Добавить в избранное





Взорвать алмазную жилу


Поразительно, но факт: до 60% пылевой взвеси, образующейся вслед за тем взрыва обычной армейской взрывчатки, - это искусственные алмазы размером 4-7 нанометров. Они образуются в эпицентре взрыва при высоких температурах и давлениях из обычного углерода, который, как известно, присутствует как в тротиле, так и в гексогене.

Первое в Советском Союзе опытно-промышленное фабрика по наработке синтетических алмазов детонационным методом было запущено в начале 1980-х в НПО "Алтай" в Бийске. Однако толку от него было мало. Технологическая линия, реализующая управляемый взрыв, позволяла обретать не алмазы в чистом виде, а алмазосодержащую шихту, в которой кроме собственно алмазов присутствовали продукты взрыва и несгораемые примеси - окислы металлов, попадающие в шихту со стенок технологического оборудования. Нужно было разыскать технология выделять из всего этого мусора наноразмерные кристаллы алмазов. С этой задачей руководство НПО "Алтай" обратилось в ленинградское Специальное конструкторско-технологическое бюро (СКТБ) "Технолог".

Добыть алмазы из тротила

СКТБ "Технолог" было создано в 1963 году по инициативе Льва Багала, заведующего кафедрой химии и технологии органических соединений азота Ленинградского технологического института (знаменитой на всю страну Техноложки), как испытательная база для проверки и реализации лучших идей сотрудников вуза.

С самого своего образования СКТБ "Технолог" не вписывалось в тогдашнюю организационную структуру научных исследований. Формально относясь к вузовской науке, оно действовало как серьезное отраслевое НПО - разрабатывало и доводило технологии безотложно до промышленной стадии и, минуя промежуточные звенья, передавало их в готовом виде на серийные заводы.

Уровень созданных в этом месте технологий был шибко высок, потому как СКТБ имело приоритетное право забирать к себе самых талантливых выпускников Техноложки. "И академические, и отраслевые институты жутко завидовали нашему СКТБ, вследствие того что что у нас любой год было "право первой ночи" - мы отбирали себе лучших специалистов, а им доставалось то, что осталось", - вспоминает Валерий Долматов, глава Центра интенсивных технологий СКТБ "Технолог". На собранном в "Технологе" самом современном оборудовании ежегодно проходили практику сотни студентов, которые следом шли трудиться на производственные предприятия и становились проводниками новых технологий в промышленность. "Такую идеологию заложил в родное детище профессор Багал, и она в особенности удачно работала в области новых прорывных технологий, - выделяет Валерий Марчуков, заместитель руководителя Центра интенсивных технологий СКТБ "Технолог". - Выпускники Техноложки, прошедшие сквозь СКТБ, были самыми востребованными кадрами в СССР, потому как они славно разбирались в том, о чем заводские инженеры зачастую более того не имели представления".

Отличное оборудование и рослый порядок квалификации инженеров и технологов позволяли СКТБ новости серьезные материаловедческие работы в интересах ВПК. Только единственный пример: как раз "Технолог" разрабатывал, а в текущий момент поставляет военным катализаторы для отверждения композитных материалов, использующихся в отечественной стелс-технологии.

Коньком СКТБ изначально являлся химический синтез веществ и материалов в жестких условиях. "С 1976 года мы владели такими методами воздействия на среды и физические тела высоких давлений, больших температур и агрессивных окислителей, которые были недоступны другим организациям, - поясняет Валерий Марчуков. - А с увеличением давления и температуры прыть химических реакций, как правило, увеличивается, и это делает возможным то, что нереально в обычных условиях". Один из этих методов, созданный в близкое пора Евгением Вишневским и Вадимом Сущевым для очистки веществ, применяемых в оборонке, был основан на использовании азотной кислоты под высоким давлением. Именно тот самый метод, модифицированный в 1984 году под алмазосодержащую шихту, позволил отделить детонационные алмазы от всех примесей. Степень чистоты материала получилась сильно высокой. А вскоре выяснилось, что мировая индустрия, уже тогда бойко использовавшая детонационные алмазы, не обладает сравнимой по эффективности технологией их очистки.

