą posiadającą skalowalną technologię przemysłowej syntezy grafenu
W Nowosybirsku zlokalizowane jest zaplecze produkcyjne i baza badawcza firmy, a także centrum prototypowania materiałów i technologii opartych na nanorurkach grafenowych – TUBALL CENTER.
Dziś OCSiAl jest firmą globalną,działających na wszystkich kontynentach. Oddziały regionalne otwarte są w Europie, USA, Korei, Chinach (Shenzhen, Szanghaj), Hongkongu i Rosji, przedstawicielstwa w Meksyku, Izraelu, Japonii, Indiach, Australii, Niemczech i Malezji. Oprócz własnych biur i przedstawicielstw OCSiAl posiada partnerów i dystrybutorów w 45 krajach. OCSiAl zatrudnia ponad 450 pracowników z 16 krajów. Firma badawczo-rozwojowa zatrudnia ponad 100 naukowców.
Zdjęcie dzięki uprzejmości OCSiAl
Od 500 kilogramów do 75 ton
Zastosowano jednościenne nanorurki węgloweprodukcja akumulatorów litowo-jonowych do telefonów komórkowych i innych gadżetów, elastycznych ekranów dotykowych, opon i innych części samochodowych, samopoziomujących podłóg, sprzętu sportowego, akumulatorów do pojazdów elektrycznych i wiele innych. Można nawet powiedzieć: rozmiar jest mały, ale obecność jest szeroka. Te nanorurki są pięć razy lżejsze od miedzi, 100 razy mocniejsze od stali, mogą wytrzymać temperatury do 1000 ° C, a dodane nawet w najmniejszych proporcjach poprawiają parametry materiału. Na przykład, jeśli dodasz 0,001% jednościennych nanorurek do betonu, natychmiast stanie się on o 50% silniejszy.
W 2013 roku OCSiAl uruchomił swój pierwszyzakład do produkcji takich nanorurek grafenowych o nazwie Graphetron 1.0. Marka została nazwana TUBALL. Rok później w instalacji zsyntetyzowano już 500 kg nanorurek, a do 2019 roku produkcja osiągnęła 25 ton rocznie.
Budowa drugiego zakładu Graphetron 50rozpoczęto w 2016 roku. W 2019 roku działał w trybie testowym i dopiero teraz osiągnął zdolność produkcyjną 50 ton. OCSiAl może obecnie produkować 75 ton jednościennych nanorurek grafenowych rocznie. Objętości są kolosalne, zwłaszcza w porównaniu z zagranicznymi próbami wyprodukowania nanorurek grafenowych. Ale nie wszystko jest takie proste - istnieją pułapki, które wyjaśniają, dlaczego zawodnikom się nie udało.
Nanorurki grafenowejest alotropową modyfikacją węgla,czyli arkusze grafenu o grubości jednego atomu zwinięte w cylinder, a rurki są szczególnie mocne i elastyczne. Są one syntetyzowane w instalacjach na trzy sposoby:
- za pomocą elektrod grafitowych;
- przez odparowanie laserowe tarczy grafitowej;
- poprzez reakcję chemiczną gazów - zawierających węgiel i pomocniczych.
Znajdują zastosowanie w mikroelektronice, tworzywach sztucznych, częściach samochodowych i wielu innych materiałach.
Nanorurki węglowe
Zdjęcie: wikipedia.org
Próba stworzenia masowej produkcji nanorurekz grafenu był jednym z pierwszych wykonanych przez niemiecką firmę farmaceutyczną Bayer. Zakład pilotażowy, produkujący 60 ton rocznie, uruchomiono w 2007 r., Aw 2010 r. Rozpoczęła się pełna produkcja, planowano produkować 500 ton rocznie. Rury zostały zsyntetyzowane przez katalizę z gazu zawierającego węgiel w wysokich temperaturach, ale otrzymano tylko rury wielościenne - nie grafen, ale rurki grafitowe. Grafit nie był tak mocny ani elastyczny jak grafen, a krojenie rurek na warstwy było trudne i kosztowne, więc produkty Bayera nie cieszyły się dużym zainteresowaniem, a firma zamknęła projekt w 2013 roku.
Planowała francuska firma Arkemado produkcji 400 ton nanorurek rocznie, chińskiego CNano - 500 ton. Około 40 organizacji na świecie próbowało otworzyć masową produkcję, ale nie udało im się uzyskać rur jednościennych w każdym numerze.
