"Rusija je pobijedila Japan u razvoju visokotehnoloških sirovina." Nakon čitanja ove fraze, mogu se sumnjičiti za krivotvorenje. Industrija sirovina važno je područje u kojem je Japan do danas vrlo konkurentan. Postoje uglavnom negativne kritike o ruskim sirovinama, ali u proizvodnji jednog materijala Rusija nas je ipak uspjela zaobići “, piše Kotaro Watanabe.
Rusija je porazila Japan u razvoju visokotehnoloških sirovina …
Nakon čitanja ove fraze, mogu se sumnjičiti za krivotvorenje. Industrija sirovina važno je područje u kojem je Japan do danas vrlo konkurentan. Mnogi japanski proizvodi nalaze se na vrhu svjetske ljestvice: čelik visoke čvrstoće, ugljična vlakna, legirani čelik i tako dalje.
U isto vrijeme, kao i za rusku industriju sirovina, visokokvalitetni proizvodi su rijetki: titanijum se može nazvati nenaprijed, ali uglavnom ima loše ocjene.
Na primjer, ruski pocinčani lim, koji se koristi u automobilskoj industriji, ne može se usporediti s japanskim. Doista, ruski metal je jednostavno premazan slojem cinka. Ako ga malo savijete, onda cink ostavlja. Problem nije samo cink. Debljina listova se ne održava; također ima mnogo nečistoća u metalu.
Iz takvog lima nije moguće napraviti visokokvalitetni proizvod. U Rusiji je potpuno nerealno postići japansku kvalitetu. Jedan od razloga je slab kapacitet sirovinske industrije.
No, što se tiče razvoja ugljikovih nanocjevčica koje povećavaju performanse litij-ionskih baterija koje se koriste u električnim vozilima, čini se da su ruski proizvodi doista zaobišli japanske.
Ugljične nanocjevčice postale su dugoočekivani novi materijal visokog kapaciteta i gustoće.
Promotivni video:
Ipak, ovaj je materijal bio vrlo skup: nekoliko desetaka tisuća jena po gramu; deset puta skuplje od sirovog zlata. Bilo je nemoguće napraviti proizvode od takvog materijala po prihvatljivoj cijeni, tako da nitko nije mogao naći namjenu za to.
I odjednom, ruska podružnica Oksial-a (OCSiAl) razvila je metodu za proizvodnju ugljikovih nanocjevčica po cijeni od 300 jena po gramu. Doista, stvoren je logistički sustav i prodaja je započela po navedenoj cijeni.
Što su ugljikove nanocjevčice
Ugljikove nanocjevčice su cijevi molekularne veličine, namotane od ugljikovih atoma.
Kao što se može vidjeti iz ugljičnog kristala, ugljikov atom ima snažne interatomske veze zbog kojih materijal ima takva fizička svojstva kao što su čvrstoća i tako dalje.
Ugljikove nanocjevčice mogu izdržati struje tisuću puta veće od bakrenih; imaju toplinsku provodljivost oko sedam puta veću od bakra; njihova snaga je 8 do 80 puta veća od ugljičnih vlakana.
Kao što ime sugerira, ove cijevi su nano veličine, pa nema koristi sami. No, kako imaju napredna fizička svojstva, njihovo dodavanje može poboljšati performanse završnog materijala.
Na primjer, ako dodate ugljikove nanocjevčice u plastiku, one mogu provoditi električnu energiju.
Budući da se dodaje vrlo malo, prozirna plastika ostaje prozirna. Izgleda kao obična plastika, ali provodi struju.
Trenutno se najveća očekivanja odnose na poboljšanje performansi akumulatora druge generacije električnih vozila. Ugljične nanocjevčice dobro provode struju. Dugi su i nisu vrlo široki. Cijevi tvore međusobne veze koje olakšavaju stvaranje cjevovoda za električnu struju.
Kada se dodaju u prah, oni povezuju čestice kondukcijom. Dodavanjem ugljikovih nanocjevčica u materijal od kojeg se izrađuju litij-ionske baterije, može se poboljšati rad baterije tako što će se čestice moći bolje provoditi.
Pored toga, japanski Nacionalni institut za znanost o materijalima i Agencija za znanost i tehnologiju razvijaju drugu vrstu baterija: litij-zračne baterije koje upotrebljavaju ugljikove nanocjevčice u katodi. Kapacitet takvih baterija je 15 puta veći od litij-ionskih baterija. Istraživanje se provodi zajedno s SoftBankom.
Kemijska reakcija u akumulatoru potiče nakupljanje čestica koje sprečavaju protok električne struje.
Ugljične nanocjevčice mijenjaju oblik i akumuliraju takve čestice, ali s obzirom na to da imaju mogućnost formiranja kanala kroz koje struja lakše prolazi, podržavaju protok električne energije unutar baterije. Ova karakteristika ugljikovih nanocjevčica pruža veliki kapacitet baterije.
