Лауреаты​ Государственной премии Российской Федерации в области науки и технологий «за создание основ мировой индустрии одностенных углеродных нанотрубок и научное обоснование новых методов диагностики неравновесных систем и управления ими» рассказали про свои перспективные разработки. 

Комплексная работа коллективов, возглавляемых академиками Михаилом Рудольфовичем Предтеченским, Дмитрием Марковичем Марковичем и профессором Владимиров Генриевичем Мелединым в стенах Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН и инновационных компаний, — наглядная иллюстрация возможности преобразования результатов фундаментальных исследований в современные технологии. 
 
«Процессы, происходящие в реакторах, в том числе со сложными потоками в неравновесных средах, описываются законами науки, которая в самом широком понимании называется теплофизикой. В ней существует так называемая теория подобия, позволяющая классифицировать процессы, на первый взгляд не очень близкие, и поэтапно переносить знания о них в практическую плоскость. Изучение турбулентности, тепломассообмена, фазовых превращений — необходимая основа для диагностики изменений в сложных неравновесных системах и дальнейшего управления ими, в том числе с целью создания устойчивых повторяющихся наноструктур, — говорит директор ИТ СО РАН академик Д. М. Маркович. — Если говорить более конкретно, то ключевым аспектом методов управления процессами переноса в реакторах и аппаратах различного назначения является анализ гидродинамической устойчивости нестационарных неравновесных потоков и нахождение оптимальных параметров воздействия на них в прогнозируемых диапазонах».  
 
Созданные в ИТ СО РАН методы диагностики и управления неравновесными системами, реализованные в технологиях и прикладных комплексах, оказались чрезвычайно эффективными во многих областях науки и производства. Разработанные и воплощенные идеи успешно работают в науке и промышленности, на железнодорожном транспорте, в авиационной и космической отраслях, в крупнотоннажной химии и металлургии, являются базой фундаментальной метрологии — первичного государственного эталона. Почти стократно, к примеру, возросла точность диагностических и управляющих комплексов на металлургических предприятиях.
 
«Эта премия дана за совокупность работ. Мой вклад связан с созданием основ и развитием технологии синтеза одностенных углеродных нанотрубок (ею занимается компания OCSiAl)», — рассказывает заведующий лабораторией физико-химических процессов в энергетике ИТ СО РАН, сооснователь компании OCSiAl академик М. Р. Предтеченский. 
 
Одностенная углеродная нанотрубка (ОУНТ) представляет собой лист графена, свернутый в цилиндр диаметром 1,2—2 нанометра и длиной более пяти микрон. Нанотрубки в 100 раз прочнее стали, имеют такую же электропроводность, как у меди, высокую теплопроводность, рекордную площадь поверхности, химическую инертность и термическую стабильность (выдерживают температуры свыше 1 000 °C в инертной атмосфере). Добавленные в сотых долях процента к другим материалам, нанотрубки существенно улучшают свойства последних. 
 
 
Построенные на основе новых знаний и методов умные реакторы позволили российской компании OCSiAl, снизившей цену относительно мировых также почти в 100 раз, практически полностью занять глобальный рынок одностенных нанотрубок.
 
На основе ОУНТ созданы резины, дорожные покрытия, композиты, термопласты и реактопласты с электропроводящими свойствами. Благодаря им ученым удалось увеличить срок службы и емкость литий-ионных аккумуляторов и одновременно в несколько раз сократить время их зарядки. Сейчас с помощью этих модификаций углерода разрабатываются транзисторы нового поколения. В перспективе ОУНТ смогут повлиять даже на сокращение выбросов углекислого газа, 30 %которых приходится на производство, транспортировку и использование материалов. Углеродные нанотрубки позволяют улучшить большую часть материалов, а значит, уменьшить их необходимое количество. Расчеты показывают, что положительный эффект от полномасштабного применения этих технологий сопоставим с результатами от внедрения альтернативной энергетики.
 
Этот важный для всего человечества эффект подчеркнул Владимир Владимирович Путин на Климатическом конгрессе в Париже в 2015 году. Президент России отметил тогда, что по оценкам экспертов применение такой технологии только в нашей стране снизит эмиссию углекислого газа к 2030 году на 160–180 миллионов тонн.
 
