"Krievija pārspēja Japānu augsto tehnoloģiju izejvielu attīstībā." Pēc šīs frāzes izlasīšanas mani var turēt aizdomās par viltošanu. Izejvielu rūpniecība ir svarīga joma, kurā Japāna joprojām ir ļoti konkurētspējīga līdz šai dienai. Par Krievijas izejvielām pārsvarā ir negatīvas atsauksmes, bet viena materiāla ražošanā Krievijai joprojām izdevās mūs apiet,”raksta Kotaro Watanabe.
Krievija pieveica Japānu augsto tehnoloģiju izejvielu attīstībā …
Pēc šīs frāzes izlasīšanas mani var turēt aizdomās par viltošanu. Izejvielu rūpniecība ir svarīga joma, kurā Japāna joprojām ir ļoti konkurētspējīga līdz šai dienai. Daudzi Japānas izstrādājumi atrodas pasaules klasifikācijas augšgalā: augstas izturības tērauds, oglekļa šķiedra, leģētais tērauds utt.
Tajā pašā laikā, tāpat kā Krievijas izejvielu rūpniecībā, augstas kvalitātes izstrādājumi ir reti sastopami: titānu var saukt par izsmalcinātu, taču lielākoties tam ir sliktas atsauksmes.
Piemēram, krievu cinkoto lokšņu metālu, ko izmanto automobiļu rūpniecībā, nevar salīdzināt ar japāņiem. Patiešām, krievu metāls ir vienkārši pārklāts ar cinka slāni. Ja jūs to nedaudz saliecat, tad cinks iziet. Problēma nav tikai cinkā. Loksņu biezums netiek uzturēts; metālā ir arī daudz piemaisījumu.
No šāda lokšņu metāla nav iespējams izgatavot augstas kvalitātes izstrādājumu. Krievijā ir pilnīgi nereāli sasniegt japāņu kvalitāti. Viens no iemesliem ir izejvielu nozares vājā kapacitāte.
Tomēr attiecībā uz oglekļa nanocauruļu attīstību, kas palielina elektriskajos transportlīdzekļos izmantoto litija jonu akumulatoru veiktspēju, šķiet, ka Krievijas izstrādājumi patiešām ir apiejuši Japānas akumulatorus.
Oglekļa nanocaurules ir kļuvušas par ilgi gaidītu jaunu materiālu ar lielu ietilpību un blīvumu.
Reklāmas video:
Neskatoties uz to, šis materiāls bija ļoti dārgs: vairāki desmiti tūkstošu jenu par gramu; desmit reizes dārgāks nekā neapstrādāts zelts. No šāda materiāla nebija iespējams izgatavot produktus par pieņemamu cenu, tāpēc neviens tam nevarēja atrast pielietojumu.
Un pēkšņi Oksial Krievijas filiāle (OCSiAl) izstrādāja metodi oglekļa nanocauruļu ražošanai par cenu 300 jenām par gramu. Patiešām, tika izveidota loģistikas sistēma, un pārdošana sākās par noteikto cenu.
Kas ir oglekļa nanocaurules?
Oglekļa nanocaurules ir molekulu izmēra caurules, kas savītas no oglekļa atomiem.
Kā redzams no oglekļa kristāla, oglekļa atomam ir spēcīgas starpatomiskās saites, kuru dēļ materiālam ir tādas fizikālās īpašības kā izturība un tā tālāk.
Oglekļa nanocaurules var izturēt tūkstoš reižu lielākas strāvas nekā vara; siltuma vadītspēja ir aptuveni septiņas reizes lielāka par vara; to stiprums ir no 8 līdz 80 reizēm lielāks par oglekļa šķiedru.
Kā norāda nosaukums, šīs caurules ir nanoizmēra, tāpēc tās nav izmantojamas atsevišķi. Tomēr, tā kā tiem ir uzlabotas fizikālās īpašības, to pievienošana var uzlabot gala materiāla veiktspēju.
Piemēram, ja plastmasai pievienojat oglekļa nanocaurules, tā var vadīt elektrību.
Tā kā pievienots ļoti maz, caurspīdīgā plastmasa paliek caurspīdīga. Tas izskatās kā parasta plastmasa, bet tas vada elektrību.
Pašlaik vislielākās cerības ir saistītas ar otrās paaudzes elektrisko transportlīdzekļu akumulatoru veiktspējas uzlabošanu. Oglekļa nanocaurules labi vada elektrību. Tie ir gari un ne pārāk plaši. Caurules veido starpsavienojumus, kas atvieglo elektriskās strāvas vada izveidošanu.
Pievienojot pulverim, tie savieno daļiņas vadītspējas ceļā. Materiālam, no kura izgatavo litija jonu baterijas, pievienojot oglekļa nanocaurules, akumulatora veiktspēju var uzlabot, ļaujot daļiņām labāk vadīt.
Turklāt Japānas Nacionālais materiālzinātnes institūts un Zinātnes un tehnoloģijas aģentūra izstrādā cita veida akumulatorus: litija-gaisa baterijas, kurās katodā izmanto oglekļa nanocaurules. Šādu bateriju ietilpība ir 15 reizes lielāka par litija jonu akumulatoru ietilpību. Pētījumi tiek veikti kopā ar SoftBank.
Ķīmiskā reakcija akumulatorā veicina daļiņu uzkrāšanos, kas kavē elektriskās strāvas plūsmu.
Oglekļa nanocaurules maina formu un uzkrāj šādas daļiņas, bet, tā kā tām ir spēja veidot kanālus, caur kuriem elektrība var vieglāk iziet, tās atbalsta elektrības plūsmu akumulatora iekšienē. Šī oglekļa nanocauruļu īpašība nodrošina lielu akumulatora ietilpību.