Prije se znalo da ugljikove nanocjevčice mogu poboljšati performanse raznih proizvoda, ali nisu korištene zbog cijene koja je deset puta veća od cijene zlata.
Unatoč činjenici da mala količina ugljikovih nanocjevčica može poboljšati fizička svojstva, njihovo dodavanje sirovinama značajno povećava cijenu proizvoda, pa čak i uvelike premašuje troškove polaznog materijala.
Postoje dvije vrste ugljikovih nanocjevčica: jednostruke i višeslojne. Jednoslojni nadmašuju višeslojne, ali cijena im je bila previsoka. U tom smislu, provedena su istraživanja u području metoda za proizvodnju jeftinih jednozidnih ugljikovih nanocjevčica.
U Japanu slična istraživanja provodi Nova organizacija za razvoj energije i industrijske tehnologije, a sudjeluju tvrtke poput Zeon Corporation i tako dalje. Ovaj je projekt pod državnom kontrolom.
Japanski razvoj događaja nije završio neuspjehom
Učinkovitost se povećala tri tisuće puta u odnosu na izvornu metodu. Japan je sada sposoban proizvesti jednozidne ugljikove nanocjevčice 500 puta duže. Izvorno su jednoosne cijevi koštale nekoliko desetaka tisuća jena po gramu, ali sada se proizvode po cijeni od 1000-2000 jena po gramu. Štoviše, japanske jednozidne ugljikove nanocjevčice su po čistoći superiorne u odnosu na ruske uzorke.
Ipak, ruski Oksial (OCSiAl) razvio je tehnologiju za primjenu jednostenskih ugljikovih nanocjevčica na metal u prahu. Proizvodi jednoslojne cijevi za 300 jena po gramu. Japanski uzorci su čišći, ali tri puta skuplji.
Nažalost, za japanske jednozidne ugljikove nanocjevčice ta čistoća trenutno nije potrebna za proizvodnju.
(Budući da se za japanske nanocjevčice odlikuje čistoća, ako se razviju elektroničke komponente koje zahtijevaju takvu čistoću, vrijednost japanskih dizajna drastično će porasti.)
Jednozidne ugljikove nanocjevčice postoje da bi se povećala čvrstoća, električna vodljivost i toplinska vodljivost materijala, te se od njih traže ta svojstva. Čak i ako sadrže nečistoće, to ne znači negativan utjecaj na takve karakteristike.
Očito, proizvodi Oxial dovoljni su za povećanje performansi litij-ionskih baterija. Postupno se razvija logistički sustav ruske tvrtke prema kojem nudi jednoslojne cijevi po cijeni od 300 jena po gramu.
Štoviše, Japan ne može opskrbiti ovu vrstu proizvoda po tako niskoj cijeni. Možemo reći da su trenutno ruske jednozidne ugljikove nanocjevčice porazile japanske.
Rad inženjerskog pogona u Njemačkoj.
Rusija je uspjela proizvodima sličnim japanskim osigurati tri puta jeftinije. Japanska su istraživanja bila učinkovita, ali ruska su istraživanja bila učinkovitija.
Općenito, razina ruske industrije i tehnologije nije dovoljno visoka, ali ako pažljivo pretražite, u Rusiji možete pronaći tehnologije koje su mnogo superiornije od japanskih. Zbog toga je Rusija zanimljiva.
Hoće li Rusija početi proizvoditi prvoklasne proizvode?
Hoće li, dakle, Rusija proizvoditi proizvode koji nadilaze japanske? Najvjerojatnije ne. Čak i ako zamislimo da će se napredne tehnologije pojaviti u Rusiji, neće im biti smisla ako ne nađu praktičnu primjenu.
Ruska industrija se ne odlikuje velikim opsegom i raznolikošću. Čak i ako se pojave nove tehnologije, teško im je naći primjenu u Rusiji. Inovacije tamo nije lako u praksi.
Pored toga, kako bi se proizveli proizvodi poput automobila koji kombiniraju različite tehnologije, potrebna je razina tehnologije i kvaliteta iznad prosjeka.
U tom je smislu Rusija vrlo loše uravnotežena. Čak i ako uzmemo jednozidne ugljikove nanocjevčice, oni sami po sebi nisu konačni proizvodi, pa stoga njihova komercijalizacija zahtijeva kombinaciju s drugim tehnologijama.
Činjenica je da u Rusiji možete pronaći visoke tehnologije svjetske klase, slične ugljičnim nanocjevkama tvrtke OCSiAl.
Japan je uspio u industrijalizaciji i komercijalizaciji, tako da ako iskopa i nađe praktične primjene za takve ruske tehnologije, to bi moglo rezultirati plodnom suradnjom Japana i Rusije.
Kotaro Watanabe