На основе разработанной сибирскими учеными технологии компания OCSiAl построила уже две установки Graphetron, которые на сегодняшний день синтезируют более 90 % всех одностенных углеродных нанотрубок, производимых в мире. «Мы развили эту технологию, довели ее до рынка, сотрудничаем с множеством партнеров из различных стран. Сейчас по одностенным углеродным нанотрубками в базе Scopus есть уже порядка миллиона публикаций, зарегистрировано более пятидесяти тысяч патентов, однако наше преимущество только растет. За все эти годы никому не удалось создать такую технологию — почти весь рынок одностенных углеродных нанотрубок обеспечивается нами», — говорит Михаил Предтеченский.
 
«Наука в Сибири»



Источники

Нанотрубки и не только
Наука в Сибири (sbras.info), 23/06/2020

Похожие новости

  • 06/09/2017

    В Новосибирске расмотрели альтернативы «мусорному» концессионеру

    ​Альтернативные предложения по сбору и утилизации отходов были рассмотрены в рамках "Городской ассамблеи" в Новосибирске. Местные разработчики предложили новые современные технологии переработки ТКО.
    2016
  • 18/11/2019

    Энергозатратное домостроение

    ​«Такого не может быть, но это – факт!» - примерно так иностранные эксперты реагируют на «национальные особенности» жилищного строительства в современной России. Например, иностранцу трудно вообразить ситуацию, когда в депрессивном районе города, среди хибар и бараков, возникает «элитная» высотка.
    481
  • 22/02/2019

    В Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН обсудили новейшие разработки для промышленности

    ​На круглом столе, организованном ИТ СО РАН совместно с департаментом промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии Новосибирска, представители науки и производства обсудили новейшие разработки института, а также вопросы и проблемы взаимовыгодного сотрудничества.
    939
  • 29/08/2018

    В Новосибирске собираются построить аэродинамическую трубу для изучения обледенения самолетов

    ​Аэродинамическую трубу для изучения процессов обледенения при взлете и посадке самолетов планируется построить в новосибирском Академгородке, сообщил агентству "Интерфакс-Сибирь" научный руководитель Института теоретической и прикладной механики им.
    1793
  • 04/07/2019

    Сибирские ученые создают ветряк для нагревания воды

    ​Сибирские ученые создают ветрогенератор, который может работать при низкой скорости ветра и нагревать воду практически без потерь благодаря преобразованию механической энергии воздушного потока непосредственно в тепловую энергию.
    1701
  • 25/09/2019

    Ученые ТГУ нашли новые пульсации в пламени «горелки» для тяжелого топлива

    Исследования нового устройства, созданного в Институте теплофизики Сибирского отделения Российской академии наук и предназначенного для бессажевого сжигания тяжёлого углеводородного топлива с паровой газификацией, провели на механико-математическом факультете.
    850
  • 01/10/2019

    Переработка мусора: вчера, сегодня, завтра

    ​Проблема утилизации отходов актуальна для всего мира: это связано как с огромным количеством накопившегося мусора, так и с отсутствием на рынке безопасных для окружающей среды и человека, экономически эффективных технологий утилизации мусора.
    972
  • 23/11/2018

    Сибирские ученые готовят к внедрению новые технологии для повышения эффективности работы малых котельных

    — В Институте теплофизики СО РАН разработан проект по переводу малых котельных на уголь микропомола — фракции до 20-30 микрон — с применением технологии механоактивации. В этих условиях частички угля горят настолько эффективно, что получается горение, как у газа, — рассказал на пресс-конференции в ТАСС заместитель директора Института теплофизики им.
    950
  • 24/04/2018

    Как сделать жилье более доступным и экологичным?

    ​​Дом - это что-то теплое, уютное и, на первый взгляд - очень консервативное. Но на самом деле и строительство попевает за техническим прогрессом. Как сделать жилье более доступным, дешевым, экологичным? Мы создали краткий обзор тенденций и технологий будущего, которые появляются уже сейчас.
    1582
  • 04/12/2018

    В новосибирском Академгородке внедрили инновационную систему освещения улиц

    "Установка новой системы наружного освещения в Академгородке - хороший пример эффективного применения разработок новосибирских инновационных компаний для городского хозяйства", - считает мэр Анатолий Локоть, который оценил преимущества нового светового оборудования в ходе выездного совещания.
    1805