"Rusija je premagala Japonsko pri razvoju visokotehnoloških surovin." Po branju te fraze me lahko sumijo ponarejanja. Industrija surovin je pomembno področje, na katerem je Japonska do danes zelo konkurenčna. O ruskih surovinah večinoma obstajajo negativne ocene, vendar nam je Rusija pri proizvodnji enega materiala vseeno uspela zaobiti, «piše Kotaro Watanabe.
Rusija je Japonsko premagala pri razvoju visokotehnoloških surovin …
Po branju te fraze me lahko sumijo ponarejanja. Industrija surovin je pomembno področje, na katerem je Japonska do danes zelo konkurenčna. Številni japonski izdelki so na vrhu svetovne lestvice: visoko trdna jekla, ogljikova vlakna, legirana jekla in tako naprej.
Obenem so visokokakovostni izdelki, kar se tiče ruske industrije surovin, redki: titan lahko imenujemo na roko, večinoma pa ima slabe ocene.
Na primer, ruske pocinkane pločevine, ki se uporablja v avtomobilski industriji, ni mogoče primerjati z japonsko. Dejansko je ruska kovina preprosto prevlečena s plastjo cinka. Če ga malo upognete, potem cink zapusti. Težava ni samo cink. Debelina listov se ne vzdržuje; v kovini je tudi veliko nečistoč.
Iz takšne pločevine je nemogoče narediti visokokakovosten izdelek. V Rusiji je doseči japonsko kakovost povsem nerealno. Eden od razlogov je šibka zmogljivost surovinske industrije.
Glede razvoja ogljikovih nanocevk, ki povečujejo zmogljivost litij-ionskih baterij, ki se uporabljajo v električnih vozilih, se zdi, da so ruski izdelki resnično prehiteli japonske.
Ogljikove nanocevke so postale dolgo pričakovani nov material z visoko zmogljivostjo in gostoto.
Promocijski video:
Kljub temu je bil ta material zelo drag: nekaj deset tisoč jenov na gram; desetkrat dražja od surovega zlata. Izdelki iz takega materiala ni bilo mogoče narediti po sprejemljivi ceni, zato nihče ni mogel najti uporabe.
In kar naenkrat je ruska izpostava Oksial (OCSiAl) razvila metodo za proizvodnjo ogljikovih nanocevk po ceni 300 jenov na gram. Dejansko je bil ustvarjen logistični sistem in prodaja se je začela po navedeni ceni.
Kaj so ogljikove nanocevke
Ogljikove nanocevke so cevi z molekularno velikostjo, zvite iz ogljikovih atomov.
Kot je razvidno iz ogljikovega kristala, ima ogljikov atom močne interatomske vezi, zaradi katerih ima material take fizikalne lastnosti, kot so trdnost in tako naprej.
Ogljikove nanocevke lahko prenesejo tokove tisočkrat večje kot bakrene; imajo toplotno prevodnost približno sedemkrat večjo od bakra; njihova moč je 8 do 80-krat večja od ogljikovih vlaken.
Kot pove že ime, so te cevi nano velikosti, tako da uporabe same po sebi ni. Ker pa imajo napredne fizikalne lastnosti, jim dodajanje lahko izboljša delovanje končnega materiala.
Če na primer v plastiko dodate ogljikove nanocevke, lahko ta sproži elektriko.
Ker je dodano zelo malo, ostane prozorna plastika prozorna. Izgleda kot navadna plastika, vendar prenaša elektriko.
Trenutno so največja pričakovanja povezana z izboljšanjem zmogljivosti baterij druge generacije za električna vozila. Ogljikove nanocevke dobro prenašajo elektriko. Dolge so in niso zelo široke. Cevi tvorijo medsebojne povezave, ki olajšajo tvorbo cevi za električni tok.
Ko jih dodamo v prah, delce povezujejo s prevodnostjo. Z dodajanjem ogljikovih nanocevk materialu, iz katerega so izdelane litij-ionske baterije, je mogoče izboljšati delovanje akumulatorja, tako da se delci lahko bolje obnašajo.
Poleg tega Japonski nacionalni inštitut za znanost o materialih in Agencija za znanost in tehnologijo razvijata še eno vrsto baterij: litijeve-zračne baterije, ki uporabljajo katodne ogljikove nanocevke. Kapaciteta takšnih baterij je 15-krat večja od litij-ionskih baterij. Raziskave se izvajajo skupaj s SoftBankom.
Kemična reakcija v akumulatorju spodbuja kopičenje delcev, ki ovirajo pretok električnega toka.
Ogljikove nanocevke spreminjajo obliko in nabirajo take delce, a ker imajo možnost tvorjenja kanalov, skozi katere lahko elektrika lažje prehaja, podpirajo pretok električne energije znotraj akumulatorja. Ta značilnost ogljikovih nanocevk zagotavlja veliko kapaciteto baterije.
