Руска технология: графенови нанотръби

Всяка година стотици победители в училищна олимпиада се стичаха в Академгородък. Идеята за създателя на Новосибирск Акадгородок, легендарният академик Лаврентиев, беше проста на теория и невероятно трудна за изпълнение - да събере на едно място много академични институти, мощен университет и училище, талантливи учени, модерни производствени мощности и да направи пробив във високите технологии чрез натрупана енергия. Лаврентьев успя да постигне почти всичко, с изключение на едно - високотехнологичните индустрии не се появиха в Академиродок.

Долетях до Академгородок за среща на върха по наномодифицирани материали по покана на Юрий Коропачински, моят университетски приятел, а сега президент на компанията с непреодолимото име OCSiAl. Честно казано, виждал съм различни конференции по нанотехнологии, вече съм писал за нанобръчки и нано чорапи, така че летях за Сибир с една цел - да се срещна с Юри, когото не бях виждал от двадесет години. Но двата дни, прекарани в Академгородок, значително промениха представата ми за света, в който живеем, и още повече за света, в който трябва да живеем.

Плаж в Сидни

Историята ни започна преди около десет години, когато Юрий Коропачински, изпил чаша просеко в къщата си в Сидни рано сутринта, беше на път да отиде на плажа. Предишните 15 години той беше доста успешен в бизнеса и до четиридесетгодишна възраст той и приятелите му вече имаха бизнес в дърводобивната промишленост, голям холдинг на селскостопанска техника и акции на голяма банка. Работата беше нервна и те решиха да продадат всичките си активи. И вместо 35 000 служители и постоянен финансов дефицит, те са станали хиляда пъти повече пари и хиляда пъти по-малко служители. Какво друго трябва на човек, за да може спокойно да срещне старостта? И с подобна мисъл в главата си, Юри хвърли поглед на петгодишния си син и изведнъж си помисли: „Кой ще израсне синът ми, ако сутрин види баща си с чаша просека и отиде на плажа за обяд със сърф? Това беше повратна точка за мен “, казва Юри, синът на известния дендролог Игор Коропачински. - Спомням си, че на пет години, щом снегът се стопи, баща ми се качи в колата на експедицията и потегли. И когато падна сняг, експедиционното превозно средство се върна и татко с брада през гърдите излезе. Това беше най-важното нещо, което направи за възпитанието ми. " Затова Юри реши да се върне към бизнеса. Преди това той беше силно ангажиран с управлението и управлението на половин дузина фабрики с няколко десетки хиляди хора в три страни, а сега реши да направи нещо, което не е свързано с индустриални активи. Спомняйки си научната младост в Академгородок, той реши да инвестира във високотехнологичен бизнес и купи билет до Новосибирск.

Помислих си: какво ще порасне синът ми, ако види татко сутрин с чаша просеко и до обяд отиде на плажа? Това беше повратна точка за мен.

Радостен телефон

Коропачински и неговите партньори търсили идеи и хора в институтите на сибирския филиал на Руската академия на науките. 23 академици в президиума на сибирския клон на легендарната кръгла маса Лаврентиевски организираха разпит на Юри с предубеждения. „Казах, че не се интересувам от парите на сибирския клон, не се интересувам от недвижимите имоти на сибирския клон, не се интересувам от патентите на сибирския клон“, спомня си Коропачински. - Един от академиците, седнал на подиума, саркастично каза: „А земята?“ „И земята не се интересува.“ Чух колективна въздишка на облекчение и някой каза: "И ние нямаме нищо повече." Казах: „Интересувам се от идеи.“ Реакцията беше фантастична: „А, идеи! Имаме много от тях. Вземете! “ Юри получи лиценз, а неговият екип от 2006 г. до 2009 г. лопати 23 института в Новосибирск Акадгородок, Томск, Красноярск и Иркутск. Прегледахте повече от 1500 идеи за три години. Юри и неговият екип се интересуваха от областта, в която се смятаха за компетентни: физика, химия, биология. Тъй като компанията нямаше програмисти и математици, IT секторът беше незабавно уволнен.

