OCSiAleste singura companie care deține o tehnologie scalabilă pentru sinteza industrială a grafenului
Facilitățile de producție și baza de cercetare ale companiei sunt situate în Novosibirsk, precum și un centru de prototipare a materialelor și tehnologiilor bazate pe nanotuburi de grafen - TUBALL CENTER.
Astăzi, OCSiAl este o companie globală,care operează pe toate continentele. Filiale regionale sunt deschise în Europa, SUA, Coreea, China (Shenzhen, Shanghai), Hong Kong și Rusia, reprezentanțe în Mexic, Israel, Japonia, India, Australia, Germania și Malaezia. Pe lângă propriile birouri și reprezentanțe, OCSiAl are parteneri și distribuitori în 45 de țări. OCSiAl are peste 450 de angajați din 16 țări. Compania de cercetare și dezvoltare are peste 100 de oameni de știință.
Fotografie oferită de OCSiAl
De la 500 de kilograme la 75 de tone
Nanotuburile de carbon cu perete unic sunt utilizate pentrufabricarea bateriilor litiu-ion pentru telefoane mobile și alte dispozitive, ecrane tactile flexibile, anvelope și alte piese auto, pardoseli autonivelante, echipamente sportive, baterii pentru vehicule electrice și multe altele. Ai putea spune chiar: dimensiunea este mică, dar prezența este largă. Aceste nanotuburi sunt de cinci ori mai ușoare decât cuprul, de 100 de ori mai puternice decât oțelul, pot rezista la temperaturi de până la 1.000 ° C și, atunci când sunt adăugate chiar și în cele mai mici proporții, îmbunătățesc performanța materialului. De exemplu, dacă adăugați 0,001% nanotuburi cu pereți unici în beton, acesta devine imediat cu 50% mai puternic.
În 2013, OCSiAl și-a lansat primulo instalație pentru producerea unor astfel de nanotuburi de grafen numită Graphetron 1.0. Marca a fost numită TUBALL. Un an mai târziu, instalația sintetizase deja 500 kg de nanotuburi, iar până în 2019, producția a ajuns la 25 de tone pe an.
Construcția celei de-a doua fabrici Graphetron 50a început în 2016. În 2019, a lucrat în modul de testare și abia acum a ajuns la o capacitate de producție de 50 de tone. OCSiAl poate produce acum 75 de tone de nanotuburi de grafen cu pereți unici anual. Volumele sunt colosale, mai ales în comparație cu încercările străine de a produce nanotuburi de grafen. Dar nu totul este atât de simplu - există capcane care explică de ce concurenții nu au reușit.
Nanotuburi de grafeneste o modificare alotropică a carbonului,care sunt foi groase de un atom de grafen rulate într-un cilindru, iar tuburile sunt deosebit de puternice și flexibile. Ele sunt sintetizate în instalații în trei moduri:
- utilizarea electrozilor de grafit;
- prin evaporarea cu laser a unei ținte de grafit;
- printr-o reacție chimică a gazelor – cu conținut de carbon și auxiliare.
Sunt utilizate în microelectronică, materiale plastice, piese auto și multe alte materiale.
Nanotuburi de carbon
Foto: wikipedia.org
Încercați să creați producție în masă de nanotuburidin grafen a fost unul dintre primele produse de compania farmaceutică germană Bayer. Fabrica pilot, producând 60 de tone pe an, a fost pusă în funcțiune în 2007, iar în 2010, a început producția completă, era planificat să producă 500 de tone anual. Tuburile au fost sintetizate prin cataliză dintr-un gaz care conține carbon la temperaturi ridicate, dar au fost obținute numai pereți multipli - nu grafen, ci tuburi de grafit. Grafitul nu a fost la fel de puternic sau flexibil ca grafenul, iar felierea tuburilor în straturi a fost dificilă și costisitoare, astfel încât produsele Bayer nu erau foarte solicitate, iar firma a închis proiectul în 2013.
Compania franceză Arkema a planificatpentru a produce 400 de tone de nanotuburi anual, CNano chinezesc - 500 de tone. Aproximativ 40 de organizații din lume au încercat să deschidă producția de masă, dar nu au reușit să obțină tuburi cu perete unic în fiecare număr.