Prej je bilo znano, da lahko ogljikove nanocevke izboljšajo delovanje različnih izdelkov, vendar jih niso uporabili zaradi stroškov, ki so bili desetkrat višji od cene zlata.
Kljub temu, da lahko majhna količina ogljikovih nanocevk izboljša fizikalne lastnosti, njihovo dodajanje surovinam znatno poveča stroške izdelka in celo močno preseže stroške začetnega materiala.
Obstajata dve vrsti ogljikovih nanocevk: enostenske in večstenske. Enoslojni presegajo večplastne, vendar je bila njihova cena previsoka. V zvezi s tem so bile izvedene raziskave na področju metod za proizvodnjo poceni enostenskih ogljikovih nanocevk.
Na Japonskem podobne raziskave izvaja Nova organizacija za razvoj energije in industrijske tehnologije, pri čemer sodelujejo podjetja, kot je Zeon Corporation in tako naprej. Ta projekt je pod nadzorom vlade.
Japonski razvoj se ni končal z neuspehom
Učinkovitost se je v primerjavi s prvotno metodo povečala tri tisočkrat. Japonska je zdaj sposobna proizvajati enostenske ogljikove nanocevke 500-krat dlje. Prvotno so monosilne cevi stale več deset tisoč jenov na gram, zdaj pa jih izdelujejo po ceni 1000-2000 jenov na gram. Poleg tega so japonske enostenske ogljikove nanocevke po čistosti boljše od ruskih vzorcev.
Kljub temu je ruski Oksial (OCSiAl) razvil tehnologijo za nanašanje enostranskih ogljikovih nanocevk na kovino v prahu. Izdeluje enoslojne cevi za 300 jenov na gram. Japonski vzorci so čistejši, vendar trikrat dražji.
Na žalost za japonske enostenske ogljikove nanocevke ta čistost trenutno ni potrebna za proizvodnjo.
(Ker je za japonske nanocevke značilna čistost, če se razvijejo elektronske komponente, ki zahtevajo takšno čistost, se bo vrednost japonskih modelov drastično povečala.)
Enostenske ogljikove nanocevke obstajajo za povečanje trdnosti, električne prevodnosti in toplotne prevodnosti materiala, zato se od njih zahtevajo te lastnosti. Tudi če vsebujejo nečistoče, to ne pomeni negativnega vpliva na take lastnosti.
Očitno so izdelki Oxial dovolj za povečanje zmogljivosti litij-ionskih baterij. Postopoma se razvija logistični sistem ruskega podjetja, po katerem ponuja enoslojne cevi po ceni 300 jenov na gram.
Poleg tega Japonska ne more dobaviti te vrste izdelka po tako nizki ceni. Lahko rečemo, da so trenutno ruske enostenske ogljikove nanocevke premagale japonske.
Delo inženirskega obrata v Nemčiji.
Rusiji je uspelo zagotoviti izdelke, podobne tistim na Japonskem, po trikratni ceni. Japonske raziskave so bile učinkovite, ruske raziskave pa bolj učinkovite.
Na splošno raven ruske industrije in tehnologije ni dovolj visoka, vendar če natančno iščete, lahko v Rusiji najdete tehnologije, ki so veliko boljše od japonskih. Zaradi tega je Rusija zanimiva.
Bo Rusija začela izdelovati prvovrstne izdelke?
Bo torej Rusija proizvajala izdelke, ki presegajo japonske? Najverjetneje ne. Tudi če si predstavljamo, da se bodo v Rusiji pojavile napredne tehnologije, jim ne bo smisel, če ne bodo našli praktične uporabe.
Ruske industrije ne odlikuje velik obseg in raznolikost. Tudi če se pojavijo nove tehnologije, jim je težko najti uporabo v Rusiji. Inovacije tam v praksi ni enostavno.
Poleg tega je za proizvodnjo izdelkov, kot so avtomobili, ki kombinirajo različne tehnologije, potrebna raven tehnologije in kakovost nadpovprečna.
V tem smislu je Rusija zelo slabo uravnotežena. Tudi če vzamemo enostenske ogljikove nanocevke, sami po sebi niso končni proizvodi, zato njihova komercializacija zahteva kombinacijo z drugimi tehnologijami.
Dejstvo je, da lahko v Rusiji najdete visoke tehnologije svetovnega razreda, podobne ogljikovim nanocevkam podjetja OCSiAl.
Japonska je uspela industrializacijo in komercializacijo, tako da bi lahko, če bi se kopala in našla praktične aplikacije za takšne ruske tehnologije, plodno sodelovanje med Japonsko in Rusijo.
Kotaro Watanabe