Obecnie są one nadal produkowane przez japońską firmę Zeon, ale produkuje około tony rur rocznie i sprzedaje za 10 dolarów za kilogram.
Według Jurija Koropaczinskiego materiał jest podobny dolepka czarna sieć. Jest 10 razy cięższy od powietrza i 100 razy lżejszy od wody. Trzeba go nie tylko w specjalny sposób syntetyzować, ale także transportować. Instalacja to nie tylko reaktor, ale instalacja robota, która samodzielnie wykonuje wszystkie operacje. Gotowy rozdrobniony materiał jest wysyłany do oddzielnego pojemnika na koniec cyklu.
Kraj pomysłów, telefon szczęścia i 2 miliony dolarów
W połowie 2000 roku zdecydował Jurij Koropachinskyodpocząć od wielu projektów biznesowych, sprzedać cały majątek i zamieszkać w Australii. Otrzymane fundusze wystarczyły, aby nie pracować i wygodnie żyć, ale w 2006 roku zdecydował się wrócić do biznesu, bo pomyślał: niepracujący ojciec to zły przykład dla syna.
Yuri Koropachinsky— współzałożyciel i prezes OCSiAl.Przed rozpoczęciem kariery biznesowej brał udział w badaniach naukowych z zakresu biofizyki, pracując w Syberyjskim Oddziale Akademii Nauk ZSRR. Na początku lat 90-tych stworzył swoją pierwszą spółkę typu venture capital. Po udanym wyjściu z jednego ze swoich projektów inwestycyjnych w 2004 roku (producent sprzętu rolniczego zatrudniający 20 tysięcy pracowników i osiągający obroty na poziomie 230 milionów dolarów) założył firmę SM.Group, która inwestowała w obiecujące start-upy z branży zaawansowanych technologii i od 2012 roku skupił się na nanomateriałach węglowych, co doprowadziło do powstania OCSiAl.
Koropachinsky zebrał swoich partnerów biznesowychpoprzednie projekty - Yuri Zelvensky i Oleg Kirillov - i pojechali do Nowosybirska. Chciał zacząć inwestować w zaawansowany technologicznie biznes. Uczestnicząc w spotkaniu RAS, Yuri ogłosił, że szuka oryginalnych pomysłów.
Yuri Koropachinsky
Zdjęcie dzięki uprzejmości OCSiAl
Jednak do ostatecznego pomysłu polecenieprzedsiębiorcy działali przez trzy lata. Przyszli założyciele OCSiAl spotkali się z naukowcami z 23 instytutów badawczych w Nowosybirsku, Tomsku, Krasnojarsku i Irkucku. Kontaktując się z każdą instytucją, zespół poprosił kierownictwo o zorganizowanie spotkania z naukowcami, którzy mieli najbardziej oryginalne wynalazki. Na tych spotkaniach biznesmeni pytali: co możesz zrobić lepiej niż ktokolwiek inny lub czego nikt inny nie może zrobić? Jeśli była jakaś konkretna odpowiedź na to pytanie, temat był dalej omawiany.
Osoby poszukujące pomysłów rozważały więc 1500 opcji,przeznaczyli 364 projekty z fizyki, chemii i biologii, w które zainwestowali trochę pieniędzy, aby zbadać ich wykonalność i potencjalny rynek. „Było wśród nich kilka całkiem zabawnych projektów” - wspomina Jurij Koropacziński. - Na przykład jeden naukowiec zaoferował telefon z radością, miał nawet potwierdzenie z Ministerstwa Komunikacji Federacji Rosyjskiej. Zapytałem, jak to działa, a on odpowiedział: „Jak wszystkie telefony komórkowe, tylko wtedy, gdy zaczynają rozmawiać, wszyscy są szczęśliwi”. W rezultacie wydano 2 miliony dolarów, 12 projektów zostało przekształconych w firmie, ale nadal żadnego z nich Yuri nie mógł nazwać naprawdę wyjątkowym.
Akademik i nanorurki
W 2009 roku na kolejnym spotkaniu z inwestorami wDo Nowosybirska przyjechał dyrektor Międzynarodowego Centrum Naukowego Termofizyki i Energetyki Instytutu Termofizyki Syberyjskiego Oddziału Rosyjskiej Akademii Nauk Michaił Predtechensky. W tym czasie przez 20 lat tworzył technologie dla firm IT (HP, Samsung) i gazownictwa (AirProducts). Na to samo pytanie, co on może zrobić, Michaił odpowiedział: „To wszystko” i zasugerował odmienne omówienie problemu: „Powiedz mi, co chcesz dostać, a zrobię przełomową technologię”.
