Лауреатами Государственной премии Российской Федерации 2019 года за выдающиеся достижения в области науки и технологий стали ученые Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН академик Михаил Предтеченский, академик Дмитрий Маркович и профессор Владимир Меледин. Премия присуждена за создание основ мировой индустрии одностенных углеродных нанотрубок и научное обоснование новых методов диагностики неравновесных систем и управления ими.

Углеродные нанотрубки: как в России создают невозможные материалы 

(с) Валерий Кламм

Событие уникально — впервые в России открытия в области фундаментальной физики привели к основанию высокотехнологической компании OCSiAl, капитализация которой в этом году достигла $1,5 млрд. Это позволило авторитетным западным экспертам включить OCSiAl в Global Unicorn Club, признав ее компанией-единорогом. Сегодня OCSiAl является крупнейшим производителем графеновых нанотрубок, синтезируя более 90% мирового объема этого уникального материала.

Фундаментальные и прикладные исследования физических неравновесных систем молекулярных кластеров выполнялись учеными в Институте теплофизики СО РАН много лет. Именно они позже легли в основу единственной в мире масштабируемой технологии промышленного синтеза одностенных углеродных нанотрубок или графеновых нанотрубок. Её создателем стал академик Михаил Предтеченский, а практическую реализацию его идеи получили благодаря основанию компании OCSiAl, одним из инвесторов которой выступила Группа «Роснано».

Графеновые нанотрубки обладают уникальными физическими свойствами — невероятной прочностью, гибкостью, высокой электропроводностью, устойчивостью к высоким температурам, рекордным соотношением длины к диаметру и большой площадью поверхности, а также химической инертностью — совместимы практически со всеми материалами. Эти уникальные свойства делают графеновые нанотрубки единственным универсальным аддитивом, улучшающим удельные свойства большинства известных материалов. Нанотрубки позволяют создавать ранее невозможные материалы и продукты, которые изменят многие отраслевые стандарты и облик современного мира.

Углеродные нанотрубки 

Wikipedia

Для этого достаточно крайне низкой концентрации трубок в общей массе материала — от 0,01%. Проводники из нанотрубок в 5 раз легче медных, при этом в 100 раз прочнее стали и обеспечивают необходимый уровень электропроводности при концентрации 0,015% - 1%. При добавлении графеновых нанотрубок в алюминий и полимерные материалы из них могут быть сделаны детали, равнопрочные стальным, но гораздо более легкие. Новые литий-ионные аккумуляторы, изготовленные с использованием графеновых нанотрубок, по мощности, запасу энергии и жизненному циклу оставляют далеко позади существующие. Это дает мощный импульс развитию электротранспорта и альтернативной энергетики.

«Популярная механика» первой поздравила Михаила Предтеченского с Государственной премией и немного поговорила с ним.

«ПМ»: Михаил Рудольфович, где лежит грань между фундаментальными и прикладными исследованиями?

МП: Последнее десятилетие моя научная работа связана с попыткой достичь результатов, которые значимы и могут оказать влияние на людей, быть полезными человечеству. И я пришел к своему определению фундаментальной науки.

Это то, что должно лежать в фундаменте. Фундаментальным результатом можно считать, например, тот момент, когда человек привязал камень к палке, получил топор и научился делать другие каменные орудия. Или изобретение бронзы, железа. И так мы приходим к технологическим укладам — каменный век, бронзовый век, железный век.

Попутно с решением этих задач было найдено много мыслительных решений, о который сейчас никто и не помнит. А фундаментальный результат — который лежит в основе и о котором помнят. Люди помнят о том, что им полезно. Тот же каменный топор, безусловно, фундаментальное открытие, но имеет большое прикладное значение. Поэтому разделение на фундаментальные и прикладные исследования искусственно.

Я начал заниматься наночастицами когда и слова такого не было, они назывались кластерными структурами, а я был аспирантом. У меня кандидатская диссертация даже на эту тему. Нанотехнологии всегда были в сфере моих интересов, хотя я занимался разными вещами: плазмой, лазерной плазмой, высокотемпературной сверхпроводимостью. Но везде я эту тему отслеживал, потому что тема наномасштабов суперфундаментальна. Как только мы раздробим любой материал до наноразмеров, у него начинают появляться совершенно невероятные свойства. И если научиться процесс контролировать — то это прямой путь к новым материалам.

Михаил Предтеченский 

sbras.info

Когда более 20 лет назад были открыты углеродные нанотрубки, я не стал ими заниматься, поскольку у нас были успехи в области высокотемпературной сверхпроводимости, мы были мировыми лидерами, а две такие темы тянуть было невозможно. Тем более было не понятно, для чего нанотрубки нужны. А лет десять назад попал на выставку «Роснано» и увидел, что нанотрубки стали использовать как добавки в материалы, и это давало очень сильный эффект. Я понял, что они имеют очень большие перспективы.

