OCSiAl— єдина компанія, яка володіє технологією промислового синтезу графенових, що масштабується.
У Новосибірську знаходяться виробничі потужності та науково-дослідна база компанії, а також центр прототипування матеріалів та технологій на базі графенових нанотрубок – TUBALL CENTER.
Сьогодні OCSiAl - це глобальна компанія,що оперує на всіх континентах. Регіональні відділення відкриті в Європі, США, Кореї, Китаї (Шеньчжень, Шанхай), Гонконгу та Росії, представництва – у Мексиці, Ізраїлі, Японії, Індії, Австралії, Німеччині та Малайзії. Окрім власних офісів та представництв, OCSiAl має партнерів та дистриб'юторів у 45 країнах. В OCSiAl працюють понад 450 співробітників із 16 країн світу. В R&D компанії працюють понад 100 учених.
Фото надано OCSiAl
Від 500 кілограм до 75 тоннам
Одностінні вуглецеві нанотрубки застосовуються привиготовленні літій-іонних батарей мобільних телефонів і інших гаджетів, гнучких сенсорних дисплеїв, шин і інших автомобільних деталей, наливних підлог, спортивних снарядів, акумуляторів для електромобілів і багато чого іншого. Можна навіть сказати: розмір маленький, але присутність широке. Такі нанотрубки в п'ять разів легше міді, в 100 разів міцніший за сталь, витримують температуру до 1 000 ° C і при додаванні навіть в самих невеликих пропорціях покращують характеристики матеріалу. Наприклад, якщо додати 0,001% одностінних нанотрубок в бетон, він відразу стане міцніше на 50%.
У 2013 році компанія OCSiAl запустила свою першуустановку для таких графенових нанотрубок під назвою Graphetron 1.0. Бренд отримав назву TUBALL. За рік установка синтезувала вже 500 кг нанотрубок, а до 2019 року виробництво досягло 25 тонн на рік.
Будівництво другої установки Graphetron 50почалося в 2016 році. У 2019 вона працювала в тестовому режимі і тільки зараз вийшла на виробничу потужність в 50 тонн. Тепер OCSiAl може виробляти 75 тонн одностінних нанотрубок з графена щорічно. Обсяги виходять колосальні, особливо якщо порівнювати із зарубіжними спробами виробництва графенових нанотрубок. Але не все так просто - є свої підводні камені, що пояснюють, чому у конкурентів нічого не вийшло.
графенові нанотрубки- це алотропна модифікація вуглецю,являє собою згорнуті в циліндр листи графена товщиною в один атом, при цьому трубки мають особливу міцність і гнучкість. Їх синтезують в установках трьома способами:
- використовуючи графітові електроди;
- за допомогою випаровування лазером графітової мішені;
- шляхом хімічної реакції газів - вуглецевмісного та допоміжного.
Застосовуються в мікроелектроніці, при виготовленні пластмас, автомобільних деталей і в багатьох інших матеріалах.
вуглецеві нанотрубки
Фото: wikipedia.org
Спробу створити масове виробництво нанотрубокз графена однією з перших зробила німецька фармацевтична фірма Bayer. Пілотна установка, яка виробляє 60 тонн на рік, заробила в 2007 році, а в 2010 році відкрилося повне виробництво, планувалося випускати 500 тонн щорічно. Трубки синтезували шляхом каталізу з вуглець газу при високих температурах, але виходили лише багатостінні - НЕ графенові, а графітові трубки. Графіт не був таким міцним і гнучким, як графен, а розділяти трубки на шари було складно і дорого, тому продукція Bayer не користувалася великим попитом, і в 2013 році фірма закрила проект.
Французька компанія Arkema планувалавиробляти 400 тонн нанотрубок щорічно, китайська CNano - 500 тонн. Близько 40 організацій в світі намагалися відкрити масове виробництво, але отримувати в кожному випуску саме одностінні трубки їм не вдавалося.
В даний час їх виробляє ще японська компанія Zeon, але вона випускає близько тонни трубок на рік і продає по $ 10 за кілограм.
За словами Юрія Коропачінского, матеріал схожий налипку чорну павутину. Він в 10 разів важчий за повітря і в 100 разів легший за воду. Його потрібно особливим способом не тільки синтезувати, але і транспортувати. Установка не просто реактор, а завод-робот, самостійно виконує всі операції. Готовий подрібнений матеріал відправляється в окрему ємність, вона знаходиться в кінці циклу.
Країна ідей, телефон щастя і $ 2 млн
В середині 2000-х Юрій Коропачінскій вирішиввідпочити від своїх численних бізнес-проектів, продав всі свої активи і поїхав жити до Австралії. Отриманих коштів вистачало, щоб не працювати і безбідно жити, але в 2006 році він вирішив повернутися в бізнес, тому що подумав: непрацюючий батько - поганий приклад для сина.
