OCSiAlje jedinou spoločnosťou, ktorá vlastní škálovateľnú technológiu na priemyselnú syntézu grafénu
V Novosibirsku sa nachádzajú výrobné zariadenia a výskumná základňa spoločnosti, ako aj centrum prototypovania materiálov a technológií na báze grafénových nanorúriek – TUBALL CENTER.
Dnes je OCSiAl globálnou spoločnosťou,pôsobiace na všetkých kontinentoch. Regionálne pobočky sú otvorené v Európe, USA, Kórei, Číne (Shenzhen, Shanghai), Hong Kongu a Rusku, zastúpenia v Mexiku, Izraeli, Japonsku, Indii, Austrálii, Nemecku a Malajzii. Okrem vlastných kancelárií a zastúpení má OCSiAl partnerov a distribútorov v 45 krajinách. OCSiAl zamestnáva viac ako 450 zamestnancov zo 16 krajín. Spoločnosť R&D zamestnáva viac ako 100 vedcov.
Foto s láskavým dovolením OCSiAl
Od 500 kilogramov do 75 ton
Používajú sa jednostenné uhlíkové nanorúrkyvýroba lítium-iónových batérií pre mobilné telefóny a iné prístroje, flexibilné dotykové displeje, pneumatiky a ďalšie automobilové diely, samonivelačné podlahy, športové potreby, batérie pre elektrické vozidlá a oveľa viac. Dalo by sa dokonca povedať: veľkosť je malá, ale prítomnosť je široká. Takéto nanotrubice sú päťkrát ľahšie ako meď, 100-krát silnejšie ako oceľ, vydržia teploty až 1 000 ° C a po pridaní zlepšujú vlastnosti materiálu aj v najmenších množstvách. Napríklad, ak do betónu pridáte 0,001% jednostenné nanorúrky, okamžite sa stane o 50% silnejšou.
V roku 2013 OCSiAl spustil svoj prvýzariadenie na výrobu takýchto grafénových nanorúrok s názvom Graphetron 1.0. Značka dostala názov TUBALL. O rok neskôr už zariadenie syntetizovalo 500 kg nanorúrok a do roku 2019 dosiahla produkcia 25 ton ročne.
Konštrukcia druhej inštalácie Graphetron 50začal v roku 2016. V roku 2019 pracovala v skúšobnom režime a až teraz dosiahla výrobnú kapacitu 50 ton. OCSiAl teraz môže ročne vyrobiť 75 ton jednostenných grafénových nanotrubíc. Získané objemy sú kolosálne, najmä v porovnaní so zahraničnými pokusmi o výrobu grafénových nanotrubíc. Ale nie všetko je také jednoduché - existujú úskalia, ktoré vysvetľujú, prečo konkurenti zlyhali.
Graphene Nanotubesje alotropická modifikácia uhlíka,čo sú jeden atóm hrubé pláty grafénu zvinuté do valca a rúrky sú obzvlášť pevné a flexibilné. Sú syntetizované v inštaláciách tromi spôsobmi:
- použitie grafitových elektród;
- laserovým odparovaním grafitového terča;
- prostredníctvom chemickej reakcie plynov - uhlík obsahujúcich a pomocných.
Používajú sa v mikroelektronike, pri výrobe plastov, automobilových súčiastok a v mnohých ďalších materiáloch.
Uhlíkové nanorúrky
Foto: wikipedia.org
Pokus o hromadnú výrobu nanorúrokz grafénu jedna z prvých, ktorá prevzala nemeckú farmaceutickú spoločnosť Bayer. Pilotný závod, ktorý vyrába 60 ton ročne, bol uvedený do prevádzky v roku 2007 a v roku 2010 sa začala plná výroba, ktorá sa plánovala ročná výroba 500 ton. Skúmavky sa syntetizovali katalýzou z plynu obsahujúceho uhlík pri vysokých teplotách, ale získali sa iba viacstenné - nie grafénové, ale grafitové skúmavky. Grafit nebol taký silný a flexibilný ako grafén a bolo ťažké a drahé rozdeliť rúrky do vrstiev, takže produkty spoločnosti Bayer neboli veľmi žiadané a spoločnosť v roku 2013 tento projekt ukončila.
Francúzska spoločnosť Arkema plánovalaročne vyprodukujú 400 ton nanotrubíc; čínsky CNano - 500 ton. Okolo 40 organizácií na svete sa pokúsilo otvoriť hromadnú výrobu, ale nemohli dostať jednostenné rúrky v každom čísle.