Схемата на работа беше структурирана по следния начин: момчетата дойдоха при директора на института и казаха: „Моля, покажете ни най-забележителните си учени“. Двама до пет души бяха поканени и зададоха само един въпрос: „Моля, кажете ми какво можете да направите сами в света?“ Или е най-доброто в света? Поне нещо. “ Ако отговорът изглеждаше някак приложим в реалния живот, бяха зададени следните въпроси. В резултат те събраха 1500 идеи. От тях бяха отпуснати 364 проекта, в които инвестираха малко пари, за да проучат всеки от тях за техническа осъществимост, необходими инвестиции и потенциален пазар. Имаше доста забавни проекти. Един учен каза, че може да направи телефон за радост. И след това извадих хартия с печата на Министерството на съобщенията на Руската федерация - върху нея Министерството потвърди, че този човек знае как да прави радостни телефони. „И как работи?“ - „Е, представете си, както всички мобилни телефони, само когато започнат да говорят по тях, всички са доволни.“

Няма изход

Така минаха три години. Юри и неговите партньори са похарчили над 2 милиона долара за предварителна работа, а от 364 проекта са отпуснати 12, които те са трансформирали в компании и са финансирани. Към този момент се стигна до разбирането, че няма да е възможно да се измъкне от инвестициите в рисков капитал точно така. 99% успешни излизания от такива инвестиционни фондове, например Силиконовата долина - е препродажба на технологии, екипи и компании на инвеститори от следващото ниво. В Русия за това трябва не само да съберете екип и да го повишите до определено ниво, но да го доведете до пълен статус, за да продадете продукта на пазара и да реализирате печалба. Почти по друг начин е невъзможно да се измъкнеш от инвестиция. Но това е задача от коренно различен мащаб. За да създадете, да съберете екип и да продадете например за три години или 15 години, за да направлявате, създавате управление, производство - това са различни задачи. И следователно, сеитбата, създаването на 50 екипа в 50 индустрии и довеждането им до компании за възрастни е нереалистично. Юри започна да търси алтернативни ходове. Освен това от 12-те избрани проекта нямаше нито един, способен да промени истински бъдещето ни. Както казва Коропачински, „разкъсвайте реалността“. И тогава той беше представен с Михаил Предтеченски, истински гений, който също живее в Академиродок.

Просто гений

Защо се срещнаха толкова късно, остава загадка - целият Академгородък познава Предтеча. Един от най-младите заблаби, любимият студент на академик Накоряков, който по време на срещата се занимаваше с високотехнологичен бизнес почти 20 години, разработвайки технологии за HP, Air Products (водещ световен производител на промишлени газове), Samsung. На Запад Михаил се нарича просто: „руски гений“. И когато Коропачински му зададе същия въпрос: „Какво можеш да направиш по-добре от всеки друг в света?“, Предтеча накратко отговори: „Това е така.“ Разговорът с Предтеча е рядко, но изключително интелектуално удоволствие. Той не само мисли много по-бързо от вас, той мисли красиво и парадоксално. И след няколко минути разговор с Коропачински, Михаил предложи да влезе от другата страна, дедуктивно: „Нека направим обратното. Разбирам моята област на експертиза. Назовете продукта, който искате да получите, и аз ще създам пробивна технология, ако това е възможно. Ако попитате дали мога да реализирам термоядрен синтез, веднага ще кажа „не“. Най-вероятно ще отговоря „да“ на всичко останало. “

погледнете отново
  • Момичета и коли: всички розови автомобили на „Моделите на годината“ Playboy 11
  • Wilson Combat: най-красивите обичайни „пушки“ 26
  • Крила за победа: плакати на британската авиация от 1940 г. 6
  • Рекламни плакати на автомобилни компании от 1910-1930 г. 12
  • Рекламни снимки на съветски трактори: "Трактороекспорт" 10
  • Рекламни снимки на съветски автомобили: Автоекспорт 12

Юри и партньорите видяха светлината в края на тунела и с ентусиазъм излязоха с такива продукти. Те бързо се съгласиха с необходимостта да се съсредоточат върху материалите, енергията и тяхната трансформация - просто няма нищо по-фундаментално. В резултат на това бяха формулирани шест идеи. Всъщност всички технологични идеи бяха формулирани от Предтеченски, останалите ги анализираха за изпълнение и перспективи като бизнес.