К концу 1980-х, когда заказы от оборонки на практике прекратились, сотрудники подразделения СКТБ, которое с самого начала занималось разработкой этого уникального метода, а потом проектировало технологическую линию непрерывного действия для его реализации, решили произвести производство детонационных алмазов одной из своих ключевых компетенций. Сейчас это подразделение носит наименование Центр интенсивных технологий (ЦИТ).

Алмазы широкого профиля

Детонационные алмазы - материал нетривиальный. Главная его изюминка - особое строение поверхности кристаллов. Она покрыта множеством функциональных кислородсодержащих групп, которые придают этой разновидности синтетических алмазов гидрофильность - родство с водой и с любыми растворами и средами на водной основе (традиционные синтетические алмазы гидрофобны). Именно эта специфика обеспечивает данной разновидности синтетических алмазов просторный спектр применения.

В различие от классических искусственных алмазов, получаемых методом статического синтеза и годных только на абразивную крошку для предварительной (грубой) обработки твердых и сверхтвердых материалов, детонационным алмазам уже найдено употребление в десятках различных областей - от упрочнения полимеров до противораковой терапии. В ближайшем будущем, утверждают специалисты, будет открыто ещё как самое меньшее столь же.

Промышленное освоение детонационных наноалмазов ведется по четырем направлениям. Самая большая по объ емам потребления ниша рынка - полировальные композиции для финишной и суперфинишной обработки поверхностей. Вторая область, где рынок уже распробовал этот наноматериал, - гальванические металлоалмазные покрытия. Если ввести в традиционное покрытие наноалмазы, его износостойкость увеличится в четыре-пять раз, броско усилятся и его антикоррозионные свойства. Третья ниша - присадки для машинных масел и смазок. При добавлении нанокристаллов их антифрикционные свойства улучшаются на порядок. Наконец, четвертое набирающее популярность ориентация - алмазные добавки к резинам. "На рынке уже есть технологии, позволяющие прибавлять в резину наноалмазы. В итоге получаются дорогие автомобильные шины с длительным сроком ходимости и отличным сцеплением с полотном дороги", - говорит Валерий Долматов. Технологию эту освоила, в частности, группа Michelin.

Еще немного перспективных областей работы с наноалмазами находится покуда на опытно-экспериментальной стадии. В наибольшей степени проработана задача алмазных и металлоалмазных спеков - композитных материалов, из которых предполагается изготавливать особенно ответственные детали машин и механизмов. Весьма многообещающи результаты опытов с детонационными наноалмазами в медицине и биотехе. "Поскольку свойский алмаз обладает родством к воде, это позволяет использовать его в том числе в живых системах - например, для борьбы с разными видами плесени, для защиты памятников от разрушения в агрессивной городской среде, для больше глубокого проникновения активных составляющих косметических средств, в роли антиоксидантов, в качестве транспорта лекарственных компонентов, которые позволительно "привить" к его поверхности, и даже для разрушения раковых клеток", - перечисляет Валерий Долматов.

Особняком стоит самая маржинальная и, пожалуй, самая престижная область потенциального применения наноалмазов - твердотельная электроника. "Мы занимаемся в том числе созданием алмазных полупроводников. Для этого в кристаллической решетке алмаза нужно заместить атом углерода атомом бора, фосфора, германия или серы, - рассказывает Валерий Долматов. - Подобные алмазные полупроводники должны прийти на смену кремнию в электронике. Наше превосходство в том, что детонационный синтез дает алмазы с самой устойчивой кристаллической структурой".

Одна из ключевых проблем на этом направлении - как снабдить высочайшую уровень чистоты алмазного полупроводника потом всех манипуляций с его кристаллической решеткой (количество примесей не должно превышать 0,1%). И тут полностью может "выстрелить" уникальная азотнокислая методика очистки, которой владеет ЦИТ.

С алмазами, но без продюсера

Стадия очистки - ключевой период технологической цепочки производства детонационных алмазов. В себестоимости конечного материала она составляет три четверти.