Юрій Коропачінскій— співзасновник та президент OCSiAl.До початку своєї бізнес-кар'єри брав участь у наукових дослідженнях у галузі біофізики, працюючи у Сибірському відділенні Академії наук СРСР. Свою першу венчурну компанію створив на початку 90-х років. Після успішного виходу одного зі своїх інвестиційних проектів у 2004 році (виробник сільськогосподарської техніки з 20 тис. співробітників та оборотом у $230 млн) сформував компанію «СМ.Груп», яка інвестувала у перспективні високотехнологічні стартапи, а з 2012 року зосередилася на вуглецевих наноматеріалах, що призвело до створення компанії OCSiAl.
Коропачінскій зібрав своїх ділових партнерів поколишнім проектам - Юрія Зельвенська і Олега Кирилова - і відправився до Новосибірська. Йому хотілося зайнятися інвестуванням бізнесу, пов'язаного з високими технологіями. Беручи участь в засіданні РАН, Юрій оголосив, що шукає оригінальні ідеї.
Юрій Коропачінскій
Фото надано OCSiAl
Однак до остаточної ідеї командапідприємців йшла три роки. Майбутні творці OCSiAl зустрічалися з ученими з 23 НДІ Новосибірська, Томська, Красноярська та Іркутська. Звертаючись в кожен інститут, команда просила керівництво організувати зустріч з вченими, у яких були найоригінальніші винаходи. На цих зустрічах бізнесмени запитували: що ви вмієте робити краще за всіх або що більше не може робити ніхто? Якщо на це питання було конкретну відповідь, тему обговорювали далі.
Так шукачі ідей розглянули 1 500 варіантів,виділили 364 проекту з фізики, хімії та біології, в які вклали трохи грошей, щоб вивчити їх достовірність, і потенційний ринок. «Були серед них і досить кумедні проекти, - згадує Юрій Коропачінскій. - Наприклад, один вчений запропонував телефон радості, у нього навіть було підтвердження від Міністерства зв'язку РФ. Я запитав, як це працює, а він відповів: "Так, як всі мобільні телефони, тільки коли по нього починають говорити, всі щасливі" ». В результаті було витрачено $ 2 млн, в компанії перетворено 12 проектів, але все ж жоден з них Юрій не міг назвати по-справжньому унікальним.
Академік і нанотрубки
У 2009 році на чергову зустріч з інвесторами вНовосибірську прийшов директор Міжнародного наукового центру з теплофізики та енергетики Інституту теплофізики Сибірського відділення РАН Михайло Предтеченський. На той час він уже 20 років створював технології для ІТ-компаній (HP, Samsung) і газової промисловості (AirProducts). На те ж питання про те, що він вміє робити, Михайло відповів: «Все», і запропонував обговорити проблему інакше: «Скажіть, що хочете отримати, а я зроблю проривних технологію».
Михайло Предтеченський і Анатолій Чубайс
Фото надано OCSiAl
В результаті довгих розмов вчений іпідприємці вирішили, що потрібно працювати з перетворенням матеріалів. У грудні 2009 року під час чергової розмови про проекти Михайло Предтеченський сказав, що знає, як створити нанотрубки. Він охоче розповів, що вони дуже легкі, але міцні, і покращують якість багатьох матеріалів. Був лише один мінус - одностінні вуглецеві нанотрубки в малій кількості отримували тільки в лабораторії, тому коштували вони дуже дорого. Михайло запропонував виробляти ці трубки в промисловому масштабі.
Так, в лютому 2010 року була відкрита компанія OCSiAl, що створює графенові нанотрубки за методикою Михайла Предтеченского.
Доленосні чорні точки і Чубайс
Предтеченський почав робити трубки у плазмовомугенераторі, який також винайшов сам. У всіх генераторів, з якими раніше працював, швидко згоряли електроди. Сама технологія виробництва залишається комерційною таємницею OCSiAl. Важко їм дорікнути — конкуренція на ринку висока, а володіння унікальною продукцією приносить великі бенефіти.
плазмовий генератор- технічний пристрій, в якому за допомогою електричного струму утворюється плазма, а вона застосовується для обробки матеріалів.
Михайлу прийшла в голову думка спробувати зробитирідкі електроди, тому що рідина не піддається корозії. Він пустив дугу між ваннами, в яких був розплав, метал розплавився, вийшли калюжки, і дуга замкнулася. Тепер генератор з рідкими електродами міг працювати будь-який час з будь-яким матеріалом. Саме цей пристрій Михайло Предтеченський використовував, щоб створити графенові нанотрубки, офіційна назва яких SWCNT (від англ. Single Wall Carbon Nanotubes - «одностінні вуглецеві нанотрубки» - «Хайтек).