V súčasnosti ich stále vyrába japonská spoločnosť Zeon, ale ročne vyrába asi tony rúr a predáva sa za 10 dolárov za kilogram.
Podľa Jurij Koropachinsky, materiál je podobnýlepkavá čierna sieť. Je 10-krát ťažší ako vzduch a 100-krát ľahší ako voda. Musí byť špeciálnym spôsobom nielen syntetizovaný, ale aj prepravovaný. Inštalácia nie je iba reaktor, ale robotické zariadenie, ktoré nezávisle vykonáva všetky operácie. Hotový drvený materiál sa odošle do samostatnej nádoby, ktorá je na konci cyklu.
Krajina nápadov, telefón šťastia a 2 milióny dolárov
V polovici 20. storočia sa Jurij Koropachinsky rozhodolurobte si prestávku od mnohých obchodných projektov, predal všetok svoj majetok a odišiel žiť do Austrálie. Získané finančné prostriedky nepostačovali na to, aby nepracovali a žili pohodlne, ale v roku 2006 sa rozhodol vrátiť do práce, pretože si myslel: nezamestnaný otec je pre jeho syna zlým príkladom.
Jurij Koropachinsky— spoluzakladateľ a prezident OCSiAl.Pred začatím svojej podnikateľskej kariéry sa podieľal na vedeckom výskume v oblasti biofyziky, pracoval na Sibírskej pobočke Akadémie vied ZSSR. Začiatkom 90. rokov vytvoril svoju prvú spoločnosť rizikového kapitálu. Po úspešnom exite jedného zo svojich investičných projektov v roku 2004 (výrobca poľnohospodárskej techniky s 20-tisíc zamestnancami a obratom 230 miliónov dolárov) založil spoločnosť SM.Group, ktorá investovala do perspektívnych high-tech startupov a od roku 2012 sa zamerala na uhlíkové nanomateriály, čo viedlo k vytvoreniu OCSiAl.
Koropachinsky zhromaždil svojich obchodných partnerov v roku 2007Predchádzajúce projekty - Jurij Zelvensky a Oleg Kirillov - a odišli do Novosibirska. Chcel investovať do high-tech podnikania. Pri účasti na stretnutí RAS, Yuri oznámil, že hľadá originálne nápady.
Jurij Koropachinsky
Foto s láskavým dovolením OCSiAl
Avšak do konečnej myšlienky tímPodnikatelia chodili tri roky. Budúci tvorcovia OCSiAl sa stretli s vedcami z 23 výskumných ústavov Novosibirsk, Tomsk, Krasnojarsk a Irkutsk. Pri riešení každého inštitútu tím požiadal vedenie, aby usporiadalo stretnutie s vedcami, ktorí mali najoriginálnejšie vynálezy. Na týchto stretnutiach sa podnikatelia pýtali: čo viete, ako robiť najlepšie alebo čo nemôže robiť nikto iný? Ak bola na túto otázku poskytnutá konkrétna odpoveď, téma sa ďalej prediskutovala.
Uchádzači o nápady preto zvážili 1 500 možností,Bolo pridelených 364 projektov v oblasti fyziky, chémie a biológie, do ktorých investovali málo peňazí na štúdium ich uskutočniteľnosti a potenciálneho trhu. „Medzi nimi boli dosť zábavné projekty,“ spomína Jurij Koropachinsky. - Napríklad jeden vedec ponúkol telefón s radosťou, dokonca dostal potvrdenie ministerstva komunikácií Ruskej federácie. Spýtal som sa, ako to funguje, a on odpovedal: „Rovnako ako všetky mobilné telefóny, všetci sú šťastní, až keď o tom začnú hovoriť.“ V dôsledku toho sa vynaložilo 2 milióny dolárov, v spoločnosti sa transformovalo 12 projektov, ale žiadny z nich nemohol Yuri nazvať skutočne jedinečným.
