Реферат: N-01-tisncm-2 Паспорт совместного российско-американского проекта

N-01-TISNCM-2


Паспорт совместного российско-американского проекта


1. Название

Углеродные нанотрубки с многомиллионным аспектным соотношением и их переработка методом байскроллинга в конструкционные и функциональные материалы (Biscrolling Carbon Nanotubes with Millionaire Aspect Ratio for Construction and Functional Materials).


2. Аннотация


Цель проекта - ускорение разработки функциональных волокон на основе углеродных нанотрубок (УНТ), а также их коммерческих приложений через синергию оригинальных методических платформ и изобретений Российских и Американских участников.

С одной стороны, будут применены уникальный опыт и методы Российского участника в каталитическом выращивании УНТ с многомиллионным аспектным соотношением. Эти УНТ синтезируются в оригинальном «вихревом» реакторе во взвешенном слое, способном к саморазделению твердого продукта на неволокнистый углерод, УНТ с высокой удельной поверхностью и УНТ с выскоим аспектным соотношением. Последние УНТ, обладая большой индивидульной длиной и идеальной концентрической структурой, являются лучшим стартовым материалом для создания листов и волокон конструкционного и функционального назначения. Ключом к технологическому успеху развития этого направления является высокоэффективная и недорогая универсальная технология получения листов и волокон из таких УНТ; эта технология будет предоставлена Американским участником. В добавление к синтезу нанотрубок, Российский участник предоставит свои опыт, методы и изобретения в области физических методов исследования и модифицирования продукта (спектроскопия, электронная микроскопия, модификация электрофизических свойств и др.), и в области перспективных энергетических приложений, в частности, в технологии получения синтетической нефти через высокоэффективный каталитический процесс Фишера-Тропша на оригинальных катализаторах, содержащих УНТ.

С другой стороны, будут применены уникальный опыт и методы Американского участника в технологии получения листов и волокон из УНТ, в том числе с применением технологии байскроллинга, то есть технологии сочетания нановолокнистого углерода с нескручиваемыми функциональными компонентами. Американский участник продемонстрировал, что волокна, полученные байскроллингом, перспективны для использования в различных приложениях, от сверхпроводящих кабелей до электронного текстиля в батареях и топливных элементах. Свойства получаемых методом байскроллинга материалов качественно улучшились бы, если в качестве волокнистого компонента можно было применить УНТ с многомиллинным аспектным соотношением; именно такой компонент может быть предоставлен Российским участником. В добавление к технологии байскроллинга, Американский участник предоставит свои опыт, методы и изобретения в выращивании «леса» УНТ, в прядении и скручивании УНТ, в исследовании физических свойств и структуры.

Решаемые в проекте задачи направлены на создание широкого спектра материалов различного назначения, в том числе и прежде всего для энергетического сектора и задач энергосбережения.


^ 3. Описание предполагаемых результатов реализации проекта


В результате реализации проекта предполагается получить: (а) высокопроизводительную, готовую к масштабированию непрерывную технологию получения сверхдлинных УНТ с многомиллионным аспектным соотношением; (b) технологию получения листов, препрегов, волокон и многофункциональных волокон методом байскроллинга из сверхдлинных УНТ; (c) функциональные материалы со значительно улучшенными по сравнению с ранее разработанными Американским участником полезными свойствами за счет применения сверхдлинных УНТ; (d) прототип нового поколения волоконных и тканых катализаторов, превосходящих по легкости и дешевизне применения ранее разработанные Российским участником аналоги.


^ 4. Наиболее близкие по тематике проекты в мире, реализующиеся в настоящее время


В настоящее время в мире ведется ряд проектов, направленных на создание и применение УНТ с высоким аспектным соотношением. Наиболее близкими являются:

- проект Кембриджского университета (Великобритания) по производству т.н. «гибкого дыма», крученых волокон и матов на этой основе;

- проект компании Nanocomptech (США) по производству т.н. «гибкого дыма», крученых волокон и матов на этой основе;

- проект университета Синсю (Япония) по разработке функциональных материалов на основе длинных углеродных нанотрубок в содружестве с рядом японских компаний.


^ 5. Новизна, описание конкурентных преимуществ, результатов


Обе стороны вкладывают в проект свои новейшие разработки, обладающие несомненной мировой новизной. С Российской стороны – это новый метод получения УНТ в вихревом реакторе, позволяющий получать не имеющий аналогов продукт в виде тяжей углеродных нанотрубок идеальной структуры и длины до 56 см. Также катализаторы получения синтетической нефти, запатентованные в 2009-2010 гг. С Американской стороны – это новейшая технология байскроллинга, впервые опубликованная в январе 2011 г. в SCIENCE magazine. Сочетание этих компонентов дает большое конкурентное преимущество для практически любых приложений, особенно для конструкционных материалов и катализаторов.


^ 6. Кто является потенциальным потребителем результатов


Потенциальными потребителями результатов являются компании электрохимической, химической, топливной и энергетической отраслей. В качестве конечных потребителей могут выступить такие компании, как Газпром (РФ), АвтоВАЗ (РФ), Комэнерго (РФ), Samsung (Корея)/ General Motors (США) и т.д. Непосредственная коммерциализация будет проводиться силами одного из российских участников ООО «ИНФРА Технологии» и, возможно, других привлеченных компаний.