Много малки епруветки

„И аз също знам как да синтезирам нанотръбите“, каза Предтеченски по време на сесия за мозъчна атака. „Какво представляват нанотръбите?“, Изненада се Коропачински. Майкъл каза, че от половин век в света не се появяват нови материали. И че съвременните суперматериали са малко по-различни от обикновените. Коефициентът на якост на титан срещу стомана е в областта на трите. Коефициентът 10 просто не съществува. Въглеродните влакна с високомодулен влакно имат коефициент на якост в областта от 1, 5–1, 7 GPa, а едностенна въглеродна нанотръба - 50. И това не е всичко. Той е пет пъти по-лек от стоманата. Следователно коефициентът е 250! Стоманена част с еднаква здравина, създадена от едностенни въглеродни нанотръби, ако те са идеално комбинирани, ще бъде 250 пъти по-лека. Кола е 250 пъти по-лека, можете ли да си представите? Той ще го взриви. Четири килограмова кола.

Освен това в света няма производство на такива тръби, те се получават с лабораторни средства, а цената надхвърля върха за 150 000 долара за килограм. Този разговор се проведе през 2009 г., а през февруари 2010 г. Юрий Коропачински заедно с Олег Кирилов, Юрий Зелненски и Михаил Предтеченски създадоха компанията OCSiAl. Всички останали проекти в областта на високите технологии е решено да бъдат затворени.

Плазмен реактор

Месец по-късно баптистът в експеримента получи първите нанотръби. Имаше незначителен брой от тях, няколко черни точки върху снежнобял филтър. Но електронен микроскоп показа, че това са същите едностенни въглеродни нанотръби. И Михаил Предтеченски ги получи на своя плазмен генератор, още едно от основните му изобретения. Факт е, че плазмените генератори - плазматрони - се използват в много области. Предтеченски се сблъска с тях, когато работеше по проект с Air Products. Мощните плазматирони не можеха да работят дълго време дори в инертен газ - електродите изгориха. От десетилетия учените и технолозите се опитват да създадат електроден материал, който да "стои", но нищо не се случва - времето за изпълнение се измерва за секунди. Когато Михаил говори, всичко изглежда просто: „Помислих си, защо електродите трябва да са твърди? Ще ги направя течни. Две вани с стопилка, а между тях пусна дъга. Дъгата се запалва, твърдият метал се разтопява първоначално и се получават две метални локви, върху които дъгата се затваря. Течността не е обект на ерозия. Направих такава машина, която може да работи вечно, във всяка среда, с всякаква сила. "

Конвенционалните плазматрони работят на инертен газ, тъй като ерозията на електродите е пропорционална на химическата активност и температурата. Например във водни пари те се унищожават моментално. Но дори можете да въведете хлор в предтеченския плазматрон - всъщност това е плазмохимичен реактор. Много металургични и химични процеси могат да бъдат променени фундаментално. Михаил дълго време се опитваше да прикрепи изобретението си, срещна се с олигарси, дори се опита да направи реактор върху него, за да унищожи супертоксичните отпадъци. „Ключовият момент беше срещата ни с Юри“, спомня си той. - Оказа се един и същи човек. От една страна, представител на голям бизнес с пари, от друга - син на академик, с нашето класическо образование. Те бързо намериха общ език с него. Точно преди срещата ни бях на изложението в Руснано и внимателно разгледах какво може да се направи с нанотръбите. От момента на откриването им ги последвах, но не знаех защо са. И когато видях как влизат в материалите, разбрах, че те имат фантастично бъдеще. "

От десетилетия учените и технолозите се опитват да създадат електроден материал, който да "стои", но нищо не се случва - времето за изпълнение се измерва за секунди. "Чудех се защо електродите трябва да са твърди."

Графенови нанотръби

Ако търсите в Интернет, се оказва, че въглеродните нанотръби в индустриален мащаб се произвеждат не само в Новосибирск. Разликата е в един малък детайл - еднокамерните нанотръби се правят в Академгородок, а в останалата част от света са многостенни. И тази разлика е основна. „Многостенната тръба е тръба, „ навита “от графит - обяснява популярно Юрий Коропачински, - а едностенната тръба е направена от графен. Ако графенът беше открит по-рано от нанотръбите, те биха се нарекли графен. Това са различни материали с напълно различни свойства. Между тях има същата разлика като диаманта и въглищата, въпреки че и двете се състоят от въглерод. Многостенната нанотръба е маркетингова измама. Изглежда, че имаме много подобен продукт, но малко по-дебел от стената. Правилно е да се каже графен и графит. Правим тръбна модификация на графен, от един атомен слой. И не го правят. Не само това, че в някои режими нашият реактор синтезира графен, но засега не виждаме пазарни ниши, в които графенът е по-добър от нанотръбите. Веднага след като видим, ние ще бъдем първите в света, които пуснаха индустриална партия. "