лабораторія OCSiAl
Фото надано OCSiAl
Офіційно графен вважається відкритим в 2004 році.Першовідкривачі - фізики Андрій Гейм і Костянтин Новосьолов, які за це отримали Нобелівську премію. Але насправді про цю речовину писали ще в XX столітті. У 1952 році фізико-хімік Леонід Радушкевіч отримав мікроскопічні знімки нанотрубок після синтезу. А в 1977 році вчені Інституту каталізу Сибірського відділення АН СРСР під час експериментів з каталізаторами дегидрирования виявили під мікроскопом циліндрики вуглецю. У 1991 році про відкриття подібних нанотрубок писав японський фізик Суміо Іїдзіма.
Як вже говорилося, повний опис технологіїзберігається в секреті, але загальний принцип такий: на підкладці в генераторі утворюються наночастинки, які летять в розігрітому до 1 000 ° C і вище газі з вуглеводнів (метан і подібних газах). На кожній наночастинок зростає графенову нанотрубка. Синтез відбувається всередині установки.
Виробництво запатентовано. Основним принципом масового виробництва стало зниження ціни продукції до $ 1-2.
Багатостінні вуглецеві нанотрубки синтезуютьсяшвидше і простіше, але їх провідність, гнучкість і міцність набагато нижче, ніж у одностінних, а значить, їх потрібно додавати в матеріал у великих кількостях: якщо для поліпшення властивостей матеріалу вистачає сотих часток відсотка одностінних нанотрубок, то багатостінних потрібно кілька десятків відсотків. До того ж виявилося, що додавати багатошарові трубки в матеріали складно. Вони являють собою клубки з туго переплетених трубок, розплутувати які складно і дорого, а порошок з нерозмотаний трубок не надає матеріалам потрібну провідність і міцність, і його закуповували мало. Тому конкуренти OCSiAl, що виробляють багатошарові трубки (Bayer, Arkema і інші), змушені були згорнути своє виробництво через його нерентабельність.
Анатолій Чубайс
Фото надано OCSiAl
На синтез першої порції в установці МихайлаПредтеченского пішов місяць. Їх вийшло зовсім небагато - кілька чорних цяток на білому тлі фільтра, але спеціальний мікроскоп показав, що це і є одностінні трубки. У наступні два роки OCSiAl внесла $ 20 млн в розробку, але потрібні були більш об'ємні інвестиції, і в 2011 році Юрій з «плямистим» фільтром відправився до глави Роснано Анатолію Чубайсу.
Чубайс здався перед упевненістю представникаOCSiAl. Роснано інвестувала $20 млн – це були перші сторонні інвестиції. На ці вкладення компанія побудувала першу установку, що синтезує Graphetron 1.0 на батьківщині засновників в Новосибірську.
сходження
Окремою складністю було знайти покупців.«На це йде багато зусиль і грошей, - скаржиться засновник компанії. - Але необхідно демонструвати потенційному покупцеві ефект нанотрубок конкретно на його продукції. Як це робимо? Беремо матеріал, додаємо одну десятитисячний частку нанотрубок і отримуємо зовсім інший матеріал ».
Нанотрубки рівномірно розподіляються в матеріаліі створюють армирующую і електропровідну мережу. Наприклад, якщо додати одностінні нанотрубки в матеріал, з якого роблять літій-іонні акумулятори, він починає краще проводити електричний струм, а значить, акумулятори довше тримають заряд.
Першим рекламним ходом була розсилка безкоштовнихзразків виробникам різних матеріалів. Було розіслано по одному граму в кілька тисяч російських і зарубіжних компаній, багато зацікавилися і відгукнулися. Першою CNT купила одна корейська компанія для збільшення міцності композитів і проводять покриттів. Керівництво OCSiAl зрозуміло, що просування буде ефективним, тільки якщо показувати, який результат дає додавання одностінних трубок в матеріали. По сусідству з Graphetron компанія відкрила Центр прототипування, де почала виробляти різні матеріали з включенням графенових нанотрубок.
Покришка з використанням одностінних вуглецевих трубок
Фото надано OCSiAl
Наприклад, вчені компанії розробили технологіювиготовлення наливних підлог з CNT і безкоштовно передали її компаніям-виробникам, в результаті по ній створюється 80% таких підлог в Росії. Наливні підлоги з матеріалів, в які додані одностінні вуглецеві нанотрубки, мають гарну електропровідністю, до того ж, нанотрубки не змінюють колір матеріалів, їх в'язкість і розтікання, тому витрата матеріалів при виготовленні наливних підлог не збільшується.
