УНТ — всему голова
Писалось об этом не то чтобы давно, но и не в этом году. Речь пойдет об углеродных нанотрубках.
Дня начала стоит напомнить о том, что это и с чем его едят.
Углеродные нанотрубки представляют собой цилиндрические молекулы, состоящие из свернутых листов графена. Это самые жесткие и прочные материалы, которые были синтезированы. Они обладают уникальными электрическими и тепловыми свойствами. Эти нанотрубки могут иметь множество применений: от электроники до материаловедения.
В этом году произошло уникальное событие, и не где-то там, а у нас, в России. В новосибирском Академгородке заработала на полную мощность промышленная установка Graphetron 50, единственная в мире производящая графеновые нанотрубки в промышленном масштабе.
Каждую секунду Graphetron 50 способна производить 600 000 000 км нанотрубок – а это расстояния от Земли до Солнца. Графеновые нанотрубки обладают уникальными физическими свойствами: невероятной прочностью, гибкостью, высокой электропроводностью, устойчивостью к высоким температурам, рекордным соотношением длины к диаметру и большой площадью поверхности, а также химической инертностью – и при этом совместимы практически со всеми материалами. Эти уникальные качества делают нанотрубки единственным универсальным аддитивом, улучшающим удельные свойства большинства известных материалов. Добавление всего 0,05% нанотрубок в пластики, резину, бетон или металл дает увеличение прочностных характеристик на 20–30%, а то и в несколько раз. Незаменимы они и при производстве современных аккумуляторов, электроники и во многих других отраслях промышленности. Не зря их называют материалом XXI века.
OCSiAl — единственная компания, владеющая масштабируемой технологией промышленного синтеза графеновых нанотрубок, их крупнейший в мире производитель. В ноябре 2013 года, после создания 11 прототипов, начинает работу первая промышленная установка по синтезу нанотрубок Graphеtron 1.0, установленная в Центре наномодифицированных материалов технопарка новосибирского Академгородка. В 2015 году установка синтезировала 1250 кг одностенных углеродных нанотрубок, что превысило весь объем этого материала, произведенного с момента его открытия в 1991 году. Сегодня научно-исследовательский реактор Graphetron 1.0, изначально рассчитанный на производство тонны трубок, синтезирует 25 т в год.
Защита там, похоже, очень серьезная, можно сказать что-то из области фантастики. Если в зону входит человек, не имеющий доступа к производству, реактор автоматически закрывается непрозрачным саркофагом. Даже у основателей компании нет фотографий на его фоне.
Как говорит основатель компании Юрий Коропачинский, предельный коэффициент масштабирования в химической промышленности – 6, за редким исключением – 8. Уже Graphetron 1.0 показал коэффициент выше 10. Поэтому 50 т на Graphetron 50 – это самое начало. Изменилась и технология производства: если Graphetron 1.0 компания запускала год, то Graphetron 50 заработал сразу – невиданный результат при технологиях такой сложности. Одна из основных проблем – трудность протекания каталитических реакций на таких площадях: один грамм нанотрубок имеет площадь поверхности 1500 м2, а одновременно в реакторе Graphetron 50 находятся десятки килограммов трубок. До сих пор эта задача считалась неразрешимой.
Интересно, что результатом таких реакций является падение себестоимости продукции. Поэтому с ростом размера Graphetron материал становится дешевле, но при этом качество только улучшается. По мере увеличения реактора в конечных графеновых трубках все меньше металлических частиц. И если на первом графетроне сначала синтезировали трубки 75%-ной чистоты, потом 80%-ной, то на новом реакторе получается 85% и выше – компания вплотную подошла к рекордной 90%-ной чистоте.
Совокупная производительность двух установок составляет 75 т в год, и это только начало: Graphetron 50 в ближайшие годы станет стандартной установкой, которую OCSiAl планирует строить в разных точках мира, чтобы наращивать объемы производства на тех рынках, где находятся наши потребители, в первую очередь в Азии и Европе.
Также хотелось бы сказать о том, что нанотрубки образуются и в природе — при неполном горении углерода, поэтому на пепелищах лесных пожаров можно найти тысячи тонн нанотрубок.
Следы графеновых нанотрубок найдены в дамасской стали, а также в древней китайской туши.
P.S.: Аппарат находится в России ,что не может не радовать, ведь компания OCSiAl – люксембургская.
P.P.S.: Видите что-то интересное в названии компании?