În prezent, acestea sunt încă produse de compania japoneză Zeon, dar produce aproximativ o tonă de țevi pe an și se vinde cu 10 dolari pe kilogram.
Potrivit lui Iuri Koropachinsky, materialul este similar cupânză neagră lipicioasă. Este de 10 ori mai greu decât aerul și de 100 de ori mai ușor decât apa. Nu trebuie doar sintetizat într-un mod special, ci și transportat. Instalarea nu este doar un reactor, ci o instalație robotizată care efectuează independent toate operațiunile. Materialul mărunțit finit este trimis într-un container separat, este la sfârșitul ciclului.
Un ținut al ideilor, un telefon al fericirii și 2 milioane de dolari
La mijlocul anilor 2000, Yuri Koropachinsky a decisia o pauză de la numeroasele sale proiecte de afaceri, și-a vândut toate activele și a plecat să locuiască în Australia. Fondurile primite au fost suficiente pentru a nu munci și a trăi confortabil, dar în 2006 a decis să se întoarcă la afaceri, pentru că s-a gândit: un tată care nu lucrează este un exemplu prost pentru fiul său.
Yuri Koropachinsky— co-fondator și președinte al OCSiAl.Înainte de a-și începe cariera în afaceri, a participat la cercetări științifice în domeniul biofizicii, lucrând la Filiala din Siberia a Academiei de Științe a URSS. A creat prima sa companie de capital de risc la începutul anilor 1990. După ieșirea cu succes a unuia dintre proiectele sale de investiții în 2004 (un producător de mașini agricole cu 20 de mii de angajați și o cifră de afaceri de 230 de milioane de dolari), a înființat compania SM.Group, care a investit în startup-uri promițătoare de înaltă tehnologie, iar din 2012 sa concentrat pe nanomaterialele de carbon, ceea ce a dus la crearea OCSiAl.
Koropachinsky și-a adunat partenerii de afaceri pentrula proiectele anterioare - Yuri Zelvensky și Oleg Kirillov - și s-au dus la Novosibirsk. El a vrut să înceapă să investească într-o afacere de înaltă tehnologie. În timp ce participa la întâlnirea RAS, Yuri a anunțat că este în căutarea unor idei originale.
Yuri Koropachinsky
Fotografie oferită de OCSiAl
Cu toate acestea, până la ideea finală, comandaantreprenorii au continuat timp de trei ani. Viitorii creatori ai OCSiAl s-au întâlnit cu oameni de știință din 23 de institute de cercetare din Novosibirsk, Tomsk, Krasnoyarsk și Irkutsk. Contactând fiecare instituție, echipa a cerut conducerii să organizeze o întâlnire cu oamenii de știință care au avut cele mai originale invenții. La aceste întâlniri, oamenii de afaceri au întrebat: ce poți face mai bine decât oricine altcineva sau ce nu poate face nimeni altcineva? Dacă a existat un răspuns specific la această întrebare, subiectul a fost discutat în continuare.
Deci, căutătorii de idei au luat în considerare 1.500 de opțiuni,au alocat 364 de proiecte în fizică, chimie și biologie, în care au investit niște bani pentru a-și studia fezabilitatea și piața potențială. „Au fost câteva proiecte destul de amuzante printre ele”, își amintește Yuri Koropachinsky. - De exemplu, un om de știință a oferit un telefon de bucurie, chiar a avut o confirmare de la Ministerul Comunicațiilor al Federației Ruse. Am întrebat cum funcționează și el mi-a răspuns: „La fel ca toate telefoanele mobile, doar când încep să vorbească despre el, toată lumea este fericită”. Drept urmare, s-au cheltuit 2 milioane de dolari, 12 proiecte au fost transformate în companie, dar niciunul dintre ele nu a putut fi numit cu adevărat unic de către Yuri.
Academician și nanotuburi
În 2009, la următoarea întâlnire cu investitorii dinDirectorul Centrului științific internațional pentru termofizică și inginerie electrică al Institutului de termofizică al filialei siberiene a Academiei de Științe din Rusia, Mihail Predtechensky, a venit la Novosibirsk. În acel moment, el a creat tehnologii pentru companiile IT (HP, Samsung) și industria gazelor (AirProducts) de 20 de ani. La aceeași întrebare despre ce poate face, Mihail a răspuns: „Gata”, și a sugerat să discutăm problema în mod diferit: „Spune-mi ce vrei să obții și voi face o tehnologie avansată”.
