"Rusland versloeg Japan bij de ontwikkeling van hoogtechnologische grondstoffen." Na het lezen van deze zin, kan ik van vervalsing worden verdacht. De grondstoffenindustrie is een belangrijk gebied waarin Japan tot op de dag van vandaag zeer concurrerend is. Er zijn overwegend negatieve recensies over Russische grondstoffen, maar bij de productie van één materiaal slaagde Rusland er toch in ons te omzeilen”, schrijft Kotaro Watanabe.
Rusland versloeg Japan bij de ontwikkeling van hightech grondstoffen …
Na het lezen van deze zin, kan ik van vervalsing worden verdacht. De grondstoffenindustrie is een belangrijk gebied waarin Japan tot op de dag van vandaag zeer concurrerend is. Veel Japanse producten staan bovenaan de wereldwijde ranglijst: hoogwaardig staal, koolstofvezel, gelegeerd staal, enzovoort.
Tegelijkertijd zijn hoogwaardige producten, net als voor de Russische grondstoffenindustrie, zeldzaam: titanium kan onvoorbereid worden genoemd, maar heeft meestal slechte recensies.
Zo is het Russische gegalvaniseerde plaatstaal, dat in de auto-industrie wordt gebruikt, niet te vergelijken met het Japanse. Inderdaad, Russisch metaal is eenvoudig bedekt met een laag zink. Als je het een beetje buigt, gaat het zink weg. Het probleem is niet alleen zink. De dikte van de platen wordt niet behouden; er zitten ook veel onzuiverheden in het metaal.
Het is onmogelijk om van dergelijk plaatwerk een kwalitatief hoogstaand product te maken. In Rusland is het volkomen onrealistisch om Japanse kwaliteit te bereiken. Een van de redenen is de zwakke capaciteit van de grondstoffenindustrie.
Wat betreft de ontwikkeling van koolstofnanobuisjes die de prestaties van lithium-ionbatterijen in elektrische voertuigen verhogen, lijkt het erop dat Russische producten echt voorbij zijn gegaan aan Japanse.
Koolstofnanobuisjes zijn een langverwacht nieuw materiaal geworden met een hoge capaciteit en dichtheid.
Promotie video:
Niettemin was dit materiaal erg duur: enkele tienduizenden yen per gram; tien keer duurder dan ruw goud. Het was onmogelijk om tegen een aanvaardbare prijs producten van dergelijk materiaal te maken, dus niemand kon er een toepassing voor vinden.
En ineens ontwikkelde de Russische tak van Oksial (OCSiAl) een methode om koolstofnanobuisjes te produceren tegen een prijs van 300 yen per gram. Er werd inderdaad een logistiek systeem gecreëerd en de verkoop begon tegen de vermelde prijs.
Wat zijn koolstofnanobuisjes
Koolstofnanobuisjes zijn buisjes van moleculaire grootte die zijn opgerold uit koolstofatomen.
Zoals te zien is aan het koolstofkristal, heeft het koolstofatoom sterke interatomaire bindingen, waardoor het materiaal fysieke eigenschappen heeft zoals sterkte enzovoort.
Koolstofnanobuisjes zijn bestand tegen stromen die duizend keer groter zijn dan koper; hebben een thermische geleidbaarheid van ongeveer zeven keer dat van koper; hun sterkte is 8 tot 80 keer die van koolstofvezel.
Zoals de naam al doet vermoeden, hebben deze buizen een nanoformaat, dus op zichzelf is ze niet bruikbaar. Omdat ze echter geavanceerde fysische eigenschappen hebben, kan het toevoegen ervan de prestaties van het uiteindelijke materiaal verbeteren.
Als je bijvoorbeeld koolstofnanobuisjes aan plastic toevoegt, kan het elektriciteit geleiden.
Omdat er maar heel weinig wordt toegevoegd, blijft het doorzichtige plastic transparant. Het ziet eruit als gewoon plastic, maar het geleidt elektriciteit.
Momenteel zijn de hoogste verwachtingen gerelateerd aan de verbetering van de prestaties van de tweede generatie batterijen voor elektrische voertuigen. Koolstofnanobuisjes geleiden elektriciteit goed. Ze zijn lang en niet erg breed. De buizen vormen onderlinge verbindingen die de vorming van een leiding voor elektrische stroom vergemakkelijken.
Wanneer ze aan een poeder worden toegevoegd, verbinden ze de deeltjes door geleiding. Door koolstofnanobuisjes toe te voegen aan het materiaal waaruit lithium-ionbatterijen zijn gemaakt, kunnen de prestaties van de batterij worden verbeterd door de deeltjes beter te laten geleiden.
Daarnaast ontwikkelen het Japanse National Institute of Materials Science en het Agency for Science and Technology een ander type batterij: lithium-luchtbatterijen die koolstofnanobuisjes in de kathode gebruiken. De capaciteit van dergelijke batterijen is 15 keer die van lithium-ionbatterijen. Onderzoek wordt samen met SoftBank uitgevoerd.
Een chemische reactie in de batterij bevordert de ophoping van deeltjes die de stroom van elektrische stroom belemmeren.