Mikhail Predtechensky i Anatoly Chubais
Zdjęcie dzięki uprzejmości OCSiAl
W wyniku długich rozmów naukowiec iprzedsiębiorcy zdecydowali, że muszą zająć się przetwarzaniem materiałów. W grudniu 2009 roku, podczas regularnej rozmowy o projektach, Michaił Predtechensky powiedział, że wie, jak tworzyć nanorurki. Chętnie zdradził, że są bardzo lekkie, ale wytrzymałe i poprawiają jakość wielu materiałów. Miała tylko jedną wadę - jednościenne nanorurki węglowe uzyskiwano w niewielkich ilościach tylko w laboratorium, przez co były bardzo drogie. Michaił zaproponował produkcję tych rur na skalę przemysłową.
Tak więc w lutym 2010 roku została otwarta firma OCSiAl, która tworzy nanorurki grafenowe według metody Michaiła Predtechenskiego.
Fatalne czarne kropki i czubajki
Predtechensky zaczął wytwarzać lampy w plazmiegenerator, który również sam wynalazł. Wszystkie generatory, z którymi wcześniej współpracował, szybko przepalały elektrody. Sama technologia produkcji pozostaje tajemnicą handlową OCSiAl. Trudno ich za to winić – konkurencja na rynku jest duża, a posiadanie unikalnych produktów przynosi ogromne korzyści.
Generator plazmy- urządzenie techniczne, w którym plazma wytwarzana jest za pomocą prądu elektrycznego i służy do obróbki materiałów.
Michaił wpadł na pomysł, żeby spróbowaćelektrody płynne, ponieważ ciecz nie koroduje. Wystrzelił łuk między wannami, w których był stopiony metal, stopiony metal, pojawiły się kałuże i łuk się zamknął. Teraz generator z elektrodami płynnymi może pracować w dowolnym momencie z dowolnym materiałem. To właśnie z tego urządzenia Mikhail Predtechensky stworzył nanorurki grafenowe, których oficjalna nazwa to SWCNT (od angielskich jednościennych nanorurek węglowych - „jednościenne nanorurki węglowe” - „Hi-tech).
Laboratorium OCSiAl
Zdjęcie dzięki uprzejmości OCSiAl
Grafen jest oficjalnie uznawany za otwarty w 2004 roku. Pionierami byli fizycy Andrei Geim i Konstantin Novoselov, którzy otrzymali za to nagrodę Nobla. Ale tak naprawdę pisali o tej substancji już w XX wieku. W 1952 roku fizyk i chemik Leonid Radushkevich uzyskał po syntezie mikroskopowe obrazy nanorurek. A w 1977 roku naukowcy z Instytutu Katalizy Oddziału Syberyjskiego Akademii Nauk ZSRR podczas eksperymentów z katalizatorami odwodornienia odkryli pod mikroskopem butle węglowe. W 1991 roku japoński fizyk Sumio Iijima napisał o odkryciu takich nanorurek.
Jak już wspomniano, pełny opis technologiijest trzymane w tajemnicy, ale ogólna zasada jest następująca: nanocząstki powstają na podłożu w generatorze, lecąc w gazie z węglowodorów (metanu i podobnych gazów) podgrzanych do 1000 ° C i wyżej. Na każdej nanocząstce rośnie nanorurka grafenu. Synteza odbywa się wewnątrz instalacji.
Produkcja jest opatentowana. Główną zasadą masowej produkcji było obniżenie ceny produktów do 1-2 USD.
Syntetyzowane są wielościenne nanorurki węgloweszybsze i prostsze, ale ich przewodnictwo, elastyczność i wytrzymałość są znacznie niższe niż w przypadku nanorurek jednościennych, co oznacza, że należy je dodawać do materiału w dużych ilościach: jeśli setne procenta jednościennych nanorurek wystarczają, aby poprawić właściwości materiału, to nanorurki wielościenne wymagają kilkudziesięciu procent. Ponadto okazało się, że trudno jest dodawać do materiałów tuby wielowarstwowe. Są to sploty ciasno splecionych rurek, które są trudne i kosztowne do rozplątania, a proszek z rozwijanych rurek nie nadaje niezbędnej przewodności i wytrzymałości materiałom i niewiele zostało zakupione. Dlatego konkurenci OCSiAl, którzy produkują rury wielowarstwowe (Bayer, Arkema i inni), zostali zmuszeni do ograniczenia swojej produkcji ze względu na jej nieopłacalność.