Mihail Predtechensky și Anatoly Chubais
Fotografie oferită de OCSiAl
În urma unor conversații lungi, omul de știință șiantreprenorii au decis că trebuie să lucreze cu transformarea materialelor. În decembrie 2009, în timpul unei alte conversații despre proiecte, Mikhail Predtechensky a spus că știe să creeze nanotuburi. El a dezvăluit cu plăcere că sunt foarte ușoare, dar durabile și îmbunătățesc calitatea multor materiale. A existat un singur dezavantaj - cantități mici de nanotuburi de carbon cu perete unic au fost obținute numai în laborator, deci au fost foarte scumpe. Mihail a propus să producă aceste țevi la scară industrială.
Astfel, în februarie 2010, a fost deschisă compania OCSiAl, care creează nanotuburi de grafen conform metodei lui Mihail Predtechensky.
Puncte negre fatate și Chubais
Predtechensky a început să facă tuburi în plasmăgenerator, pe care l-a inventat el însuși. Toate generatoarele cu care lucrase anterior și-au ars rapid electrozii. Tehnologia de producție în sine rămâne un secret comercial al OCSiAl. Este greu să-i învinovățim pentru asta - concurența pe piață este mare, iar deținerea de produse unice aduce beneficii mari.
Generator de plasmă- un dispozitiv tehnic în care plasmă este generată folosind curent electric și este utilizată pentru prelucrarea materialelor.
Mihail a venit cu ideea de a încerca să facăelectrozi lichizi, deoarece lichidul nu se corodează. A lansat un arc între băi, în care se topea, metalul s-a topit, bălțile s-au dovedit și arcul a fost închis. Acum, generatorul cu electrozi lichizi ar putea funcționa oricând cu orice material. Acest dispozitiv a fost folosit de Mikhail Predtechensky pentru a crea nanotuburi de grafen, al căror nume oficial este SWCNT (din nanotuburile de carbon cu perete unic englezesc).
Laboratorul OCSiAl
Fotografie oferită de OCSiAl
Grafenul este considerat oficial deschis în 2004.Pionierii au fost fizicienii Andrei Geim și Konstantin Novosyolov, care au primit premiul Nobel pentru aceasta. Dar, de fapt, au scris despre această substanță încă din secolul XX. În 1952, fizicianul și chimistul Leonid Radushkevich a obținut imagini microscopice ale nanotuburilor după sinteză. Și în 1977, oamenii de știință ai Institutului de Cataliză al Filialei Siberiene din Academia de Științe a URSS, în timpul experimentelor cu catalizatori de dehidrogenare, au descoperit cilindrii de carbon la microscop. În 1991, fizicianul japonez Sumio Iijima a scris despre descoperirea unor astfel de nanotuburi.
După cum sa menționat deja, o descriere completă a tehnologieieste păstrat secret, dar principiul general este următorul: nanoparticulele se formează pe substratul din generator, zburând într-un gaz din hidrocarburi (metan și gaze similare) încălzite la 1000 ° C și mai mult. Un nanotub de grafen crește pe fiecare nanoparticulă. Sinteza are loc în interiorul instalației.
Producția este brevetată. Principiul principal al producției în serie a fost reducerea prețului produselor la 1-2 USD.
Nanotuburile de carbon cu pereți multipli sunt sintetizatemai rapidă și mai simplă, dar conductivitatea, flexibilitatea și rezistența lor sunt mult mai mici decât cele cu pereți unici, ceea ce înseamnă că trebuie adăugate la material în cantități mari: dacă o sutime de procent din nanotuburile cu pereți simpli sunt suficient pentru a îmbunătăți proprietățile materialului, atunci nanotuburile cu pereți multipli necesită câteva zeci de procente. În plus, sa dovedit că este dificil să adăugați tuburi multistrat la materiale. Acestea sunt încurcături de tuburi strâns legate, care sunt greu și costisitoare de desfăcut, iar pulberea din tuburile neînfășurate nu conferă conductivității și rezistenței necesare materialelor și s-a cumpărat puțin. Prin urmare, concurenții OCSiAl care produc tuburi multistrat (Bayer, Arkema și altele) au fost forțați să-și reducă producția din cauza nerealizării sale.
