"La Russia ha battuto il Giappone nello sviluppo di materie prime ad alta tecnologia". Dopo aver letto questa frase, potrei essere sospettato di falsificazione. L'industria delle materie prime è un'area importante in cui il Giappone è ancora oggi altamente competitivo. Ci sono per lo più recensioni negative sulle materie prime russe, ma nella produzione di un materiale la Russia è comunque riuscita a bypassarci”, scrive Kotaro Watanabe.
La Russia ha sconfitto il Giappone nello sviluppo di materie prime ad alta tecnologia …
Dopo aver letto questa frase, potrei essere sospettato di falsificazione. L'industria delle materie prime è un'area importante in cui il Giappone è ancora oggi altamente competitivo. Molti prodotti giapponesi sono in cima alle classifiche globali: acciaio ad alta resistenza, fibra di carbonio, acciaio legato e così via.
Allo stesso tempo, come per l'industria russa delle materie prime, i prodotti di alta qualità sono rari: il titanio può essere chiamato improvvisamente, ma per lo più ha recensioni negative.
Ad esempio, la lamiera zincata russa, utilizzata nell'industria automobilistica, non può essere paragonata a quella giapponese. In effetti, il metallo russo è semplicemente rivestito con uno strato di zinco. Se lo pieghi un po ', lo zinco se ne va. Il problema non è solo lo zinco. Lo spessore delle lastre non viene mantenuto; ci sono anche molte impurità nel metallo.
È impossibile realizzare un prodotto di alta qualità con tale lamiera. In Russia, non è del tutto realistico ottenere la qualità giapponese. Uno dei motivi è la debole capacità dell'industria delle materie prime.
Tuttavia, per quanto riguarda lo sviluppo di nanotubi di carbonio che aumentano le prestazioni delle batterie agli ioni di litio utilizzate nei veicoli elettrici, sembra che i prodotti russi abbiano davvero bypassato quelli giapponesi.
I nanotubi di carbonio sono diventati un nuovo materiale tanto atteso con capacità e densità elevate.
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Tuttavia, questo materiale era molto costoso: diverse decine di migliaia di yen al grammo; dieci volte più costoso dell'oro grezzo. Era impossibile realizzare prodotti con tale materiale a un prezzo accettabile, quindi nessuno poteva trovare un uso per questo.
All'improvviso, la filiale russa di Oksial (OCSiAl) ha sviluppato un metodo per produrre nanotubi di carbonio al prezzo di 300 yen al grammo. È stato infatti creato un sistema logistico e le vendite sono iniziate al prezzo dichiarato.
Cosa sono i nanotubi di carbonio
I nanotubi di carbonio sono tubi di dimensioni molecolari arrotolati da atomi di carbonio.
Come si può vedere dal cristallo di carbonio, l'atomo di carbonio ha forti legami interatomici, grazie ai quali il materiale ha proprietà fisiche come forza e così via.
I nanotubi di carbonio possono resistere a correnti mille volte maggiori del rame; hanno una conducibilità termica di circa sette volte quella del rame; la loro forza è da 8 a 80 volte quella della fibra di carbonio.
Come suggerisce il nome, questi tubi sono di dimensioni nanometriche, quindi non possono essere utilizzati da soli. Tuttavia, poiché hanno proprietà fisiche avanzate, aggiungerli può migliorare le prestazioni del materiale finale.
Ad esempio, se aggiungi nanotubi di carbonio alla plastica, può condurre elettricità.
Poiché viene aggiunto molto poco, la plastica trasparente rimane trasparente. Sembra una normale plastica, ma conduce l'elettricità.
Attualmente, le maggiori aspettative sono legate al miglioramento delle prestazioni delle batterie di seconda generazione per veicoli elettrici. I nanotubi di carbonio conducono bene l'elettricità. Sono lunghi e non molto larghi. I tubi formano interconnessioni che facilitano la formazione di un condotto per la corrente elettrica.
Quando vengono aggiunti a una polvere, collegano le particelle per conduzione. Aggiungendo nanotubi di carbonio al materiale di cui sono fatte le batterie agli ioni di litio, le prestazioni della batteria possono essere migliorate consentendo alle particelle di condurre meglio.
Inoltre, l'Istituto nazionale giapponese di scienza dei materiali e l'Agenzia per la scienza e la tecnologia stanno sviluppando un altro tipo di batteria: batterie al litio-aria che utilizzano nanotubi di carbonio nel catodo. La capacità di tali batterie è 15 volte quella delle batterie agli ioni di litio. La ricerca viene svolta in collaborazione con SoftBank.
Una reazione chimica nella batteria favorisce l'accumulo di particelle che ostacolano il flusso della corrente elettrica.