Iepriekš bija zināms, ka oglekļa nanocaurules var uzlabot dažādu izstrādājumu veiktspēju, taču tās netika izmantotas, jo izmaksas desmit reizes pārsniedza zelta cenu.
Neskatoties uz to, ka neliels daudzums oglekļa nanocauruļu var uzlabot fizikālās īpašības, to pievienošana izejvielām ievērojami palielina produkta izmaksas un pat ievērojami pārsniedz izejmateriāla izmaksas.
Ir divu veidu oglekļa nanocaurules: vienas sienas un daudzsienu. Vienslāņu pārspēj daudzslāņu, taču to cena bija pārāk augsta. Šajā sakarā tika veikti pētījumi lētu vienas sienas oglekļa nanocauruļu ražošanas metožu jomā.
Japānā līdzīgus pētījumus veic Jaunā enerģētikas un rūpniecības tehnoloģiju attīstības organizācija, piedaloties tādiem uzņēmumiem kā Zeon Corporation un tā tālāk. Šis projekts ir valdības kontrolē.
Japānas notikumi nebeidzās ar neveiksmi
Efektivitāte ir palielinājusies trīs tūkstošus reižu, salīdzinot ar sākotnējo metodi. Tagad Japāna ir spējīga ražot vienkārtas oglekļa nanocaurules 500 reizes ilgāk. Sākotnēji viencilindru caurules maksāja vairākus desmitus tūkstošu jenu par gramu, bet tagad tās tiek ražotas par cenu 1000–2000 jenu par gramu. Turklāt Japānas vienas sienas oglekļa nanocaurules ir labākas par tīrību nekā Krievijas paraugi.
Neskatoties uz to, Krievijas Oksial (OCSiAl) ir izstrādājis tehnoloģiju vienas sienas oglekļa nanocauruļu uzlikšanai pulverveida metālam. Tas ražo vienslāņa caurules par 300 jenām uz gramu. Japānas paraugi ir tīrāki, bet trīs reizes dārgāki.
Diemžēl japāņu vienas sienas oglekļa nanocaurulītēm šī tīrība pašlaik nav nepieciešama.
(Tā kā Japānas nanocaurulēm ir raksturīga tīrība, ja tiek izstrādāti elektroniski komponenti, kuriem nepieciešama šāda tīrība, japāņu dizainparaugu vērtība dramatiski palielināsies.)
Pastāv vienas sienas oglekļa nanocaurules, lai palielinātu materiāla stiprību, elektrisko un siltuma vadītspēju, un tāpēc šīm īpašībām tās ir vajadzīgas. Pat ja tie satur piemaisījumus, tas nenozīmē negatīvu ietekmi uz šādām īpašībām.
Acīmredzot ar Oxial produktiem pietiek, lai palielinātu litija jonu akumulatoru veiktspēju. Pakāpeniski attīstās Krievijas uzņēmuma loģistikas sistēma, saskaņā ar kuru tas piedāvā vienslāņa caurules par cenu 300 jenu par gramu.
Turklāt Japāna nevar piegādāt šāda veida produktus par tik zemu cenu. Mēs varam teikt, ka pašlaik Krievijas vienas sienas oglekļa nanocaurules ir pieveikušas Japānas.
Inženieru rūpnīcas darbs Vācijā.
Krievijai ir izdevies piedāvāt produktus, kas ir līdzīgi Japānā, par trīskāršu cenu. Japānas pētījumi bija efektīvi, bet krievu pētījumi bija efektīvāki.
Kopumā Krievijas rūpniecības un tehnoloģiju līmenis nav pietiekami augsts, taču, ja rūpīgi meklējat, Krievijā varat atrast tehnoloģijas, kas ir daudz augstākas nekā Japānas. Tas padara Krieviju interesantu.
Vai Krievija sāks ražot pirmās klases produktus?
Tātad, vai Krievija ražos produktus, kas pārspēj Japānas izstrādājumus? Visticamāk, ka nē. Pat ja mēs iedomājamies, ka Krievijā parādīsies progresīvas tehnoloģijas, tām nebūs jēgas, ja tās neatradīs praktisku pielietojumu.
Krievijas rūpniecība neizceļas ar lielu mērogu un dažādošanu. Pat ja parādās jaunas tehnoloģijas, viņiem ir grūti atrast pielietojumu Krievijā. Tur praksē nav viegli ieviest jauninājumus.
Turklāt, lai ražotu tādus produktus kā automašīnas, kurās apvienotas dažādas tehnoloģijas, ir vajadzīgs tāds tehnoloģiju un kvalitātes līmenis, kas pārsniedz vidējo līmeni.
Šajā ziņā Krievija ir ļoti slikti līdzsvarota. Pat ja mēs ņemam oglekļa nanocaurules ar vienu sienu, pašas par sevi tās nav galaprodukti, tāpēc to komercializēšanai nepieciešama kombinācija ar citām tehnoloģijām.
Fakts ir tāds, ka Krievijā jūs varat atrast augstas pasaules klases tehnoloģijas, līdzīgas oglekļa nanocaurulītēm, kuras ražo uzņēmums OCSiAl.
Japāna ir guvusi panākumus industrializācijā un komercializācijā, tāpēc, ja tā pārdomās un atradīs praktiskus pielietojumus šādām krievu tehnoloģijām, tas varētu izraisīt auglīgu Japānas un Krievijas sadarbību.
Kotaro Vatanabe