Аналогічно розроблені технології створеннясклопластикових труб і зміцненого асфальту. Додавання CNT в смолу, з якої виробляється скловолокно для склопластикових труб, додає матеріалу об'ємну і рівномірну провідність, що знижує ризик аварій на вибухонебезпечних виробництвах (наприклад, у вугільній промисловості), і труби стають міцнішими на 15%. Асфальтобетон з бітуму, що містить вуглецеві нанотрубки, стає стійкішим до утворення колії на 67%, а до утворення тріщин - на 67,5%.
Спочатку нанотрубки випускалися у виглядіпорошку, але лабораторії OCSiAl почали виготовляти концентрати та суспензії для більш простого додавання до матеріалів. Тепер другий значущий продукт OCSiAl - концентрати та суспензії TUBALL MATRIX, що містять дисперговані нанотрубки. Додавати до матеріалів порошок з нанотрубками і рівномірно розподіляти його за будь-яким матеріалом досить складно, а нерівномірний розподіл не дасть ефекту від додавання CNT. Тому фахівці OCSiAl вирішили створювати концентрати та суспензії з уже розподіленими нанотрубками. Для цього було розроблено спеціальну ультразвукову установку TUBBOX, яка по черзі застосовує механічний та ультразвуковий способи диспергації. Механічна диспергація виробляє гомогенні суміші, а ультразвукова розділяє пучки нанотрубок на нанорівні окремі об'єкти.
0,01% TUBALL, доданих в матеріал, рівномірно розподіляється по його матриці і створює тривимірну мережу з армуючими і електропровідними властивостями.
OCSiAl насамперед орієнтується ринкулітій-іонних батарей, в кремнієві аноди яких додаються нанотрубки, ринок шин, асфальтових покриттів, композитів та покриттів. У 2019 році продукцію закупила російська компанія «Еко Груп» та додала до асфальту: за допомогою адгезійних присадок 0,025% нанотрубок було введено в бітум, а він доданий до асфальтобетону. Новим матеріалом викладено ділянку федеральної траси М4 «Дон», надалі проектується укладання дорожньої мережі покриттям з нанотрубок.
Серед тих, хто вже використовує TUBALL, російськапідприємство "Уніком-Сервіс", що випускає поліуретанові вали для конвеєрних стрічок (0,3% концентрату TUBALL MATRIX додає для антистатичних характеристик), китайський виробник бурильних свердлів для нафтових вишок Orient Energy & Technology Ltd (1,7% концентрату додає в каучук для пружності статора в свердлах), російський виробник склотари «Екран» (додає нанотрубки рідину для напилення).
У Росії знайшлося не більш як 2% потенційнихклієнтів, тому OCSiAl почала відкривати підрозділи в США, Європі та Азії. Зараз у компанії 600 постійних клієнтів по всьому світу, понад 2 000 компаній тестують нанотрубки, більше 90% продукції експортується.
Єдиноріг і нова ера
У 2019 році інвестиційна група A&NN купила0,5% акцій та оцінила бізнес у мільярд. Завдяки цьому OCSiAl увійшла до списку так званих єдинорогів — нових компаній, які ще не подолали збитки, але вже отримали ринкову оцінку $1 млрд.
Анатолій Чубайс і Юрій Коропачінскій
Фото надано OCSiAl
На відкритті Graphetron 50 Анатолій Чубайс сказав:«Компанією OCSiAl створюється нова ера матеріалів людства. Це фантастичні властивості одностінного вуглецевого алотропія, який дозволяє при добавках чи не до будь-яких матеріалів збільшувати міцність і електричні властивості. Все те, що сьогодні зроблено, - лише початок шляху, на якому стоїть глобальне оновлення матеріалів в реальному секторі на земній кулі. Коли до мене підійшов молодий підприємець, нахабний і агресивний, я подивився в ці чесні очі і вирішив, що він може цього домогтися ».
В даний час компанія представлена в 45країнах Європи та Азії. При цьому головний офіс відкрили в Люксембурзі. До 2023 року OCSiAl намір побудувати там реактор, який випускає 100 тонн в рік, а також будувати реактори в усіх розвинених країнах.
«OCSiAl насправді люксембурзька компанія, -пояснює Юрій. - Щоб захищати інтелектуальну власність, необхідно розуміти англійське право, орієнтуватися на споживачів і інвесторів у всьому світі. США і Європа споживають 25% нашої продукції, тому ми розміщуємо виробництво ближче до основного споживача. Крім того, великі компанії хочуть отримувати поставки з різних країн. Тому нам необхідні різні локації ».
Читайте також:
- Нова мутація COVID-19 заражає людину в 8 разів швидше і її не «бачить» імунітет
- Погляньте на гігантську акулу, яка постраждала від не менш гігантського кальмара!
— Жіноча яйцеклітина вміє «вибирати» сперматозоїди: її володарка тут ні до чого