Koolstofnanobuisjes veranderen van vorm en accumuleren dergelijke deeltjes, maar omdat ze kanalen kunnen vormen waardoor elektriciteit gemakkelijker kan passeren, ondersteunen ze de stroom van elektriciteit in de batterij. Deze eigenschap van koolstofnanobuisjes zorgt voor een grote batterijcapaciteit.
Eerder was bekend dat koolstofnanobuisjes de prestaties van verschillende producten kunnen verbeteren, maar deze werden niet gebruikt vanwege de tien keer zo hoge prijs als goud.
Ondanks het feit dat een kleine hoeveelheid koolstofnanobuisjes de fysische eigenschappen kan verbeteren, verhoogt hun toevoeging aan grondstoffen de kosten van het product aanzienlijk en overtreft zelfs de kosten van het uitgangsmateriaal aanzienlijk.
Er zijn twee soorten koolstofnanobuisjes: enkelwandig en meerwandig. Enkellaagse producten presteren beter dan meerlagige, maar hun prijs was te hoog. In dit verband is onderzoek gedaan op het gebied van methoden voor de productie van goedkope enkelwandige koolstofnanobuisjes.
In Japan wordt soortgelijk onderzoek uitgevoerd door de New Energy and Industrial Technology Development Organization, met medewerking van bedrijven als de Zeon Corporation enzovoort. Dit project staat onder controle van de overheid.
De Japanse ontwikkelingen liepen niet op een mislukking uit
De efficiëntie is drieduizend keer toegenomen ten opzichte van de oorspronkelijke methode. Japan is nu in staat om enkelwandige koolstofnanobuisjes 500 keer langer te produceren. Oorspronkelijk kosten eenlettergrepige pijpen enkele tienduizenden yen per gram, maar nu worden ze gemaakt voor een prijs van 1000-2000 yen per gram. Bovendien zijn Japanse enkelwandige koolstofnanobuisjes superieur in zuiverheid aan Russische monsters.
Desalniettemin heeft het Russische Oksial (OCSiAl) een technologie ontwikkeld om enkelwandige koolstofnanobuisjes aan te brengen op poedervormig metaal. Het produceert enkellaagse slangen voor 300 yen per gram. Japanse monsters zijn schoner, maar drie keer duurder.
Helaas is deze zuiverheid voor Japanse enkelwandige koolstofnanobuizen momenteel niet vereist voor productie.
(Omdat Japanse nanobuisjes worden gekenmerkt door zuiverheid, zal de waarde van Japanse ontwerpen dramatisch toenemen als elektronische componenten worden ontwikkeld die een dergelijke zuiverheid vereisen.)
Er bestaan enkelwandige koolstofnanobuizen om de sterkte, elektrische geleidbaarheid en thermische geleidbaarheid van een materiaal te vergroten, en daarom zijn deze eigenschappen van hen vereist. Zelfs als ze onzuiverheden bevatten, betekent dit geen negatieve invloed op dergelijke eigenschappen.
Blijkbaar zijn Oxial-producten voldoende om de prestaties van lithium-ionbatterijen te verbeteren. Het logistieke systeem van het Russische bedrijf, volgens welke het enkellaagse pijpen aanbiedt tegen een prijs van 300 yen per gram, ontwikkelt zich geleidelijk.
Bovendien kan Japan dit soort producten niet tegen zo'n lage prijs leveren. We kunnen zeggen dat op dit moment de Russische enkelwandige koolstofnanobuisjes de Japanse hebben verslagen.
Het werk van een technische fabriek in Duitsland.
Rusland is erin geslaagd producten te leveren die vergelijkbaar zijn met die in Japan, tegen drie keer de prijs. Japans onderzoek was effectief, maar Russisch onderzoek was effectiever.
Over het algemeen is het niveau van de Russische industrie en technologie niet hoog genoeg, maar als u zorgvuldig zoekt, kunt u in Rusland technologieën vinden die veel superieur zijn aan Japanse. Dit maakt Rusland interessant.
Gaat Rusland eersteklas producten produceren?
Zal Rusland dus producten produceren die de Japanse overtreffen? Waarschijnlijk niet. Zelfs als we ons voorstellen dat geavanceerde technologieën in Rusland zullen verschijnen, heeft het geen zin als ze geen praktische toepassing vinden.
De Russische industrie onderscheidt zich niet door zijn grootschaligheid en diversificatie. Zelfs als er nieuwe technologieën verschijnen, is het voor hen moeilijk om toepassing in Rusland te vinden. In de praktijk is het daar niet eenvoudig om daar te innoveren.
Om producten zoals auto's te produceren, die verschillende technologieën combineren, is bovendien een bovengemiddeld niveau van technologie en kwaliteit vereist.
In die zin is Rusland erg slecht in balans. Zelfs als we enkelwandige koolstofnanobuisjes nemen, dan zijn het op zichzelf geen eindproducten; daarom vereist hun commercialisering een combinatie met andere technologieën.
Feit is dat je in Rusland technologieën van wereldklasse kunt vinden, vergelijkbaar met de koolstofnanobuisjes van het bedrijf OCSiAl.
Japan is erin geslaagd te industrialiseren en commercialiseren, dus als het opgraaft en praktische toepassingen vindt voor dergelijke Russische technologieën, zou dit kunnen resulteren in een vruchtbare samenwerking tussen Japan en Rusland.
Kotaro Watanabe