Промишлената партида графенови нанотръби в OCSiAl обаче не дойде скоро. От 2009 г. до 2012 г. в проекта бяха вкарани 20 милиона долара, изграждайки 11 прототипа. И след това Коропачински взе филтрите с черни точки нанотръби и полетя до главата на Руснано Анатолий Чубайс. Анатолий Борисович ги погледна внимателно и каза една дума: "Впечатляващо." След пауза той добави: „Искате ли да изградите реактор? Колко ще произвеждате? Тон годишно? Знаете ли, че Bayer миналия месец пусна реактор с капацитет от 500 тона многостенни тръби годишно? " Коропачински отговори: „Знам и какво? Ще затвори след три години. " Разказвайки тази история, тук Юри започва да се смее: „И знаете, месец след месец, три години по-късно, Байер затвори своя реактор. Защото никой не се нуждае от многостенни тръби. "

Чубайс вярваше на арогантните предприемачи от Сибир, а Руснано инвестира 20 милиона долара в проекта, превръщайки се в първия външен акционер на компанията. Казват, че това е най-добрата инвестиция на държавна компания. На въпроса защо OCSiAl е бил нужен на Руснано, ако инвеститорите са имали свои пари (в момента в OCSiAl са инвестирани над 150 милиона долара), Коропачински обяснява: мащабът на проекта е такъв, че на определен етап инвеститорите все още ще се нуждаят от него. Когато изградите компания със собствени пари, получавате семейна компания. Инвеститорите не идват в семейната компания, управлението, системата за вземане на решения, изискванията за управление са подредени по различен начин в семейната компания. За да може една компания да стане публична - и само публични компании да поемат света - тя трябва да бъде изградена различно от самото начало. И от самото начало се научете да вземате предвид мнението на външен инвеститор. RUSNANO в това отношение е идеален вариант.

Graphetron 1.0

С парите на Руснано е построен първият индустриален научноизследователски реактор Graphetron 1.0 в Новосибирския академичен парк - по-успешен аналог на Сколково. Миналата година реакторът синтезира 1250 кг едностенни въглеродни нанотръби (SWCNT) под търговското наименование TuballTM. През 2016 г. имаше четири тона, тази година трябва да произведе от седем до десет тона. И през стената е в ход изграждането на вече индустриалния Graphetron 50, който е проектиран, както подсказва името, на 50 тона годишно. Много или малко?

Преди пускането на Graphetron 1.0 световната цена на SWCNT беше 150 000 долара за килограм. „Леле, купи се тон за 150 милиона долара! И можем да продадем сто пъти по-евтино. Това е каква линия се редят на входа! - разтрива ръцете си Коропачински. - Но мисля, че всички агенции са били грешни и грешни. Мисля, че търговските продажби преди появата ни не бяха никъде и никога. Имаше малки партита за изследователски цели. Купиха го като кокаин в грамове. " Например НАСА се опита да приложи този материал върху спътници, но не можа да стартира проекта, тъй като не можеше да намери доставчик за 100 кг годишно. Той просто не беше в природата.

Преди няколко години световният пазар на едностенни нанотръби потенциално се оценява на 10 тона годишно, но с всяка изминала година оценката се увеличава значително. Ако преди две години OCSiAl го оценяваше на 145 000 тона, сега е повече от 500 000 тона. „Виждам потенциал за растеж на компанията през последните десет години хиляди пъти“, казвайки тази фраза, Юри става сериозен. „Днес ние сме единствените производители в света.“

