ПЛАЗМОХИМИЧЕСКАЯ ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИЯ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК (УНТ)

ПЛАЗМОХИМИЧЕСКАЯ ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИЯ
УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК (УНТ)
Институт химии твёрдого тела и механохимии СО РАН
Институт углехимии и химического материаловедения СО РАН
Кемеровский государственный университет
ООО «Сорбенты Кузбасса»
Контакты: 89234889619, www.sorbkuz.ru, sorbkuz@mail.ru
Докладчик – Балыков Данил
Кемерово 2011
Текущая ситуация
Недостаточно выраженные свойства УНЧ для
использования в микроэлектронике и композитах.
Энергозатратность известных методов обработки
УНЧ, с применением дорогих реагентов
В России отсутствует эффективная, дешевая и
масштабируемая методика активации УНЧ
Цель проекта
Разработка методики плазмохимической
функционализации УНТ – в низкотемпературной
кислородной плазме.
Задачи:
- отработка методики
плазмохимической активации УНТ;
- разработка методов оценки
изменения свойств УНТ;
- разработка исходных данных и
создание укрупнённой установки
плазмы (до 2 кг в месяц).
Свечение плазмы в
камере активации
Результат
• Отработанная методика активации
УНЧ в кислородной плазме;
• Методика экспрессного анализа и
текущего контроля активации УНЧ;
• Укрупнённая плазмохимическая
установка активации УНЧ,
производительностью до 2 кг/мес;
• Образцы УНЧ с новыми
свойствами и результаты их
исследований.
Микрофотографии УНЧ
«Таунит»
Применение
Для расширения областей применения УНЧ, необходимо
изменять их форму и проводить их функционализацию.
Плазмохимическая активация позволит изменять
эмиссионные, сорбционные, физико-механические свойства
и использовать УНЧ для создания:
- суперконденсаторов (ионистров);
- эффективных сорбентов;
- аккумуляторов водорода и топливных элементов;
- сверхпрочных композитов;
- автокатодов.
Преимущества метода:
- Энергетически выгодный (низкотемпературный,
Т=70-120°С, а у конкурентов 240-850°С);
- Эффективный и легко масштабируемый;
- Экологически чистый;
- Использование дешевых окислителей – газов;
- Простота текущего контроля.
Схема установка для окисления в НТКП:
1 - генератор УВЧ-30, 2 - контактные электроды, 3 - корпус ячейки реактора, 4 - ячейка
измерительная, 5 - УВ, 6 - термопара, 7 - мультиамперметр
Технология обработки
Обработку серии МУНТ проводили при Т=70-120ºС,
скорость подачи кислорода 5 мл/мин, давление 5
мм.рт.с.
Плазма генерировалась с помощью генератора УВЧ –
30. Обгар фиксировался на микроаналитических весах.
Масса образцов – 0,2 г.
Изучение свойств материалов проводится на ЭПР, ЯМР,
ИК-спектрометре, сканирующем растровом микроскопе,
термодесорбометре, рентгене и др.
Рынок
Объём рынка УНЧ
оценивается в
500-800 тонн в год
На рынке РФ - 90 компаний
использующих УНТ и 3 производящие
их в больших масштабах.
Потенциальные потребители:
- НТЦ «Гранат»
- «НаноТехЦентр»
- Холдинг Композит
The Chemical Journal (2009).
Стратегия продвижения
Создан сайт компании (www.sorbkuz.ru),
с информацией о продукте, проводимых
исследованиях и оказываемых услугах.
Участие проекта в тематических
выставках, форумах, конкурсах,
симпозиумах и конференциях
Регулярные статьи о проектах компании в
научно-технических и научно-популярных
журналах («Наука и жизнь»,
«Роснанотехнологии», «Физикохимия
поверхности», «Деловой Кузбасс» и др.)
Инвестиции
Для проведения НИОКР требуется 0,4 млн.руб.
Для создания опытно-промышленной установки
плазмохимической активации УНТ (до 40 кг в мес.) и
запуска рабочей площадки требуется 55 млн.руб.
Срок окупаемости – около 5-6 лет
Смета затрат на 2011-2012 года
№
Наименование затрат
Сумма, тыс.руб.
1
Материалы – 2 кг УНЧ
40
2
Комплектующие установки
активации
95
3
Заработная плата
300
4
Расходные материалы
Итого
5
440
Команда
Директор ООО «Сорбенты Кузбасса» –
Бервено А.В., инженер ИХТТМ СО РАН,
опыт работы - 7 лет, образование: КемГУ
(высшее,химик), МГУ (наноматериалы),
ВШБ ТГУ (менеджмент), MBA.
Научный руководитель – Бервено В.П., к.х.н.,
в.н.с. ИХТТМ СО РАН, зав.лаб. ИУХМ СО РАН
Сотрудники – лаборанты и инженеры (6 чел.),
менеджер, маркетолог, бухгалтер.
Есть опыт реализации инновационных проектов
и научно-технических разработок (ФЦП,
подготовка ТУ и ТЗ, выполнение заказов РАН).
Имеется необходимая инфраструктура.
Достижения
Результаты работы по теме проекта
апробированы на 20 отечественных и
зарубежных конференциях (Carbon 20052011, CESEP 2007), представлены в 3
статьях в рецензируемых журналах.
 Проект стал финалистом конкурса Комитета
при президенте РФ по науке и образованию,
полуфиналистом Зворыкинской премии и
конкурса проектов по углеродным нанотрубкам
ГК «Сигма Инновации».
 Подготовлены 2 магистерских работы по теме
проекта
 Проектные документы на установку плазмы
введены в режим ноу-хау
 Готовится бизнес-план
План работ на 2012-2013 год
1. Изучить физико-механические, электрофизические,
поверхностные свойства, нанотекстуру и структуру исходных УНЧ
2. Разработать и смонтировать установку плазмохимической
функционализации УНЧ (до 1 грамма в день)
3. Провести серию опытов по плазмохимической активации УНЧ.
Проанализировать изменения массы образцов и исследовать
изменение свойств УНЧ, после активации
4. Разработка экспрессного метода текущего контроля процесса
функционализации УНЧ в установке низкотемпературной
кислородной плазмы
5. Отработка методики плазмохимической активации УНЧ.
Наработка функционализированных образцов УНЧ, изучение их
свойств
6. Разработка исходных данных и создание укрупнённой
плазмохимической установки активации УНЧ (до 2 кг в месяц)
Резюме
Проект направлен на решение проблем, связанных с
применением УНЧ в микроэлектронике и композитах.
Цель – создание методики плазмохимической
активации УНЧ для улучшения их свойств.
Имеется установка плазмохимической активации,
ведутся работы по обработке УНЧ в плазме и их
исследования. Имеются партнеры и заказчики на
разработку.
Создана компания для реализации проекта.
Для проведения НИОКР требуется 440 тыс. руб.
Дополнительный слайд
Устройство установки плазмохимической
активации УНТ введено в режим ноу-хау 22.10.2010,
планируется патентование и сертификация
установки после проведения НИОКР
Возможна продажа установок (или установка на
производство УНЧ) или обработка УНЧ под заказ
Проблем с кадрами нет – по теме проекта
защитились 2-е студентов-дипломников,
защищаются 2-е кандидатов наук, имеется
необходимый руководящий состав