Anatolij Czubais
Zdjęcie dzięki uprzejmości OCSiAl
Do syntezy pierwszej części instalacji MichaiłaForerunnerowi został miesiąc. Było ich bardzo mało - kilka czarnych plamek na białym tle filtra, ale specjalny mikroskop pokazał, że to jednościenne rurki. W ciągu następnych dwóch lat OCSiAl przeznaczył 20 milionów dolarów na rozwój, ale potrzebne były dalsze inwestycje iw 2011 roku Yuri z „nakrapianym” filtrem trafił do szefa Rusnano, Anatolija Czubajsa.
Czubajs uległ zaufaniu przedstawicielaOCSiAl. Rusnano zainwestował 20 milionów dolarów – była to pierwsza inwestycja strony trzeciej. Dzięki tym inwestycjom firma zbudowała pierwszą instalację syntezy Graphetron 1.0 w ojczyźnie założycieli – Nowosybirsku.
Wspinaczka
Znalezienie kupujących było osobną trudnością. „To wymaga dużo wysiłku i pieniędzy” - narzeka założyciel firmy. - Konieczne jest jednak wykazanie potencjalnemu nabywcy wpływu nanorurek właśnie na jego produkty. Jak to robimy? Bierzemy materiał, dodajemy jedną dziesięciotysięczną nanorurek i otrzymujemy zupełnie inny materiał ”.
Nanorurki są równomiernie rozmieszczone w materialei stworzyć wzmacniającą i przewodzącą elektrycznie sieć. Na przykład, jeśli dodasz jednościenne nanorurki do materiału, z którego wykonane są akumulatory litowo-jonowe, zaczyna on lepiej przewodzić prąd elektryczny, co oznacza, że akumulatory dłużej utrzymują ładunek.
Pierwszym posunięciem reklamowym była bezpłatna dystrybucjapróbki do producentów różnych materiałów. Jeden gram wysłano do kilku tysięcy firm rosyjskich i zagranicznych, wiele było zainteresowanych i odpowiedziało. Pierwszy CNT został kupiony przez koreańską firmę w celu zwiększenia wytrzymałości kompozytów i powłok przewodzących. Kierownictwo OCSiAl zdało sobie sprawę, że promocja będzie skuteczna tylko wtedy, gdy pokaże korzyści płynące z dodania rur jednościennych do materiałów. Obok Graphetron, firma otworzyła Centrum Prototypowania, w którym rozpoczęła produkcję różnych materiałów zawierających nanorurki grafenowe.
Opona wykorzystująca jednościenne rury węglowe
Zdjęcie dzięki uprzejmości OCSiAl
Na przykład naukowcy firmy opracowali technologięprodukcja podłóg samopoziomujących z CNT i przekazała je nieodpłatnie firmom produkcyjnym, w wyniku czego 80% takich podłóg w Rosji powstaje przy jego użyciu. Posadzki samopoziomujące wykonane z materiałów, do których domieszane są jednościenne nanorurki węglowe, mają dobrą przewodność elektryczną, ponadto nanorurki nie zmieniają koloru materiałów, ich lepkości i rozprowadzalności, dzięki czemu nie zwiększa się zużycie materiałów przy produkcji posadzek samopoziomujących.
Technologie do tworzeniarury z włókna szklanego i wzmocniony asfalt. Dodatek CNT do żywicy, z której wykonane jest włókno szklane do rur z włókna szklanego, nadaje materiałowi objętościowe i jednorodne przewodnictwo, co zmniejsza ryzyko wypadków w branżach wybuchowych (na przykład w przemyśle węglowym), a rury stają się mocniejsze o 15%. Beton asfaltowy wykonany z nanorurek węglowych zawierających bitum staje się o 67% bardziej odporny na koleinowanie io 67,5% bardziej odporny na pękanie.
Początkowo nanorurki produkowano w formieproszek, ale laboratoria OCSiAl zaczęły wytwarzać koncentraty i zawiesiny w celu łatwiejszego dodawania do materiałów. Obecnie drugim znaczącym produktem OCSiAl są koncentraty i zawiesiny TUBALL MATRIX zawierające zdyspergowane nanorurki. Dość trudno jest dodać proszek z nanorurkami do materiałów i równomiernie rozprowadzić go na dowolnym materiale, a nierówne rozprowadzenie nie da efektu dodania CNT. Dlatego specjaliści OCSiAl postanowili stworzyć koncentraty i zawiesiny z już rozproszonych nanorurek. W tym celu opracowano specjalną instalację ultradźwiękową TUBBOX, która wykorzystuje naprzemiennie metodę dyspersji mechanicznej i ultradźwiękowej. Dyspersja mechaniczna pozwala uzyskać jednorodne mieszaniny, natomiast dyspersja ultradźwiękowa rozdziela wiązki nanorurek w skali nano na pojedyncze obiekty.
