"Rusko porazilo Japonsko vo vývoji surovín vysokej technológie." Po prečítaní tejto vety by ma mohlo byť podozrenie z falšovania. Surovinový priemysel je dôležitou oblasťou, v ktorej je Japonsko do dnešného dňa vysoko konkurencieschopné. Väčšinou ide o negatívne recenzie o ruských surovinách, ale pri výrobe jedného materiálu sa nám Rusko stále podarilo obísť, “píše Kotaro Watanabe.
Rusko porazilo Japonsko pri vývoji high-tech surovín …
Po prečítaní tejto vety by ma mohlo byť podozrenie z falšovania. Surovinový priemysel je dôležitou oblasťou, v ktorej je Japonsko do dnešného dňa vysoko konkurencieschopné. Mnoho japonských výrobkov je na vrchole svetového rebríčka: vysokopevnostná oceľ, uhlíkové vlákna, legovaná oceľ atď.
Zároveň, ako v ruskom surovinovom priemysle, sú vysoko kvalitné výrobky zriedkavé: titán sa dá nazvať offhand, ale väčšinou má zlé recenzie.
Napríklad ruský pozinkovaný plech, ktorý sa používa v automobilovom priemysle, nemožno porovnávať s japonským. Ruský kov je skutočne jednoducho potiahnutý vrstvou zinku. Ak ho trochu ohnete, zinok odchádza. Problém nie je len zinok. Hrúbka dosiek sa nezachová; v kovu je tiež veľa nečistôt.
Z tohto plechu nie je možné vyrobiť vysoko kvalitný produkt. V Rusku je nereálne dosiahnuť japonskú kvalitu. Jedným z dôvodov je slabá kapacita surovinového priemyslu.
Pokiaľ však ide o vývoj uhlíkových nanorúrok, ktoré zvyšujú výkon lítium-iónových batérií používaných v elektrických vozidlách, zdá sa, že ruské výrobky skutočne prekonali japonské výrobky.
Uhlíkové nanorúrky sa stali dlho očakávaným novým materiálom s vysokou kapacitou a hustotou.
Propagačné video:
Napriek tomu bol tento materiál veľmi drahý: niekoľko desiatok tisíc jenov na gram; desaťkrát drahšie ako surové zlato. Nebolo možné vyrobiť výrobky z takéhoto materiálu za prijateľnú cenu, takže nikto nemohol nájsť jeho použitie.
Ruská pobočka Oksial (OCSiAl) zrazu vyvinula spôsob výroby uhlíkových nanorúrok za cenu 300 jenov za gram. V skutočnosti sa vytvoril logistický systém a predaj sa začal za uvedenú cenu.
Čo sú uhlíkové nanorúrky
Uhlíkové nanorúrky sú trubice molekulovej veľkosti, ktoré sú zvinuté z atómov uhlíka.
Ako je možné vidieť z uhlíkových kryštálov, atóm uhlíka má silné interatomické väzby, vďaka ktorým má materiál také fyzikálne vlastnosti, ako je pevnosť atď.
Uhlíkové nanotrubice vydržia tisíckrát väčšie prúdy ako meď; majú tepelnú vodivosť asi sedemkrát vyššiu ako vodivosť medi; ich pevnosť je 8 až 80 krát vyššia ako u uhlíkových vlákien.
Ako už názov napovedá, tieto rúrky sú nano-rozmerné, takže ich využitie nie je samo o sebe. Keďže však majú pokročilé fyzikálne vlastnosti, ich pridanie môže zlepšiť výkonnosť konečného materiálu.
Napríklad, ak do plastu pridáte uhlíkové nanorúrky, môže viesť elektrinu.
Pretože sa pridá len veľmi málo, číry plast zostane priehľadný. Vyzerá to ako obyčajný plast, ale vedie elektrinu.
V súčasnosti sa najväčšie očakávania týkajú zlepšenia výkonu batérií druhej generácie pre elektrické vozidlá. Uhlíkové nanorúrky dobre fungujú. Sú dlhé a nie príliš široké. Rúrky tvoria prepojenia, ktoré uľahčujú vytváranie vedenia pre elektrický prúd.
Keď sa pridajú do prášku, spoja častice vedením. Pridaním uhlíkových nanorúrok do materiálu, z ktorého sa vyrábajú lítium-iónové batérie, sa môže zlepšiť výkonnosť batérií tým, že sa časticiam umožní lepšie pôsobiť.
Japonský národný ústav materiálov a Agentúra pre vedu a techniku vyvíjajú ďalší typ batérií: lítium-vzduchové batérie využívajúce uhlíkové nanorúrky v katóde. Kapacita takýchto batérií je 15-krát vyššia ako kapacita lítium-iónových batérií. Výskum sa vykonáva spoločne so SoftBank.
Chemická reakcia v batérii podporuje hromadenie častíc, ktoré bránia toku elektrického prúdu.