Во всем мире образовавшуюся в результате взрыва алмазосодержащую шихту чистят посредством кипячения в концентрированной серной кислоте с добавлением соединений хрома. Эта технология, во-первых, крайне грязная. Во-вторых, она не обеспечивает должной степени очистки: неалмазные формы углерода уходят, а значительная доля несгораемых примесей окислов металлов, чрезвычайно вредных для дальнейшего применения алмазов, остаются. В-третьих, во момент очистки вносятся дополнительные загрязнения в крайний продукт - в алмазах остается полно шестивалентного хрома, являющегося сильнейшим ядом.

Метод очистки, разработанный в "Технологе", лишен всех вышеперечисленных недостатков. Он позволяет получать наноалмазы высокой степени чистоты - число несгораемых примесей не превышает 0,3-0,6% (при сернокислом методе - от 2% и выше). Сырье для этой технологии (алмазосодержащую шихту) разрешается либо наработать самим, либо достать на стороне (метод ее изготовления довольно прост), и, выходит, питерские инноваторы обладают лидирующей в масштабах мира технологией производства весьма перспективного и востребованного наноматериала.

Валерий Марчуков, заместитель руководителя Центра интенсивных технологий СКТБ Валерий Марчуков, заместитель руководителя Центра интенсивных технологий СКТБ "Технолог": "Мы владеем такими методами воздействия на среды и физические тела высоких давлений, больших температур и агрессивных окислителей, которые другим организациям недоступны" Фото: Александр Крупнов

Помимо собственно технологии у специалистов ЦИТ есть и серьезные научные компетенции для ее развития: Валерий Долматов входит в первую пятерку мировых исследователей детонационных наноалмазов. "Наша технология - гордыня России, - утверждает Долматов. - Несмотря на развал прикладной науки и все сегодняшние сложности, на этом направлении углеродных материалов у нашей команды стопроцентный приоритет в мире".

Опытно-промышленная база соответствует научному уровню. Она была создана в 2008-2009 годах в рамках одной из ФЦП. Тогда "Технолог" получил от Минобра грант в 120 млн рублей, а кроме того вложил независимо заработанные 40 млн рублей. "Мы спроектировали и заказали абсолютно новое оборудование для очистки алмазов - особые коррозионно стойкие реакторы-автоклавы, выдерживающие давление до 150 атмосфер и температуру до 300 градусов Цельсия. Мы ещё разработали современную целиком компьютеризованную систему управления техпроцессами и сами написали для нее программное обеспечение", - описывает достижения своей команды Валерий Марчуков.

В итоге был создан аппаратный комплекс по азотнокислой очистке алмазосодержащей шихты мощностью 1,5 тонны в год. "Другой инструментальной и опытно-исследовательской базы такого уровня с возможностью вкалывать с высокими давлениями, температурами и агрессивными средами в России на нынче нет", - утверждает Валерий Долматов. А если учесть, что объем мирового рынка детонационных наноалмазов в натуральном выражении составляет порядка 10 тонн, мощности, которыми располагает ЦИТ, следует полагать полноценным производством.

Лидирующая технология, наука мирового уровня и современное производство - на основополагающий воззрение у наших героев есть все, чтобы сделаться заметным рыночным игроком на одном из самых горячих направлений мирового НТП - создание новых материалов с прорывными свойствами.

К сожалению, серьезного коммерциала питерцы за все эти годы так и не выстроили - ЦИТ не наладил производство конечных продуктов на основе наноалмазов и сам не занял ни одной "алмазной" рыночной ниши.

Увы, мы давнехонько перестали поражаться подобным историям. Ведь эта команда - одна из многих сохранившихся в России сильных научно-инженерных школ, которым, чтобы реализовать их совершенно конкурентоспособные разработки, не хватает предпринимательской составляющей. Ученые, инженеры и технологи Центра интенсивных технологий не хотят расходовать время, денежки и силы на выстраивание каналов продаж и наработку клиентской базы. У них к этому личность не лежит. В ЦИТ вообще никто капитально не занимается продвижением своих продуктов и услуг: нет ни отдела маркетинга, ни полноценной системы продаж.

Распродажа технологии

Сейчас ЦИТ работает на рынке в двух ипостасях: продает модификации своей технологии очистки алмазосодержащей шихты сторонним компаниям и поставляет сами очищенные наноалмазы (как сырье) тем, кто делает на их основе конечные продукты.

