Выбор редакции

Дело или очередная наноавантюра.

.

 

Чубайс обещает построить в Татарстане первый в мире завод углеродных нанотрубок

 

Татарстан является одним из лидирующих регионов в РФ в сфере наноиндустрии, поэтому там построят первый в мире завод по выпуску углеродных нанотрубок мощностью 250 тонн продукции в год. Об этом, как передает агентство ТАСС, в среду сообщил глава "Роснано" Анатолий Чубайс на совещании в Казани.

 

"В Новосибирске мы поставим первый полупромышленный реактор мощностью до 50 тонн, а в Татарстане, с учетом потенциального спроса, речь идет о первом промышленном заводе в мире с годовой мощностью до 250 тонн. Таких объемов в мире пока не существует", - сказал Чубайс.

 

Начнем, как всегда, с разоблачения примитивного вранья.

 

Странно, что главный нанотехнолог Российской Федерации не в курсе, что как минимум 4 компании в мире еще в 2010 году демонстрировали более чем вдвое большую производительность, чем заявленная. А именно:

 

Showa Denko KK (Япония) - 500 тонн в год.

 

CNano Technology Ltd.(США) - 500 тонн в год.

 

Nanocyl C.K. (Бельгия) - 400 тонн

 

BayerMaterial Science (Германия) 260 тонн.

 

Плюс, еще как минимум пять компаний из Азии подтягиваются и в ближайшее время выйдут на рынок с аналогичными объемами. Чтобы оценить место в общемировом рынке, отметим, что в 2016 ожидается, что мировой рынок нанотрубок достигнет 12766 метрических тонн. То есть, даже если татарстанский завод будет запущен в 2016 году, то он замет в лучшем случае 2% мирового рынка углеродных трубок.

 

Есть правда, нюанс. Углеродные трубки длятся на три основные категории:

 

а) так называемые одностенные трубки, преставляющие собой свернутый в трубку единственный лист графита:

 

.

 

 

б) Многостенные трубки - представляющие собой несколько концентрически вложенных друг в друга свернутых в трубки листов графита:
в) специально выделенные двустенные трубки, занимающие промежуточное положение.

 

В основном мировая продукция - это многостенные трубки. Одностенных выпускается на два порядка меньше прежде всего потому, что это полезный "отход производства" - одна из фракций получаемых нанотрубок.

 

Техзнические надежды на использование нанотрубок связаны с несколькими потенциальными применениями:. Прежде всего, углеродные трубки представляют собой исключительно "жесткие" и прочные объекты. они на почти в сто раз жестче и прочнее стали, что создало представление, что с их помощью можно заметно улучшить свойства "слабых" полимеров. В значительной мере эти мечты не оправдались по ряду причин. Первая из них в том, что трубки в некотором смысле "идеальны" и связываются с молекулами полимеров весьма слабыми Ван дер-Ваальсовыми силами, многократно более слабыми, чем химические связи. В результате связь между трубками и полимером теряется даже раньше, чем разрушается полимер и никакого упрочнения вообще не происходит. Наоборот. нано-трубки играют роль "дорогостоящих дефектов" и работают, как зародыши разрушения полимера, ослабляя его по сравнению с исходным материалом.

 

Таким образом, задача, казалось бы, состоит в том, чтоб улучшить связь нано-трубки и полимера. Однако, задача связывания трубок с полимером сама по себе нетривиальная. Чтобы добиться химического связывания, надо "поломать" хотя бы верхний слой трубки, создать дефекты, обладающие свойствами, подобными химическим радикалам, которые могу вступить в реакцию с молекулами полимеров. Это трудно добиться химическими реакциями и приходится прибегать к "грубой физической силе" - к бомбардировке трубок ионами или электронами. На хуой конец - подвергая их травлению сильными кислотами  Однако, вместе с повышение реакционной способности, одновременно теряется прочность и самих нано-трубок: дефект - есть дефект - на нем концентрируются напряжения и дефектная трубка разрушается легче даже если дефекты - поверхностные.

 

Однако, если связь нано-трубки и полимера оказывается "крепкой", то вступает в действие другое ограничение: полимер разрушается раньше, чем разрушается связь между ним и трубкой и в дефект превращается не одна только наотрубка, а нано-трубка с "приставшей к ней" полимерной "кожей", отделенной от основной массы полимера цилиндрической трещиной. Хотя, замечу, что несмотря на сказанное, определенные достижения в этом направлении есть и, как утверждается в целом ряде научных статей, эффект упрочнения, хотя и не столько значительного, как ожидалось в начале, все же наблюдается. Разумеется, в данном случае речь прежде всего идет о многослойных или хотя бы двухслойных трубках. Внесение дефектов (а их, как нетрудно сообразить, должно быть не мало по сравнению с числом атомов) в стенку одностенной трубки радикально меняет ее свойства. Иными словами, жесткость при малых напряжениях, пока материал не начал разрушаться увеличить еще можно, а вот увеличить прочность... Это, в частности, отложило на неопределенное время мечту о космическом лифте: изначально была надежда, что из однослойных трубок "свить" достаточно легкий и прочный канат. Увы. Хотя надежда умирает последней.

 

Другие применения трубок связаны с их электронными свойствами. Так, одностенные трубки в зависимости от типа симметрии могут быть изоляторами, полупроводниками и практически идеальными проводниками - так как они бездефектны,и электронам проводимости не на чем рассеиваться, кроме фононов и, следовательно, электрического сопротивления не возникает на достаточно большой длине. Это открывает дорогу к созданию самых различных датчиков и электронных устройств. Например, полевых транзисторов: проводящая трубка может запираться или отпираться слабым внешним электрическим полем. Точно так же, очевидна возможность создания химических сенсоров: адсорбция даже одной молекулы на одностенную нано-трубку будет менять ее проводимость, что может быть без труда зарегистрирована... Диоды Шоттки, оптические среды с уникальными свойствами, источники света и даже лазеры, память - тут фантазия почти неограничена. Однако, все это пока находится в стадии разработки и проблемы тут связана не столько с производством нано-трубок, сколько с их "организацией" в полезные устройства. А поскольку эта часть технологии не разработана в нужной степени - это все заманчивая перспектива, не более. Потому и потребность в одностенных нанотрубках крайне ограничена. Вот этим и надо заниматься, по большому счету. А это значит, вкладывать деньге не в очередные нано-авантюры, а содержательную науку. Тем более, что финансовый результат будет ничтожен: сегодняшний объем мирового рынка нано-трубок лишь немного превышает 1 миллиард долларов в год. Заняв в лучшем случае 2% этого рынка, завод с означенной производительностью (без учета "эластичности спроса") будет приносить порядка 20 миллионов долларов дохода, не прибыли.

 

Конечно, курочка - она по зернышку клюет и 20 миллионов кому-нибудь в хозяйстве пригодятся. Вот я бы не отказался лично получить один из этих 20 миллионов...

 

Но, во-первых, будут и еще желающие припасть к источнику вполне законно: например, рабочие завода. И, главное, подозреваю, что распил при строительстве завода значительно превысит многолетнюю прибыль от продажи нано-трубок, даже если эта прибыль и будет.