Anatoly Chubais
Fotografie oferită de OCSiAl
Pentru sinteza primului lot din instalația lui MihailPrecursor a mai rămas o lună. Au fost foarte puține - câteva pete negre pe fundalul alb al filtrului, dar un microscop special a arătat că acestea erau tuburi cu pereți unici. În următorii doi ani, OCSiAl a contribuit cu 20 de milioane de dolari la dezvoltare, dar au fost necesare mai multe investiții, iar în 2011, Yuri cu un filtru „reperat” s-a îndreptat către șeful Rusnano, Anatoly Chubais.
Chubais s-a predat încrederii reprezentantuluiOCSiAl. Rusnano a investit 20 de milioane de dolari - aceasta a fost prima investiție terță parte. Folosind aceste investiții, compania a construit prima instalație de sinteză, Graphetron 1.0, în patria fondatorilor Novosibirsk.
Alpinism
Găsirea cumpărătorilor a fost o dificultate separată.„Este nevoie de mult efort și bani”, se plânge fondatorul companiei. - Dar este necesar să demonstreze unui potențial cumpărător efectul nanotuburilor în mod specific asupra produselor sale. Cum o facem? Luăm materialul, adăugăm o zecime din mișcare din nanotuburi și obținem un material complet diferit. "
Nanotuburile sunt distribuite uniform în materialși să creeze o rețea de întărire și conductivitate electrică. De exemplu, dacă adăugați nanotuburi cu pereți unici la materialul din care sunt fabricate bateriile litiu-ion, acesta începe să conducă mai bine curentul electric, ceea ce înseamnă că bateriile rețin o încărcare mai lungă.
Prima mișcare publicitară a fost distribuirea gratuităprobe pentru producătorii de diferite materiale. Un gram a fost trimis la câteva mii de companii rusești și străine, mulți au fost interesați și au răspuns. Prima CNT a fost cumpărată de o companie coreeană pentru a crește rezistența compozitelor și a acoperirilor conductive. Conducerea OCSiAl și-a dat seama că promovarea va fi eficientă doar prin arătarea beneficiilor adăugării de tuburi cu perete unic la materiale. Alături de Graphetron, compania a deschis un centru de prototipare, unde a început să producă diverse materiale, inclusiv nanotuburi de grafen.
Anvelopa folosind tuburi de carbon cu un singur perete
Fotografie oferită de OCSiAl
De exemplu, oamenii de știință ai companiei au dezvoltat o tehnologieproducerea de pardoseli autonivelante cu CNT și transferată gratuit către companiile producătoare, ca urmare, 80% din astfel de pardoseli din Rusia sunt create folosind aceasta. Pardoselile autonivelante din materiale la care se adaugă nanotuburi de carbon cu un singur perete au o conductivitate electrică bună, în plus, nanotuburile nu schimbă culoarea materialelor, vâscozitatea și răspândirea lor, prin urmare, consumul de materiale în fabricarea autonivelării etajele nu cresc.
Tehnologiile de crearețevi din fibră de sticlă și asfalt armat. Adăugarea de CNT la rășina din care este fabricată fibra de sticlă pentru țevile din fibră de sticlă conferă materialului o conductivitate volumetrică și uniformă, ceea ce reduce riscul de accidente în industriile explozive (de exemplu, în industria cărbunelui), iar conductele devin 15% mai puternica. Betonul asfaltic din bitum care conține nanotuburi de carbon devine cu 67% mai rezistent la șuvițe și cu 67,5% mai rezistent la fisurare.
Inițial, nanotuburile au fost produse sub formăpulbere, dar laboratoarele OCSiAl au început să producă concentrate și suspensii pentru adăugarea mai ușoară a materialelor. Acum, al doilea produs semnificativ al OCSiAl sunt concentratele și suspensiile TUBALL MATRIX care conțin nanotuburi dispersate. Este destul de dificil să adăugați pulbere cu nanotuburi la materiale și să o distribuiți uniform pe orice material, iar distribuția neuniformă nu va da efectul de adăugare a CNT. Prin urmare, specialiștii OCSiAl au decis să creeze concentrate și suspensii cu nanotuburi deja distribuite. În acest scop, a fost dezvoltată o instalație specială cu ultrasunete TUBBOX, care utilizează alternativ metode de dispersie mecanică și ultrasonică. Dispersia mecanică produce amestecuri omogene, în timp ce dispersia ultrasonică separă mănunchiuri de nanotuburi la scară nanometrică în obiecte individuale.
