OCSiAlär det enda företaget som äger en skalbar teknologi för industriell syntes av grafen
Företagets produktionsanläggningar och forskningsbas finns i Novosibirsk, samt ett centrum för prototypframställning av material och teknologier baserade på grafen nanorör - TUBALL CENTER.
Idag är OCSiAl ett globalt företag,verkar på alla kontinenter. Regionala filialer är öppna i Europa, USA, Korea, Kina (Shenzhen, Shanghai), Hong Kong och Ryssland, representationskontor i Mexiko, Israel, Japan, Indien, Australien, Tyskland och Malaysia. Utöver sina egna kontor och representationskontor har OCSiAl partners och distributörer i 45 länder. OCSiAl har mer än 450 anställda från 16 länder. FoU-företaget sysselsätter mer än 100 forskare.
Foto med tillstånd av OCSiAl
Från 500 kg till 75 ton
Enväggiga kolnanorör används förtillverkning av litiumjonbatterier för mobiltelefoner och andra prylar, flexibla pekskärmar, däck och andra bildelar, självnivellerande golv, sportutrustning, batterier för elfordon och mycket mer. Man kan till och med säga: storleken är liten, men närvaron är bred. Dessa nanorör är fem gånger lättare än koppar, 100 gånger starkare än stål, tål temperaturer upp till 1000 ° C och förbättras materialprestanda när de tillsätts i även de minsta proportionerna. Om du till exempel lägger till 0,001% enkelväggiga nanorör i betong blir den omedelbart 50% starkare.
2013 lanserade OCSiAl sin förstaen anläggning för tillverkning av sådana grafennanorör som kallas Graphetron 1.0. Varumärket fick namnet TUBALL. Ett år senare hade installationen redan syntetiserat 500 kg nanorör, och 2019 nådde produktionen 25 ton per år.
Byggande av den andra anläggningen Graphetron 50startade 2016. År 2019 fungerade det i testläge och har bara nått en produktionskapacitet på 50 ton. OCSiAl kan nu producera 75 ton enväggiga grafen-nanorör årligen. Volymerna är kolossala, särskilt jämfört med utländska försök att producera grafen-nanorör. Men inte allt är så enkelt - det finns fallgropar som förklarar varför konkurrenterna inte lyckades.
Grafen nanorörär en allotrop modifiering av kol,som är enatoms tjocka ark av grafen rullade till en cylinder, och rören är särskilt starka och flexibla. De syntetiseras i installationer på tre sätt:
- använda grafitelektroder;
- genom laserindunstning av ett grafitmål;
- genom en kemisk reaktion av gaser - kolhaltiga och hjälpmedel.
De används i mikroelektronik, plast, bildelar och många andra material.
Kolnanorör
Foto: wikipedia.org
Försök att skapa massproduktion av nanorörfrån grafen var en av de första som tillverkades av det tyska läkemedelsföretaget Bayer. Pilotanläggningen, som producerar 60 ton per år, startade 2007, och 2010 öppnades full produktion, det var planerat att producera 500 ton årligen. Rören syntetiserades genom katalys från en kolhaltig gas vid höga temperaturer, men endast flerväggiga - inte grafen utan grafitrör - erhölls. Grafit var inte lika starkt eller flexibelt som grafen, och att skära rör i lager var svårt och dyrt, så Bayers produkter var inte mycket efterfrågade och företaget avslutade projektet 2013.
Det franska företaget Arkema planeradeatt producera 400 ton nanorör årligen, kinesiska CNano - 500 ton. Cirka 40 organisationer i världen försökte öppna massproduktion, men de lyckades inte få enväggiga rör i varje nummer.
För närvarande produceras de fortfarande av det japanska företaget Zeon, men det producerar ungefär ett ton rör per år och säljer för 10 dollar per kilo.
Enligt Yuri Koropachinsky liknar materialetklibbig svart web. Det är 10 gånger tyngre än luft och 100 gånger lättare än vatten. Det måste inte bara syntetiseras på ett speciellt sätt utan också transporteras. Installationen är inte bara en reaktor utan en robotanläggning som självständigt utför alla operationer. Det färdiga strimlade materialet skickas till en separat behållare i slutet av cykeln.
Land av idéer, telefon av lycka och 2 miljoner dollar
I mitten av 2000-talet beslutade Yuri Koropachinskyta en paus från sina många affärsprojekt, sålde alla sina tillgångar och åkte till Australien. De medel som erhölls räckte för att inte arbeta och leva bekvämt, men 2006 bestämde han sig för att återvända till affärer, för han tänkte: en pappa som inte arbetar är ett dåligt exempel för sin son.