Akademik a nanotrubice
V roku 2009, na nasledujúcom stretnutí s investormi v roku 2007V Novosibirsku prišiel riaditeľ Medzinárodného vedeckého centra pre termofyziku a energiu, Ústavu termofyziky, sibírskej pobočky Ruskej akadémie vied Michail Predtechensky. Dovtedy vyvíjal technológie pre IT spoločnosti (HP, Samsung) a plynárenský priemysel (AirProducts) už 20 rokov. Na rovnakú otázku o tom, čo vie, ako postupovať, odpovedal Michail: „To je všetko,“ a navrhol diskutovať o probléme inak: „Povedzte mi, čo chcete získať, a urobím prelomovú technológiu.“
Michail Predtechensky a Anatoly Chubais
Foto s láskavým dovolením OCSiAl
V dôsledku dlhých rozhovorov vedec apodnikatelia sa rozhodli, že musia pracovať s konverziou materiálov. V decembri 2009, počas pravidelnej konverzácie o projektoch, Michail Predtechensky povedal, že vie, ako vytvoriť nanorúrky. Ľahko povedal, že sú veľmi ľahké, ale trvanlivé a zlepšujú kvalitu mnohých materiálov. Tam bolo iba mínus - jednostenné uhlíkové nanorúrky v malých množstvách boli získané iba v laboratóriu, takže boli veľmi drahé. Michael navrhol výrobu týchto rúrok v priemyselnom meradle.
Vo februári 2010 bola otvorená spoločnosť OCSiAl, ktorá vytvára grafénové nanotrubice podľa metódy Michail Predtechensky.
Osudné čierne bodky a Chubais
Predtechenský začal vyrábať rúrky v plazmegenerátor, ktorý tiež sám vynašiel. Všetky generátory, s ktorými predtým pracoval, rýchlo vypálili svoje elektródy. Samotná technológia výroby zostáva obchodným tajomstvom OCSiAl. Je ťažké ich za to viniť - konkurencia na trhu je vysoká a vlastníctvo jedinečných produktov prináša veľké výhody.
Plazmový generátor- technické zariadenie, v ktorom sa pomocou elektrického prúdu vytvára plazma a používa sa na spracovanie materiálov.
Michail dostal nápad skúsiť toelektródy kvapaliny, pretože kvapalina nekoroduje. Vypustil oblúk medzi vaňami, v ktorých bola tavenina, kov sa roztopil, kaluže sa obrátili a oblúk sa uzavrel. Teraz by generátor s tekutými elektródami mohol pracovať kedykoľvek s akýmkoľvek materiálom. To bolo toto zariadenie, ktoré Michail Predtechensky používal na vytváranie grafénových nanotrubíc, ktorých oficiálny názov je SWCNT (z anglických singulárnych uhlíkových nanorúrok - „jednostenné uhlíkové nanotrubice“ - „High Tech“).
Laboratórium OCSiAl
Foto s láskavým dovolením OCSiAl
Oficiálne sa grafén považuje za otvorený v roku 2004. Objavujú sa fyzici Andrei Geim a Konstantin Novosyolov, ktorí za to získali Nobelovu cenu. Ale v skutočnosti bola táto látka napísaná už v 20. storočí. V roku 1952 fyzik-chemik Leonid Radushkevich získal po syntéze mikroskopické snímky nanorúrok. A v roku 1977 vedci z Inštitútu katalýzy sibírskeho odboru Akadémie vied ZSSR počas experimentov s dehydrogenačnými katalyzátormi objavili uhlíkové valce pod mikroskopom. V roku 1991 objavenie takýchto nanotrubičiek napísal japonský fyzik Sumio Iijima.
Ako už bolo spomenuté, kompletný popis technológiedržané v tajnosti, ale všeobecný princíp je nasledovný: nanočastice sa tvoria na substráte v generátore a lietajú v plyne z uhľovodíkov (metán a podobné plyny) zahriateho na teplotu 1000 ° C a vyššiu. Na každej nanočastici rastie grafénová nanorúrka. Syntéza prebieha vo vnútri inštalácie.
Výroba je patentovaná. Hlavným princípom hromadnej výroby bolo znížiť cenu výrobkov na 1 - 2 doláre.
Syntetizujú sa uhlíkové nanorúrky s viacerými stenamirýchlejšie a ľahšie, ale ich vodivosť, pružnosť a pevnosť sú oveľa nižšie ako u jednostenných, čo znamená, že je potrebné ich do materiálu pridávať vo veľkých množstvách: ak sa majú zlepšiť vlastnosti materiálu, má sa jedna stotina stačí percento jednostenných nanorúrok, potom viacstenné nanorúrky vyžadujú niekoľko desiatok percent. Okrem toho sa ukázalo, že je ťažké pridať do materiálov viacvrstvové trubice. Sú to spletence pevne prepletených rúrok, ktoré sa ťažko a nákladne rozmotávajú. A prášok z odvinutých rúrok neprináša materiálom potrebnú vodivosť a pevnosť a nakúpilo sa málo. Preto boli konkurenti spoločnosti OCSiAl, ktorí vyrábajú viacvrstvové elektrónky (Bayer, Arkema a iní), nútení obmedziť svoju výrobu kvôli svojej nerentabilnosti.