Одним из первых покупателей азотнокислой технологии ЦИТ стал "Электрохимприбор" - уральское предприятие, работающее в системе гособоронзаказа. На его складах скопилось огромное численность взрывчатых материалов особого назначения, забракованных в свое период военной приемкой. Главный инженер "Электрохимприбора" Евгений Никитин обратился в ЦИТ с просьбой выдумать "хоть что-нибудь", чтобы запустить эти запасы в дело. Специалисты ЦИТ предложили применять взрывчатку для производства наноалмазов детонационным методом. Они разработали и продали уральцам пакетик технологий, позволяющих получать на выходе алмазо-масляную композицию. В итоге предприятие с успехом наладил выпуск инновационных моторных и трансмиссионных масел с алмазными присадками. Впрочем, этот побочный для "Электрохимприбора" коммерциал так и не вышел за рамки регионального.

Другие модификации своей технологии очистки детонационных алмазов ЦИТ в разное час продал в Белоруссию, Южную Корею и Китай. "Китайцы очень солидно готовились к покупке - в течение полутора лет они изучали и сравнивали разные технологии очистки, применяемые и в России, и в мире, и в конечном итоге выбрали нашу - как самую совершенную", - Валерий Долматов считает, что сделка с Китаем - своего рода признание первенства ЦИТ мировым рынком.

Но совершить бизнес на признании все одинаково не удается: отношения с приобретателями технологии заканчиваются единичным актом купли-продажи - они забирают технологическую документацию и уходят от питерцев навсегда. Заказов на авторское сопровождение технологии, сервисное обслуживание оборудования или НИОКР для совершенствования технологии в ЦИТ от подобных клиентов не поступает.

Лицензионные платежи также не являются источником дохода ЦИТ, так как ни в одном случае передача уникального способа не сопровождалась продажей лицензии. Заказчики расплачиваются за технологическую документацию как за партию комплектующих, что не налагает на них никаких ограничений в плане дальнейшего использования технологии.

Распродавая направо и налево свою уникальную технологию, питерцы не опасаются, что наплодят конкурентов. Во-первых, они продают устаревшую версию, а сами работают с новой, более эффективной, которую к тому же продолжают совершенствовать. Во-вторых, они надеются на патенты. "У нас уже есть порядка 30 патентов в России и США. Причем они защищают не только технологию очистки, но и сами продукты - алмазосодержащую шихту и собственно алмазы, а такие патенты очень нелегко обойти, - подчеркивает Валерий Долматов. - В ближайшее миг мы намерены отстоять свой приоритет в Германии, Японии и Южной Корее".

Однако в эпоху повсеместного копирования и изматывающих патентных войн серьезно надеяться на патентную защиту не стоит. Особенно когда занятие касается Китая. Покупателем технологии ЦИТ с китайской стороны, к счастью, была не производственная компания, а Пекинский технологический институт, тот, что не является сколько-нибудь значимым игроком мирового рынка детонационных наноалмазов. Но в Китае, как известно, новые технологии масштабируются, копируются и распространяются со скоростью эпидемий. Кроме того, Китай стал чуть-чуть ли не крупнейшим в мире производителем детонационных наноалмазов, так что возможность утечки российской технологии очень высока. "По нашим подсчетам, детонационные алмазы в Китае производят не менее восьми фирм, - говорит Валерий Долматов. - Основные потребители алмазов - США, Япония и Южная Корея - покупают этот продукт аккурат у них".

Еще питерские или уже финские?

Второе рыночное амплуа ЦИТ - поставщик сырья (очищенных алмазов) производителям конечных продуктов. К примеру, подмосковной компании РАМ из города Юбилейный и южнокорейской фирме Sun Hung питерцы продают свои алмазы для хром-алмазного гальванического покрытия, которое в свое время было разработано специалистами ЦИТ совместно с кафедрой электрохимических производств Техноложки. РАМ покрывает им коронки - что ни на есть скоро изнашиваемый ингредиент буровых установок - и клапаны нефтяных погружных насосов, которые без подобной защиты в один момент съедает коррозия. А один израильский производитель косметики добавляет купленные у ЦИТ алмазы в свои средства.