Yuri Koropachinsky— medgrundare och ordförande för OCSiAl.Innan han började sin affärskarriär deltog han i vetenskaplig forskning inom biofysikområdet och arbetade vid den sibiriska grenen av USSR Academy of Sciences. Han skapade sitt första riskkapitalbolag i början av 1990-talet. Efter det framgångsrika utträdet av ett av hans investeringsprojekt 2004 (en tillverkare av jordbruksutrustning med 20 tusen anställda och en omsättning på 230 miljoner dollar) bildade han företaget SM.Group, som investerade i lovande högteknologiska startups, och sedan 2012 har fokuserat på kolnanomaterial, vilket ledde till skapandet av OCSiAl.
Koropachinsky samlade sina affärspartners förtill de tidigare projekten - Yuri Zelvensky och Oleg Kirillov - och åkte till Novosibirsk. Han ville börja investera i en högteknologisk verksamhet. Medan han deltog i RAS-mötet meddelade Yuri att han letade efter originalidéer.
Yuri Koropachinsky
Foto med tillstånd av OCSiAl
Men till den slutliga idén, kommandotföretagare fortsatte i tre år. De framtida grundarna av OCSiAl träffade forskare från 23 forskningsinstitut i Novosibirsk, Tomsk, Krasnoyarsk och Irkutsk. Teamet kontaktade varje institution och bad ledningen att ordna ett möte med de forskare som hade de mest originella uppfinningarna. Vid dessa möten frågade affärsmän: vad kan du göra bäst eller vad ingen annan kan göra? Om det fanns ett specifikt svar på denna fråga diskuterades ämnet vidare.
Så idésökarna övervägde 1 500 alternativ,tilldelade 364 projekt inom fysik, kemi och biologi, där de investerade lite pengar för att studera deras genomförbarhet och potentiella marknad. "Det fanns några ganska roliga projekt bland dem", påminner Yuri Koropachinsky. - Till exempel erbjöd en forskare en telefon av glädje, han hade till och med en bekräftelse från Rysslands kommunikationsministerium. Jag frågade hur det fungerar, och han svarade: "Precis som alla mobiltelefoner, bara när de börjar prata om det, är alla glada." Som ett resultat spenderades 2 miljoner dollar, 12 projekt transformerades i företaget, men fortfarande kunde ingen av dem Yuri kalla riktigt unik.
Akademiker och nanorör
2009, vid nästa möte med investerare iDirektör för International Scientific Center for Thermophysics and Power Engineering vid Institute of Thermophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences Mikhail Predtechensky kom till Novosibirsk. Vid den tiden hade han skapat teknik för IT-företag (HP, Samsung) och gasindustrin (AirProducts) i 20 år. På samma fråga om vad han kan göra svarade Mikhail: "Det är det," och föreslog att man diskuterade problemet annorlunda: "Berätta vad du vill få, så gör jag en banbrytande teknik."
Mikhail Predtechensky och Anatoly Chubais
Foto med tillstånd av OCSiAl
Som ett resultat av långa samtal, forskaren ochentreprenörerna bestämde att de behövde arbeta med omvandling av material. I december 2009, under en regelbunden konversation om projekt, sa Mikhail Predtechensky att han visste hur man skapade nanorör. Han avslöjade gärna att de är mycket lätta men hållbara och förbättrar kvaliteten på många material. Det var bara en nackdel - enkelväggiga kolnanorör erhölls i små mängder endast i laboratoriet, så de var väldigt dyra. Mikhail föreslog att producera dessa rör i industriell skala.
I februari 2010 öppnades således OCSiAl-företaget och skapade grafen-nanorör enligt metoden från Mikhail Predtechensky.
Ödesdigra svarta prickar och Chubais
Predtechensky började tillverka rör i plasmagenerator, som han också uppfann själv. Alla generatorer han tidigare arbetat med brände snabbt ut sina elektroder. Själva produktionstekniken förblir en affärshemlighet för OCSiAl. Det är svårt att klandra dem för detta - konkurrensen på marknaden är hög, och att ha unika produkter ger stora fördelar.
Plasmagenerator- en teknisk anordning i vilken plasma genereras med hjälp av elektrisk ström, och den används för att bearbeta material.
Mikhail fick idén att försöka göraflytande elektroder, eftersom vätskan inte korroderar. Han startade en båge mellan baden, där det var en smälta, metallen smälte, pölar visade sig och bågen stängdes. Nu kan generatorn med flytande elektroder fungera när som helst med vilket material som helst. Det var denna enhet som Mikhail Predtechensky använde för att skapa grafen-nanorör, vars officiella namn är SWCNT (från engelska Single Wall Carbon Nanorör).