Обхватът на приложение на графеновите нанотръби се разширява бързо. В самото начало OCSiAl разчиташе на пазара на литиево-йонни батерии, композити от въглеродни влакна и производството на гуми - би било логично да отидем в онези области, където преди това се използват други форми на въглерод. Това, което може да бъде направено от аморфен въглерод от нанотръби, ще се окаже стотици пъти по-добре. Например добавянето на около 0, 01% от едностенни нанотръби към електродите на литиевите батерии увеличава капацитета им с 20%. Но нови приложения се появяват пред очите ни. Съвсем наскоро проф. Орбах от университета в Бар-Илан, Израел спаси почти цяла индустрия - пазарът на киселинно-оловни батерии с обем над 38 милиарда долара годишно. Факт е, че в близко бъдеще всички производители на автомобили ще бъдат принудени да инсталират системи за старт-стоп в автомобилите, което значително ще увеличи изискванията за броя цикли на зареждане-заряд - от сегашните 300 за съществуващи батерии до 800. Сега това е възможно само с литиева технология. Так вот, Орбах разработал технологию добавления одностенных нанотрубок, которая увеличивает количество этих циклов у свинцовых аккумуляторов от 600 до 900. И подобных примеров сотни.

Ещё несколько лет назад мировой рынок одностенных нанотрубок потенциально оценивался в 10 тонн в год, но с каждым годом это число возрастает на порядки. Если два года назад по данным OCSIAL это было 145 000 тонн, то сейчас — более чем 500 000. «Я вижу потенциал роста компании за десять лет в тысячу раз».

В этом году OCSiAl провела переговоры с 2500 потенциальными клиентами — по 10 встреч в день. Сейчас офисы компании работают в Люксембурге, Тель-Авиве, Сеуле, Мумбае, Гонконге, Шэньчжэне, Огайо, есть представители в Малайзии, Германии, Великобритании, Австралии и Японии. В ближайшие годы компания собирается строить свои реакторы на всех континентах и во всех развитых странах. Мало того, они имели эту возможность с самого начала. Тогда почему современное производство находится в Академгородке? «Потому что тут Предтеченский, — улыбается Коропачинский, — и потому, что пока у нас работает исследовательский реактор. На «Графeтроне» мы проводим фундаментальные физические исследования, и у нас работают академик, профессора, доктора и кандидаты наук. Академгородок — идеальное место для таких исследований. Почему мы синтезировали в этом году 4 т трубок, а не 7? Потому что половину времени реактор работал в исследовательском режиме. Это мощная научная установка. Ну и как побочный эффект, она синтезирует 98% трубок в мире».

Секретные материалы

В помещении, где стоит Graphetron 1.0, строжайше запрещено фотографировать. «Даже у меня нет селфи рядом с реактором, — смеется Коропачинский. — Мало того, на Graphetron нельзя даже посмотреть — когда я захожу в помещение, он занавешен черной материей, как камень в Каабе. Исключение не делается даже для университетского друга. Такой секретности я не видел даже на военных заводах». Поэтому логичен вопрос, как OCSiAl собирается защищать свои технологии. «У OCSiAl зонтичный патент», — говорит Юрий. Когда у изобретения нет принципиальной особенности, то пытаются выдумать странную конструкцию, запатентовав, например, режим синтеза или катализатор. Любой такой патент обязательно будет обойден — невозможно по ста параметрам все закрыть. Классический пример: в СССР были изобретены суда на воздушной подушке, и в патенте были указаны углы атаки. Тут же вышел английский патент, в котором были запатентованы все остальные углы атаки. «Знаете, как звучит патент швейной машинки «Зингер», который никогда не был обойден? — смеется Коропачинский. — «Иголка с ушком спереди». Все. Нельзя сделать швейную машинку без такой иголки. Вот у нас такой патент. Если грубо, то он звучит так: «Любым мыслимым и немыслимым способом создаешь истинную наночастицу, которая летит в потоке любого углеводородного газа в любых режимах и на ней растет одностенная трубка». Если да, то наш патент, если нет, то нет. Это значит, что мы можем не раскрывать ничего: ни катализаторы, ни способ изготовления, ни режимы». «А кто придумал патент?» — спрашиваю я. «Конечно, Предтеченский, — я заражаюсь смехом Коропачинского, — а кто еще на планете мог придумать такой патент?!».

Статья «Огонь, вода и нанотрубки» опубликована в журнале «Популярная механика» (№1, Январь 2017).

Препоръчано

Може ли мотоциклетният шлем да спре куршум?
2019
Най-високият небостъргач в Западна Европа ще бъде построен в датския град
2019
Хеликоптер - Кола - Робот: Трансформатор
2019