I nanotubi di carbonio cambiano forma e accumulano tali particelle, ma poiché hanno la capacità di formare canali attraverso i quali l'elettricità può passare più facilmente, supportano il flusso di elettricità all'interno della batteria. Questa caratteristica dei nanotubi di carbonio fornisce una grande capacità della batteria.
In precedenza, si sapeva che i nanotubi di carbonio possono migliorare le prestazioni di vari prodotti, ma non sono stati utilizzati a causa del costo dieci volte superiore al prezzo dell'oro.
Nonostante il fatto che una piccola quantità di nanotubi di carbonio possa migliorare le proprietà fisiche, la loro aggiunta alle materie prime aumenta significativamente il costo del prodotto e supera anche notevolmente il costo del materiale di partenza.
Esistono due tipi di nanotubi di carbonio: a parete singola e a parete multipla. Quelli a strato singolo superano quelli a più strati, ma il loro prezzo era troppo alto. A questo proposito, è stata condotta una ricerca nel campo dei metodi per la produzione di nanotubi di carbonio a parete singola economici.
In Giappone, ricerche simili sono condotte dalla New Energy and Industrial Technology Development Organization, con la partecipazione di società come Zeon Corporation e così via. Questo progetto è sotto il controllo del governo.
Gli sviluppi giapponesi non si sono conclusi con un fallimento
L'efficienza è aumentata di tremila volte rispetto al metodo originale. Il Giappone è ora in grado di produrre nanotubi di carbonio a parete singola 500 volte più a lungo. In origine, le pipe monosillabiche costavano diverse decine di migliaia di yen al grammo, ma ora sono prodotte a un prezzo di 1000-2000 yen al grammo. Inoltre, i nanotubi di carbonio giapponesi a parete singola hanno una purezza superiore ai campioni russi.
Tuttavia, il russo Oksial (OCSiAl) ha sviluppato una tecnologia per applicare nanotubi di carbonio a parete singola al metallo in polvere. Produce tubi monostrato per 300 yen al grammo. I campioni giapponesi sono più puliti, ma tre volte più costosi.
Sfortunatamente, per i nanotubi di carbonio a parete singola giapponesi, questa purezza non è richiesta per la produzione al momento.
(Poiché i nanotubi giapponesi sono caratterizzati dalla purezza, se vengono sviluppati componenti elettronici che richiedono tale purezza, il valore dei progetti giapponesi aumenterà notevolmente.)
Esistono nanotubi di carbonio a parete singola per aumentare la resistenza, la conduttività elettrica e la conduttività termica di un materiale e, pertanto, queste proprietà sono loro richieste. Anche se contengono impurità, ciò non significa un impatto negativo su tali caratteristiche.
A quanto pare, i prodotti Oxial sono sufficienti per aumentare le prestazioni delle batterie agli ioni di litio. Il sistema logistico dell'azienda russa, secondo il quale offre tubi monostrato al prezzo di 300 yen al grammo, si sta gradualmente sviluppando.
Inoltre, il Giappone non può fornire questo tipo di prodotto a un prezzo così basso. Possiamo dire che attualmente i nanotubi di carbonio a parete singola russi hanno sconfitto quelli giapponesi.
Il lavoro di un impianto di ingegneria in Germania.
La Russia è riuscita a fornire prodotti simili a quelli del Giappone a un prezzo tre volte superiore. La ricerca giapponese è stata efficace, ma la ricerca russa è stata più efficace.
In generale, il livello dell'industria e della tecnologia russa non è abbastanza alto, ma se si cerca con attenzione, è possibile trovare tecnologie in Russia molto superiori a quelle giapponesi. Questo rende la Russia interessante.
La Russia inizierà a produrre prodotti di prima classe?
Quindi, la Russia produrrà prodotti che supereranno quelli giapponesi? Probabilmente no. Anche se immaginiamo che le tecnologie avanzate appariranno in Russia, non avrebbe senso se non trovassero un'applicazione pratica.
L'industria russa non si distingue per la sua vasta scala e diversificazione. Anche se compaiono nuove tecnologie, è difficile per loro trovare applicazione in Russia. Non è facile innovare lì nella pratica.
Inoltre, per realizzare prodotti come le automobili che combinano tecnologie diverse, è richiesto un livello di tecnologia e qualità superiore alla media.
In questo senso, la Russia è molto poco equilibrata. Anche se prendiamo nanotubi di carbonio a parete singola, di per sé non sono prodotti finali; pertanto, la loro commercializzazione richiede una combinazione con altre tecnologie.
Il fatto è che in Russia puoi trovare tecnologie di alto livello, simili ai nanotubi di carbonio dell'azienda OCSiAl.
Il Giappone è riuscito nell'industrializzazione e nella commercializzazione, quindi se scava e trova applicazioni pratiche per tali tecnologie russe, potrebbe portare a una fruttuosa cooperazione tra Giappone e Russia.
Kotaro Watanabe