OCSiAl-laboratorium
Foto med tillstånd av OCSiAl
Grafen anses officiellt vara öppen 2004.Pionjärerna var fysikerna Andrei Geim och Konstantin Novoselov, som fick Nobelpriset för detta. Men i själva verket skrev de om detta ämne redan på 1900-talet. 1952 erhöll fysikern och kemisten Leonid Radushkevich mikroskopiska bilder av nanorör efter syntes. Och 1977 upptäckte forskare från Institute of Catalysis of the Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences under experiment med dehydrogeneringskatalysatorer kolcylindrar under ett mikroskop. 1991 skrev den japanska fysikern Sumio Iijima om upptäckten av sådana nanorör.
Som redan nämnts en fullständig beskrivning av teknikenhålls hemligt, men den allmänna principen är följande: nanopartiklar bildas på substratet i generatorn, som flyger i en gas från kolväten (metan och liknande gaser) uppvärmd till 1000 ° C och högre. En grafen nanorör växer på varje nanopartikel. Syntesen äger rum inne i installationen.
Produktionen är patenterad. Huvudprincipen för massproduktion var att sänka priset på produkter till $ 1-2.
Flerväggiga kolnanorör syntetiserassnabbare och enklare, men deras konduktivitet, flexibilitet och styrka är mycket lägre än för enväggiga nanorör, vilket innebär att de behöver läggas till materialet i stora mängder: om en hundradels procent av enkelväggiga nanorör är tillräckliga för att förbättra materialets egenskaper, så kräver flerväggiga nanorör flera tiotals procent. Dessutom visade det sig att det är svårt att lägga till flerlagersrör till material. De är trasslar av tätt sammanflätade rör, som är svåra och dyra att lösa ur, och pulvret från ospolade rör ger inte den nödvändiga ledningsförmågan och styrkan till materialen, och lite köptes. Därför var OCSiAls konkurrenter, som producerade rör i flera lager (Bayer, Arkema och andra), tvungna att begränsa sin produktion på grund av dess olönsamhet.
Anatoly Chubais
Foto med tillstånd av OCSiAl
För syntesen av den första delen i Mikhails installationForerunner en månad kvar. Det var väldigt få av dem - några svarta fläckar på den vita bakgrunden i filtret, men ett speciellt mikroskop visade att dessa var enväggiga rör. Under de kommande två åren bidrog OCSiAl med 20 miljoner dollar till utvecklingen, men mer investeringar krävdes, och 2011 gick Yuri med ett "fläckigt" filter till chefen för Rusnano, Anatoly Chubais.
Chubais gav efter för representantens förtroendeOCSiAl. Rusnano investerade 20 miljoner dollar - det här var den första tredjepartsinvesteringen. Med hjälp av dessa investeringar byggde företaget den första syntesinstallationen, Graphetron 1.0, i grundarnas hemland Novosibirsk.
Klättrande
Att hitta köpare var en separat svårighet."Det tar mycket ansträngning och pengar", klagar företagets grundare. - Men det är nödvändigt att visa för en potentiell köpare effekten av nanorör specifikt på hans produkter. Hur gör vi det? Vi tar material, lägger till en tiotusendel av nanorör och får ett helt annat material. "
Nanorör fördelas jämnt i materialetoch skapa ett förstärkande och elektriskt ledande nätverk. Om du till exempel lägger till enväggiga nanorör i det material som litiumjonbatterier är tillverkade av, börjar det leda elektrisk ström bättre, vilket innebär att batterierna håller en laddning längre.
Det första reklamdraget var distributionen av gratisprover till tillverkare av olika material. Ett gram skickades till flera tusen ryska och utländska företag, många av dem blev intresserade och svarade. Den första CNT köptes av ett koreanskt företag för att öka styrkan hos kompositer och ledande beläggningar. OCSiAls ledning insåg att marknadsföring endast skulle vara effektivt genom att visa fördelarna med att lägga till enväggsslang till material. Granne med Graphetron öppnade företaget ett Prototyping Center, där det började producera olika material inklusive grafen nanorör.
Däck med kolvägsrör med en vägg
Foto med tillstånd av OCSiAl
Till exempel har företagets forskare utvecklat en teknikproduktion av självnivellerande golv med CNT och överlämnats gratis till tillverkningsföretag, vilket resulterar i att 80% av sådana golv i Ryssland skapas med hjälp av det. Självnivellerande golv av material till vilka enväggiga kolnanorör tillsätts har god elektrisk ledningsförmåga, dessutom förändrar nanorör inte färg på material, deras viskositet och spridbarhet, därför ökar inte materialförbrukningen vid tillverkning av självnivellerande golv.