0,01% din TUBALL adăugat la material este distribuit uniform pe matricea sa și creează o rețea tridimensională cu proprietăți de întărire și conductivitate electrică.
OCSiAl este orientat în primul rând pe piațăbaterii litiu-ion, în care nanotuburi sunt adăugate anozii de siliciu, piața pentru anvelope, suprafețe de asfalt, compozite și acoperiri. În 2019, produsele au fost achiziționate de compania rusă Eco Group și adăugate pe asfalt: folosind aditivi adezivi, 0,025% nanotuburi au fost introduse în bitum și au fost adăugate în betonul asfaltic. O porțiune a autostrăzii federale M4 Don a fost amenajată cu material nou în viitor, este planificată așezarea rețelei de drumuri cu o acoperire din nanotuburi.>
Printre cei care folosesc deja TUBALL, rusăintreprinderea Unicom-Service, care produce arbori din poliuretan pentru benzi transportoare (adaugă 0,3% concentrat TUBALL MATRIX pentru caracteristici antistatice), producătorul chinez de burghie pentru platforme petroliere Orient Energy & Technology Ltd (1,7% din concentrat este adăugat cauciucului pentru elasticitatea statorului în burghie), producător rus de recipiente de sticlă "Ekran" (adaugă nanotuburi la lichid pentru pulverizare).
În Rusia, nu existau mai mult de 2% din potențialclienți, astfel încât OCSiAl a început să deschidă filiale în SUA, Europa și Asia. Acum compania are 600 de clienți obișnuiți în întreaga lume, peste 2.000 de companii testează nanotuburi, peste 90% din produse sunt exportate.
Unicornul și noua eră
În 2019, grupul de investiții A&NN a cumpărat0,5% acțiuni și a evaluat afacerea la un miliard. Datorită acestui fapt, OCSiAl a intrat pe lista așa-zișilor unicorn - noi companii care nu au depășit încă pierderile, dar au primit deja o evaluare de piață de 1 miliard de dolari.
Anatoly Chubais și Yuri Koropachinsky
Fotografie oferită de OCSiAl
La deschiderea Graphetron 50, Anatoly Chubais a spus:„OCSiAl creează o nouă eră a materialelor umane. Acestea sunt proprietăți fantastice ale unui alotrop de carbon cu pereți unici, care, adăugat la aproape orice material, crește rezistența și proprietățile electrice. Tot ceea ce s-a făcut astăzi este doar începutul căii pe care se află reînnoirea globală a materialelor din sectorul real de pe glob. Când un tânăr antreprenor, obraznic și agresiv, s-a apropiat de mine, m-am uitat în acei ochi cinstiți și am decis că ar putea realiza acest lucru. "
Compania este reprezentată în prezent în 45țări din Europa și Asia. În același timp, sediul central a fost deschis în Luxemburg. Până în 2023, OCSiAl intenționează să construiască un reactor acolo, producând 100 de tone pe an, precum și să construiască reactoare în toate țările dezvoltate.
„OCSiAl este de fapt o companie din Luxemburg, -explică Yuri. - Pentru a proteja proprietatea intelectuală, trebuie să înțelegeți legislația engleză, să vizați consumatorii și investitorii din întreaga lume. SUA și Europa consumă 25% din producția noastră, așa că plasăm producția mai aproape de consumatorul principal. În plus, companiile mari doresc să primească provizii din diferite țări. Prin urmare, avem nevoie de locații diferite. "
Vezi și:
— Noua mutație a COVID-19 infectează o persoană de 8 ori mai repede și nu este „văzută” de sistemul imunitar
— Uită-te la rechinul uriaș, care a suferit de un calmar la fel de uriaș!
— Ovulul unei femei poate „selecta” sperma: proprietarul său nu are nimic de-a face cu el