Однако все эти поставки либо разовые, либо уж очень мелкие, чтобы известия речь о сколько-нибудь серьезном бизнесе. Кроме того, как поставщики сырья питерцы отрезаны от конечного потребителя: в большинстве случаев они не знают никаких деталей о том, где именно используются их алмазы, каким образом их встраивают в те или иные материалы (например, металлические покрытия или резины), и, главное, какие новые свойства они придают конечному продукту.

Единственный клиент наноалмазов, с которым у ЦИТ сложилось долгосрочное партнерство, - финская наукоемкая фирма Carbodeon, специализирующаяся на наработке и продаже нитрида углерода, высокотехнологичного материала с высокой добавленной стоимостью.

Для ЦИТ Carbodeon - безупречный проводник на рынок хайтека. Финны обладают и собственным R&D-подразделением, которое может доводить полученные из Петербурга наноалмазы до нужного заказчикам состояния, и разветвленной сетью потребителей по всему миру.

Объем сегмента детонационных наноалмазов в текущее время оценивается в 100-150 млн евро, ежегодно он подрастает на 5-10%. Финская компания, судя по всему, сделала ставку на питерские алмазы - полупродукт с явным конкурентным преимуществом (такой высокой, как у ЦИТ, чистоты этого материала по-прежнему не может достичь никто). С ними финны целиком могут стать лидерами в этом сегменте мирового рынка высокотехнологичных материалов.

Чтобы уже сегодня отмежеваться от огромного количества наноалмазов сомнительного происхождения и чистоты, выбрасываемых на рынок китайскими компаниями, Carbodeon позиционирует свои, то есть питерские, алмазы в премиум-сегменте. "Все больше заказчиков требуют, чтобы в алмазах не было примеси хрома, - говорит Валерий Долматов. - И тогда появляются финны с нашими алмазами и гарантируют заказчику отсутствие хрома, да и других примесей тоже".

Финны, единственные из числа клиентов ЦИТ, приобрели лицензию на технологию очистки детонационных алмазов и собираются обзавестись вторую - на приём получения алмазосодержащей шихты. При этом все шесть лет они исправно заказывают Центру интенсивных технологий по 200-250 кг наноалмазов в год (это приблизительно 80% алмазов, которые петербургская команда нарабатывает для всех своих покупателей). "Финны очень ценят, что мы можем модифицировать поверхностные группы нашего нанопродукта и поставлять им большое разнообразие товарных форм алмазов - водные суспензии, сухие порошки и так далее, предназначенные для разных областей применения", - Валерий Долматов объясняет, в чем сильные стороны ЦИТ как поставщика сырья. Стоимость одного грамма этого наноматериала в зависимости от модификации составляет от 2 до 20 евро. Таким образом, поставки финнам ежегодно приносят в бюджет ЦИТ возле 500 тыс. евро.

Однако у Carbodeon есть планы выстроить собственное производство полного цикла, которое будет синтезировать детонационные наноалмазы и очищать их с помощью лицензионной азотнокислой технологии. Сейчас идет розыск инвестора и площадки для размещения предприятия.

Нет сомнений: если финны возьмутся-таки развивать хайтек на российских наноалмазах, у них непременно получится. Финляндия стала одной из самых конкурентоспособных экономик мира именно за счет создания с нуля сильных наукоемких бизнесов. Автор этих строк имела вероятность лично убедиться, что высокотехнологичные компании в Финляндии выращивают системно и целенаправленно и поддерживают их с этакий заботой, что завидно до слез (см. "Страна победившего хайтека", "Эксперт" 20 за 2004 год). Вот и питерская технология точно приживется в финском оазисе и увеличит долю Финляндии на мировом рынке хайтека.


Комментариев: [0] / Оставить комментарий

Keywords:

ЦИТ, технологии ЦИТ, ЦИТ поставщика, ЦИТ приобрели, ЦИТ подобных, ЦИТ возле, ЦИТ чистоты, ЦИТ carbodeon, ЦИТ китайской, ЦИТ одном


=============

=============










Продукты компании Iobit



ВСЕГДА НОВЫЕ ДРАЙВЕРА