Спросил, а что сдерживает технологию, ответили — цена. Даже многостенные трубки продавали по $1000 за килограмм, а одностенные (это графен, свернутый в цилиндр), которые и имеют самые уникальные и рекордные свойства, продавали по $1000 за грамм. И вот идея создать технологию промышленного производства этого вещества и привела к сознанию OCSiAl и нашего плазменного реактора Graphetron. Мы использовали знания в области конденсации, образования наночастиц и взаимодействия их между собой: это теория, на которой базировались исследования и которая помогла создать промышленную технологию.

Еще одна из идей была в том, что удешевление технологии лежит в масштабировании. Нужно было сделать технологию, которая масштабируется. Поэтому в качестве лабораторной установки был выбран плазменный реактор — плазмотрон, который я и придумал. Вечный плазмотрон, не имеющий ограничений. И мы начали работать на нем и быстро получили первые нанотрубки. Первый промышленный реактор был построен через пять лет. В первый год он синтезировал чуть больше тонны графеновых трубок, сейчас только он производит больше 20 тонн трубок в год — масштабируемость оказалась сильно выше расчетной. А весь OCsiAl — более 75 тонн.

Сегодня самыми перспективными материалами считаются графен и графеновые нанотрубки, а самые передовые материалы — карбоновые, самые легкие и прочные. Можно ожидать, что через некоторое время нашу эпоху будут называть карбоновой. Мы хорошо поработали в этой области, получили уникальные результаты в области углеродных нанотрубок, компания OCSiAl стала научным и технологическим мировым лидером в этой области, мы получили новые материалы и улучшили свойства старых. Это фундаментальные открытия и фундаментальная работа. И присуждение Государственной премии является подтверждением правильности моих мыслей.

Александр Грек

Источники

Углеродные нанотрубки
Популярная механика (popmech.ru), 18/06/2020

Похожие новости

  • 25/06/2020

    В Кремле Владимир Путин вручил Государственные премии лауреатам сразу в пяти категориях

    ​Глава государства вручил госпремии за выдающие достижения тем людям, благодаря которым Россия "по праву претендует на то, чтобы называться великой державой". Среди награжденных - деятели культуры и правозащитники, врачи и ученые.
    773
  • 18/06/2020

    Сибирские ученые получили Государственную премию РФ в области науки и технологий

    ​​Лауреатами Государственной премии Российской Федерации 2019 года за выдающиеся достижения в области науки и технологий стали ученые Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН академики Дмитрий Маркович Маркович и Михаил Рудольфович Предтеченский, а также доктор технических наук Владимир Генриевич Меледин.
    434
  • 03/09/2019

    Институты СО РАН показали разработки для техники будущего

    ​В трех институтах новосибирского Академгородка рассказали об исследованиях, которые будут развиваться в Междисциплинарном исследовательском комплексе аэрогидродинамики, машиностроения и энергетики и Центре нанотехнологий.
    1065
  • 25/01/2017

    Ученые ИТ СО РАН диагностируют воду и пламя

    ​Ученые Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе развивают методы панорамной оптической диагностики течений воздуха, различных газов и жидкостей, а также пламен. Такие технологии применяются в сфере двигателестроения и энергетики, и в области их разработки институт является российским и одним из мировых лидеров.
    1861
  • 09/06/2018

    От теплоэнергетики к космосу и климату: интервью с академиком Сергеем Алексеенко

    ​Одним из лауреатов Международной премии «Глобальная энергия» в этом году стал академик РАН, экс-директор Института теплофизики РАН Сергей Алексеенко (опередивший десяток других финалистов, в том числе Илона Маска).
    1159
  • 07/06/2018

    Академик Сергей Алексеенко стал лауреатом премии «Глобальная энергия»

    ​Академик Сергей Алексеенко, возглавлявший  Институт теплофизики Сибирского отделения РАН с 1997 по 2017 гг., получил премию за подготовку теплофизических основ создания современных энергетических и энергосберегающих технологий.
    2059
  • 26/06/2020

    Сибирские ученые получили госпремии от президента России

    ​В Екатерининском зале Кремля состоялась церемония вручения Государственных премий Российской Федерации 2019 года в области науки и технологий. Приветствуя авторов основ мировой индустрии одностенных углеродных нанотрубок и научного обоснования новых методов диагностики неравновесных систем и управления ими, Владимир Владимирович Путин назвал эту работу «настоящей технологической революцией».
    411
  • 03/09/2017

    Дмитрий Маркович: Масштабы молодёжи нас устраивают

    ​2017 год стал для Института теплофизики СО РАН годом перемен — здесь впервые за 20 лет сменился директор. Коллектив одного из крупнейших академических институтов энергетического профиля России возглавил доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН Дмитрий Маркович.
    2254
  • 24/06/2020

    Нанотрубки и не только

    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.
    281
  • 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.
    933