Anatoly Chubais
Foto s láskavým dovolením OCSiAl
Na syntézu prvej dávky v inštalácii MichailaPredchodca mesiac zostáva. Bolo ich veľmi málo - niekoľko čiernych škvŕn na bielom pozadí filtra, ale špeciálny mikroskop ukázal, že ide o jednostenné trubice. V nasledujúcich dvoch rokoch spoločnosť OCSiAl prispela na vývoj 20 miliónmi dolárov, bolo však potrebných viac investícií a v roku 2011 sa Yuri so „fľakatým“ filtrom dostal k šéfovi Rusnana Anatolymu Chubaisovi.
Čubajs dal na dôveru reprezentantaOCSiAl. Rusnano investoval 20 miliónov dolárov – toto bola prvá investícia tretej strany. Pomocou týchto investícií spoločnosť vybudovala prvú syntéznu inštaláciu, Graphetron 1.0, vo vlasti zakladateľov v Novosibirsku.
Lezenie
Nájsť kupujúcich bola samostatná ťažkosť.„Vyžaduje si to veľa úsilia a peňazí,“ sťažuje sa zakladateľ spoločnosti. - Potenciálnemu kupujúcemu je však potrebné preukázať vplyv nanorúrok predovšetkým na jeho výrobky. Ako to robíme Vezmeme materiál, pridáme jednu desaťtisícinu nanorúrok a získame úplne iný materiál. “
Nanotrubice sú v materiáli rovnomerne rozloženéa vytvoriť výstužnú a elektricky vodivú sieť. Napríklad ak do materiálu, z ktorého sú vyrobené lítium-iónové batérie, pridáte jednostenné nanorúrky, začne lepšie viesť elektrický prúd, čo znamená, že batérie vydržia nabitie dlhšie.
Prvým reklamným ťahom bola distribúcia zadarmovzorky výrobcom rôznych materiálov. Jeden gram bol zaslaný niekoľkým tisícom ruských a zahraničných spoločností, mnoho z nich malo záujem a odpovedalo na ne. Prvý CNT kúpila kórejská spoločnosť na zvýšenie pevnosti kompozitov a vodivých povlakov. Vedenie spoločnosti OCSiAl si uvedomilo, že propagácia by bola efektívna iba vtedy, ak by sa preukázali výhody pridania jednostenných potrubí k materiálom. Hneď vedľa Graphetronu spoločnosť otvorila prototypové centrum, kde začala vyrábať rôzne materiály zahŕňajúce grafénové nanorúrky.
Pneumatika používajúca jednostenné uhlíkové trubice
Foto s láskavým dovolením OCSiAl
Vedci spoločnosti napríklad vyvinuli technológiuvýroba samonivelačných podláh s CNT a bezplatne ju preniesla do výrobných spoločností, vďaka čomu sa pomocou nej vytvorí 80% takýchto podláh v Rusku. Samonivelačné podlahy vyrobené z materiálov, ku ktorým sa pridávajú jednostenné uhlíkové nanorúrky, majú dobrú elektrickú vodivosť, navyše nanorúrky nemenia farbu materiálov, ich viskozitu a roztierateľnosť, preto spotreba materiálov pri výrobe samonivelačných vrstiev podlahy sa nezväčšuje.
Technológie pre tvorburúry zo sklenených vlákien a vystužený asfalt. Pridanie CNT k živici, z ktorej sa vyrába sklenené vlákno pre rúry zo sklenených vlákien, dáva materiálu objemovú a rovnomernú vodivosť, čo znižuje riziko nehôd vo výbušnom priemysle (napríklad v uhoľnom priemysle) a potrubie sa stáva 15% silnejšia. Asfaltový betón vyrobený z bitúmenu obsahujúceho uhlíkové nanorúrky sa stáva o 67% odolnejší proti vyjazdeniu koľají a o 67,5% odolnejší proti praskaniu.
Spočiatku sa nanorúrky vyrábali vo formeprášok, ale laboratóriá OCSiAl začali vyrábať koncentráty a suspenzie pre jednoduchšie pridávanie do materiálov. Teraz druhým významným produktom OCSiAl sú koncentráty a suspenzie TUBALL MATRIX s obsahom dispergovaných nanorúriek. Je dosť ťažké pridať prášok s nanorúrkami do materiálov a rovnomerne ho rozložiť na akýkoľvek materiál a nerovnomerné rozloženie neprinesie efekt pridania CNT. Preto sa špecialisti OCSiAl rozhodli vytvoriť koncentráty a suspenzie s už distribuovanými nanorúrkami. Na tento účel bola vyvinutá špeciálna ultrazvuková inštalácia TUBBOX, ktorá striedavo využíva mechanické a ultrazvukové disperzné metódy. Mechanická disperzia vytvára homogénne zmesi, zatiaľ čo ultrazvuková disperzia rozdeľuje zväzky nanorúriek v nanomierke na jednotlivé objekty.