Uhlíkové nanorúrky menia tvar a akumulujú také častice, ale pretože majú schopnosť vytvárať kanály, cez ktoré môže elektrina ľahšie prechádzať, podporujú tok elektriny vo vnútri batérie. Táto vlastnosť uhlíkových nanorúrok poskytuje veľkú kapacitu batérie.
Predtým bolo známe, že uhlíkové nanorúrky môžu zlepšiť výkonnosť rôznych výrobkov, ale neboli použité kvôli nákladom desaťnásobkom ceny zlata.
Napriek tomu, že malé množstvo uhlíkových nanorúrok môže zlepšiť fyzikálne vlastnosti, ich pridanie k surovinám významne zvyšuje náklady na produkt a dokonca výrazne prevyšuje náklady na východiskový materiál.
Existujú dva typy uhlíkových nanorúrok: jednostenné a viacstenné. Jednovrstvové prekonávajú viacvrstvové, ale ich cena bola príliš vysoká. V tejto súvislosti sa uskutočnil výskum v oblasti metód výroby lacných jednostenných uhlíkových nanorúrok.
V Japonsku podobný výskum vykonáva Organizácia pre rozvoj nových energetických a priemyselných technológií s účasťou spoločností ako Zeon Corporation a tak ďalej. Tento projekt je pod kontrolou vlády.
Japonský vývoj neskončil neúspechom
Účinnosť sa trikrát zvýšila oproti pôvodnej metóde. Japonsko je teraz schopné vyrábať jednostenné uhlíkové nanorúrky 500-krát dlhšie. Monosyllabické rúry pôvodne stoja niekoľko desiatok tisíc jenov za gram, teraz sa však vyrábajú za cenu 1 000 až 2 000 jenov za gram. Japonské jednostenné uhlíkové nanorúrky majú navyše vyššiu čistotu ako ruské vzorky.
Ruský Oksial (OCSiAl) napriek tomu vyvinul technológiu na aplikáciu jednostenných uhlíkových nanorúrok na práškový kov. Vyrába jednovrstvové hadičky pre 300 jenov na gram. Japonské vzorky sú čistejšie, ale trikrát drahšie.
Žiaľ, pre japonské jednostenné uhlíkové nanotrubice sa táto čistota v súčasnosti pri výrobe nevyžaduje.
(Keďže japonské nanotrubice sa vyznačujú čistotou, ak sa vyvinú elektronické komponenty, ktoré si vyžadujú takúto čistotu, hodnota japonských vzorov sa dramaticky zvýši.)
Existujú jednostenné uhlíkové nanorúrky, ktoré zvyšujú pevnosť, elektrickú vodivosť a tepelnú vodivosť materiálu, a preto sú od nich požadované tieto vlastnosti. Aj keď obsahujú nečistoty, neznamená to negatívny vplyv na tieto vlastnosti.
Výrobky Oxial zjavne postačujú na zvýšenie výkonu lítium-iónových batérií. Postupne sa vyvíja logistický systém ruskej spoločnosti, podľa ktorého ponúka jednovrstvové rúry za cenu 300 jenov za gram.
Japonsko navyše nemôže dodávať tento druh výrobku za tak nízku cenu. Dá sa povedať, že ruské jednostenné uhlíkové nanorúrky v súčasnosti porazili japonské.
Práca strojárskeho závodu v Nemecku.
Rusku sa podarilo dodať výrobky podobné výrobkom v Japonsku za trojnásobok ceny. Japonský výskum bol efektívny, ale ruský výskum bol efektívnejší.
Úroveň ruského priemyslu a technológií nie je vo všeobecnosti dosť vysoká, ale ak sa pozriete pozorne, v Rusku nájdete technológie, ktoré sú oveľa lepšie ako japonské. To robí Rusko zaujímavým.
Začne Rusko vyrábať prvotriedne výrobky?
Bude teda Rusko vyrábať výrobky, ktoré prevyšujú japonské výrobky? S najväčšou pravdepodobnosťou nie. Aj keď si predstavujeme, že v Rusku sa objavia moderné technológie, nebude mať v nich zmysel, ak nenájdu praktické uplatnenie.
Ruský priemysel sa neodlišuje svojou veľkou mierou a diverzifikáciou. Aj keď sa objavia nové technológie, je pre nich ťažké nájsť uplatnenie v Rusku. V praxi nie je ľahké inovovať.
Okrem toho na výrobu výrobkov, ako sú autá, ktoré kombinujú rôzne technológie, sa vyžaduje nadpriemerná úroveň technológie a kvality.
V tomto zmysle je Rusko veľmi slabo vyvážené. Aj keď berieme jednostenné uhlíkové nanotrubice, potom sami o sebe nie sú konečnými výrobkami, preto ich komercializácia vyžaduje kombináciu s inými technológiami.
Faktom je, že v Rusku nájdete špičkové technológie podobné uhlíkovým nanorúrkam spoločnosti OCSiAl.
Japonsku sa podarilo v industrializácii a komercializácii, takže ak vyťaží a nájde praktické aplikácie pre takéto ruské technológie, mohlo by to viesť k plodnej spolupráci medzi Japonskom a Ruskom.
Kotaro Watanabe