Teknik för att skapaglasfiberrör och förstärkt asfalt. Tillsatsen av CNT till hartset från vilket glasfiber för glasfiberrör tillverkas ger materialet en volymetrisk och enhetlig ledningsförmåga, vilket minskar risken för olyckor i explosiva industrier (till exempel inom kolindustrin) och rören blir 15% starkare. Asfaltbetong tillverkad av bitumen som innehåller kolnanorör blir 67% mer motståndskraftig mot spårbildning och 67,5% mer motståndskraftig mot sprickbildning.
Till en början producerades nanorör i formenpulver, men OCSiAl-laboratorier har börjat producera koncentrat och suspensioner för enklare tillsats till material. Nu är den andra betydande produkten av OCSiAl TUBALL MATRIX-koncentrat och suspensioner som innehåller dispergerade nanorör. Det är ganska svårt att tillsätta pulver med nanorör till material och fördela det jämnt över vilket material som helst, och ojämn fördelning ger inte effekten av att lägga till CNT. Därför beslutade OCSiAl-specialister att skapa koncentrat och suspensioner med redan distribuerade nanorör. För detta ändamål utvecklades en speciell ultraljudsinstallation TUBBOX, som växelvis använder mekaniska och ultraljudsspridningsmetoder. Mekanisk dispersion ger homogena blandningar, medan ultraljudsdispergering separerar buntar av nanorör på nanoskala i enskilda objekt.
0,01% TUBALL tillsatt till materialet fördelas jämnt över sin matris och skapar ett tredimensionellt nätverk med förstärkande och elektriskt ledande egenskaper.
OCSiAl är främst marknadsorienteratlitiumjonbatterier, i vilka nanorör läggs till kiselanoder, marknaden för däck, asfaltytor, kompositer och beläggningar. Under 2019 köptes produkterna av det ryska företaget Eco Group och lades till asfalt: med hjälp av adhesiva tillsatser infördes 0,025 % nanorör i bitumen, och det sattes till asfaltbetong. En del av den federala motorvägen M4 Don har lagts med nytt material i framtiden, det är planerat att lägga vägnätet med en beläggning gjord av nanorör.>
Bland dem som redan använder TUBALL, ryskaUnicom-Service-företaget, som tillverkar polyuretanaxlar för transportband (tillsätter 0,3 % av TUBALL MATRIX-koncentratet för antistatiska egenskaper), den kinesiska tillverkaren av borrkronor för oljeriggar Orient Energy & Technology Ltd (1,7% av koncentratet läggs till gummit för statorns elasticitet i borrar), rysk tillverkare av glasbehållare "Ekran" (lägger till nanorör till vätskan för sprutning).
I Ryssland fanns det inte mer än 2% av potentialenkunder, så OCSiAl började öppna kontor i USA, Europa och Asien. Nu har företaget 600 stamkunder över hela världen, mer än 2000 företag testar nanorör, mer än 90% av produkterna exporteras.
Enhörningen och den nya eran
2019 köpte investeringsgruppen A&NN0,5% aktier och värderade verksamheten till en miljard. Tack vare detta kom OCSiAl in på listan över så kallade enhörningar - nya företag som ännu inte har övervunnit förluster, men som redan har fått en marknadsvärdering på 1 miljard dollar.
Anatoly Chubais och Yuri Koropachinsky
Foto med tillstånd av OCSiAl
Vid öppningen av Graphetron 50 sa Anatoly Chubais:”OCSiAl skapar en ny era av mänskliga material. Dessa är fantastiska egenskaper hos en enväggig kolallotrop, som när den läggs till nästan vilket material som helst ökar styrkan och de elektriska egenskaperna. Allt som har gjorts idag är bara början på den väg som den globala förnyelsen av material i den verkliga sektorn på jorden står på. När en ung entreprenör, fräck och aggressiv, närmade sig mig, tittade jag in i dessa ärliga ögon och bestämde mig för att han kunde uppnå detta. "
Företaget är för närvarande representerat i 45länder i Europa och Asien. Samtidigt öppnades huvudkontoret i Luxemburg. År 2023 avser OCSiAl att bygga en reaktor där, producera 100 ton per år, samt bygga reaktorer i alla utvecklade länder.
”OCSiAl är faktiskt ett luxemburgiskt företag, -förklarar Yuri. - För att skydda immateriella rättigheter måste du förstå engelsk lag, rikta dig till konsumenter och investerare runt om i världen. USA och Europa förbrukar 25% av vår produktion, så vi placerar vår produktion närmare huvudkonsumenten. Dessutom vill stora företag ta emot leveranser från olika länder. Därför behöver vi olika platser. "
Se även:
— Den nya mutationen av covid-19 infekterar en person 8 gånger snabbare och "ses" inte av immunsystemet
— Titta på jättehajen, som led av en lika gigantisk bläckfisk!
— En kvinnas ägg kan "välja" spermier: dess ägare har ingenting med det att göra