0,01% TUBALU pridaného k materiálu je rovnomerne rozložené po jeho matrici a vytvára trojrozmernú sieť s výstužnými a elektricky vodivými vlastnosťami.
OCSiAl je primárne orientovaný na trhlítium-iónové batérie, v ktorých sa do kremíkových anód pridávajú nanorúrky, trh s pneumatikami, asfaltovými povrchmi, kompozitmi a nátermi. V roku 2019 boli produkty zakúpené ruskou spoločnosťou Eco Group a pridané do asfaltu: pomocou adhezívnych prísad sa do bitúmenu zaviedlo 0,025% nanorúriek a pridalo sa do asfaltového betónu. Úsek federálnej diaľnice M4 Don je položený novým materiálom, v budúcnosti sa počíta s položením cestnej siete povlakom z nanorúriek.>
Medzi tými, ktorí už používajú TUBALL, ruspodnik Unicom-Service, ktorý vyrába polyuretánové hriadele pre dopravné pásy (pridáva 0,3 % koncentrátu TUBALL MATRIX pre antistatické vlastnosti), čínsky výrobca vrtákov pre ropné plošiny Orient Energy & Technology Ltd (1,7% koncentrátu sa pridáva do gumy kvôli pružnosti statora vo vŕtačkách), ruský výrobca sklenených nádob "Ekran" (do kvapaliny pridáva nanorúrky na rozprašovanie).
V Rusku neexistovali viac ako 2% potenciáluzákazníkom, tak OCSiAl začala otvárať kancelárie v USA, Európe a Ázii. Teraz má spoločnosť 600 stálych zákazníkov po celom svete, viac ako 2 000 spoločností testuje nanorúrky, viac ako 90% výrobkov sa vyváža.
Jednorožec a nová doba
V roku 2019 kúpila investičná skupina A&NN0,5 % akcií a ohodnotil obchod na miliardu. OCSiAl sa vďaka tomu dostal do zoznamu takzvaných jednorožcov – nových spoločností, ktoré ešte neprekonali straty, no už získali trhové ohodnotenie vo výške 1 miliardy dolárov.
Anatoly Chubais a Yuri Koropachinsky
Foto s láskavým dovolením OCSiAl
Pri otvorení Graphetronu 50 Anatoly Chubais povedal:„OCSiAl vytvára novú éru ľudských materiálov. To sú fantastické vlastnosti jednostenného uhlíkového alotopu, ktorý po pridaní do takmer každého materiálu zvyšuje pevnosť a elektrické vlastnosti. Všetko, čo sa dnes urobilo, je iba začiatkom cesty, na ktorej stojí globálna obnova materiálov v skutočnom sektore na svete. Keď ma oslovil mladý podnikateľ, drzý a agresívny, pozrel som sa do tých čestných očí a rozhodol som sa, že to môže dosiahnuť. “
Spoločnosť je v súčasnosti zastúpená v 45krajinách Európy a Ázie. Zároveň sa otvorilo ústredie v Luxemburgu. Do roku 2023 má OCSiAl v úmysle postaviť tam reaktor s produkciou 100 ton ročne, ako aj vybudovať reaktory vo všetkých vyspelých krajinách.
„OCSiAl je v skutočnosti luxemburská spoločnosť, -vysvetľuje Jurij. - Na ochranu duševného vlastníctva musíte porozumieť anglickým právnym predpisom, zamerať sa na spotrebiteľov a investorov po celom svete. USA a Európa spotrebujú 25% našej produkcie, takže svoju výrobu umiestňujeme bližšie k hlavnému spotrebiteľovi. Veľké spoločnosti chcú navyše dostávať dodávky z rôznych krajín. Preto potrebujeme rôzne miesta. ““
Pozri tiež:
— Nová mutácia COVID-19 infikuje človeka 8-krát rýchlejšie a imunitný systém ju „nevidí“
— Pozrite sa na obrovského žraloka, ktorého trápila rovnako obrovská chobotnica!
— Ženské vajíčko si môže „selektovať“ spermie: jeho majiteľ s tým nemá nič spoločné