^ 7. Где, когда и какой эффект, в т.ч. экономический, ожидается от использования результатов проекта


Ожидается, что в 2015-17 гг.результаты проекта помогут занять значительную нишу на рынках компонентов батарей и топливных элементов (от $2 млрд), катализаторов получения синтетической нефти и продуктов нефтехимии ($0,5 млрд) и на других рынках.


8. Предполагаемые организации – участники консорциума по профилям: научные, образовательные, бизнес. Контактная информация руководителей проекта в каждой организации и общего координатора


Общий координатор проекта

В.Д. Бланк, ФГУ ТИСНУМ, г. Троицк vblank@tisnum.ru


Российский участник 1

ООО «ИНФРА Технологии», 125993, г. Москва, ул. Моховая, д.11-3В

Руководитель проекта В.У. Баликоев info@infratechnology.ru


Российский участник 2

ФГУ ТИСНУМ, 142190, г. Троицк Московской обл., ул. Центральная, 7А

Руководитель проекта В.З. Мордкович mordkovich@tisnum.ru тел. +7(499) 272-2314 доб. 371


Американский участник

The University of Texas at Dallas

800 W. Campbell Rd., MP15/ Richardson, TX 75080

Руководитель проекта Ray H. Baughman rbaughmn@utdallas.edu Phone: 972-883-2315 Fax: 972-883-2310


^ 9. Описание вклада каждой организации в итоговый результат


ООО «ИНФРА Технологии» (бизнес, научно-технологическая компания) - технология катализаторов получения синтетической нефти, технология вихревого реактора, софинансирование проекта;


ФГУ ТИСНУМ (научная организация)– опыт, методы и оборудование для выращивания углеродных наноматериалов, в том числе УНТ с высоким аспектным соотношением в предоставленном участником 1 вихревом реакторе, для исследования физических свойств, прежде всего спектроскопии и электронной микроскопии;


The University of Texas at Dallas (научно-образовательная организация) – новейшую технологию получения листов и волокон из УНТ, в том числе с применением технологии байскроллинга, то есть технологии сочетания нановолокнистого углерода с нескручиваемыми функциональными компонентами. В добавление к технологии байскроллинга, Американский участник предоставит свои опыт, методы и изобретения в выращивании «леса» УНТ, в прядении и скручивании УНТ, в исследовании физических свойств и структуры.


^ 10. Преимущества от участия иностранных организаций


Участие иностранной организации органично дополняет технологический вклад российских участников, создавая таким образом уникальное конкурентное преимущество. В случае отсутствия иностранного участника пришлось бы разрабатывать аналог технологии байскроллинга самостоятельно, причем в условиях отсутствия отечественной научной базы по прядению и скручиванию нанотрубок.


^ 11. Потенциальные иностранные участники проекта, которые могли бы внести существенный результат в итоговый результат


The University of Texas at Dallas, США


^ 12. Краткая предыстория формирования проекта


Российские и Американские участники проекта длительное время разрабатывали свои компоненты технологии самостоятельно. Причем научные руководители, Ray Baughman в США и В.З. Мордкович в России были одними из первых в 2000-2002 гг, кто обратил внимание научного сообщества на необходимость разработки УНТ с высоким аспектным соотношением. Непрекращающиеся научные контакты научных руководителей, в том числе в период работы в компаниях (Ray H. Baughman в Allied Signal, В.З. Мордкович в ICMR, Япония) постепенно создали поле для синергии проводящихся разработок, до того совершенно независимых друг от друга. В то же время The University of Texas at Dallas последние несколько лет активно сотрудничал с ФГУ ТИСНУМ по иным научным направлениям и заключил соглашение о сотрудничестве, одним из итогов реализации которого является настоящий проект.


^ 13. Предварительный план подготовки и реализации проекта (основные вехи) по каждой организации, включая координационные мероприятия


Срок реализации проекта 2011-2013 гг.

№ п/п

Наименование

срок

1 ИНФРА

2 ТИСНУМ

3 UTD

1

Составление и согласование плана работ, финализация проекта

30.12.2010 – 30.06.2011

Совместно с 2 и 3

Совместно с 1 и 3

Совместно с 1 и 2

2

Параметрическое исследование процесса роста углеродных нанотрубок с высоким аспектным соотношением

30.06.2011 – 30.06.2012

исполнитель

исполнитель




3

Подготовка к масштабированию процесса роста нанотрубок

01.09.2012- 31.12.2013

исполнитель

исполнитель




4

Разработка метода получения листов из углеродных нанотрубок с высоким аспектным соотношением

30.06.2011 – 30.06.2012




соисполнитель

исполнитель

5

Модификация процесса байскроллинга, для использования углеродных нанотрубок с высоким аспектным соотношением

01.07.2012 – 31.12.2013







исполнитель

6

Изготовление и исследование образцов функциональных материалов, улучшающих предыдущие разработки Американского участника

01.09.2013 – 31.12.2014

соисполнитель

соисполнитель

исполнитель

7

Изготовление и исследование прототипа нового поколения катализаторов

1.01.2014 – 30.03.2015

исполнитель

исполнитель




8

Подготовка к масштабированию разработанных материалов

1.01.2015 – 30.06.2015

Совместно с 2 и 3

Совместно с 1 и 3

Совместно с 1 и 2



14. Объем финансирования (существующий и необходимый), включая предполагаемые источники и объемы софинансирования


Общий необходимый объем финансирования:

$4 200 000

В том числе из средств Российско-Американской комиссии:

$ 3 800 000

В том числе из средств Российского участника ООО «ИНФРА Технологии»:

$400 000