0,01% TUBALLA dodanego do materiału jest równomiernie rozłożone na jego matrycy i tworzy trójwymiarową sieć o właściwościach wzmacniających i przewodzących prąd elektryczny.
OCSiAl jest zorientowany przede wszystkim na rynekakumulatory litowo-jonowe, w których do anod krzemowych dodawane są nanorurki, rynek opon, nawierzchni asfaltowych, kompozytów i powłok. W 2019 roku produkty zostały zakupione przez rosyjską firmę Eco Group i dodane do asfaltu: za pomocą dodatków klejących wprowadzono do asfaltu 0,025% nanorurek, które dodano do asfaltobetonu. Na odcinku autostrady federalnej M4 Don położono nowy materiał, w przyszłości planuje się ułożenie sieci drogowej z powłoką z nanorurek.>
Wśród tych, którzy już korzystają z TUBALL, rosyjskiprzedsiębiorstwo Unikom-Service produkujące wały poliuretanowe do przenośników taśmowych (dodaje 0,3% koncentratu TUBALL MATRIX w celu uzyskania właściwości antystatycznych), chiński producent wierteł do platform wiertniczych Orient Energy & Technology Ltd (dodaje 1,7% koncentratu do gumy w celu zwiększenia elastyczności stojana w wiertarkach), rosyjski producent pojemników szklanych „Ekran” (do cieczy do natryskiwania dodaje nanorurki).
W Rosji nie było więcej niż 2% potencjałuklientów, więc OCSiAl zaczął otwierać biura w USA, Europie i Azji. Obecnie firma ma 600 stałych klientów na całym świecie, ponad 2000 firm testuje nanorurki, ponad 90% produktów jest eksportowanych.
Jednorożec i nowa era
W 2019 roku zakupiła grupa inwestycyjna A&NN0,5% akcji i wycenił firmę na miliard. Dzięki temu OCSiAl znalazło się na liście tzw. jednorożców – nowych spółek, które nie odrobiły jeszcze strat, ale uzyskały już rynkową wycenę na 1 miliard dolarów.
Anatolij Czubajs i Jurij Koropacziński
Zdjęcie dzięki uprzejmości OCSiAl
Na otwarciu Graphetron 50 Anatoly Chubais powiedział: „OCSiAl tworzy nową erę materiałów ludzkich. To fantastyczne właściwości jednościennego alotropu węgla, który dodany do prawie każdego materiału zwiększa wytrzymałość i właściwości elektryczne. Wszystko, co zrobiono dzisiaj, to dopiero początek ścieżki, na której zmierza globalna odnowa materiałów w rzeczywistym sektorze na świecie. Kiedy podszedł do mnie młody przedsiębiorca, zuchwały i agresywny, spojrzałem w te uczciwe oczy i zdecydowałem, że może to osiągnąć ”.
Firma jest obecnie reprezentowana w 45krajów Europy i Azji. W tym samym czasie została otwarta siedziba główna w Luksemburgu. Do 2023 roku OCSiAl zamierza tam zbudować reaktor produkujący 100 ton rocznie, a także zbudować reaktory we wszystkich krajach rozwiniętych.
„OCSiAl jest w rzeczywistości firmą z Luksemburga, -wyjaśnia Yuri. - Aby chronić własność intelektualną, musisz zrozumieć angielskie prawo, kierować reklamy do konsumentów i inwestorów na całym świecie. USA i Europa konsumują 25% naszej produkcji, dlatego umieszczamy naszą produkcję bliżej głównego konsumenta. Ponadto duże firmy chcą otrzymywać dostawy z różnych krajów. Dlatego potrzebujemy różnych lokalizacji ”.
Zobacz także:
— Nowa mutacja wirusa Covid-19 zaraża człowieka 8 razy szybciej i nie jest „widziana” przez układ odpornościowy
— Spójrzcie na gigantycznego rekina, który cierpiał z powodu równie gigantycznej kałamarnicy!
— Kobieca komórka jajowa może „wyselekcjonować” plemniki: jej właściciel nie ma z tym nic wspólnego