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: , Докладчик – Балыков Данил Кемерово

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

Разработка методики плазмохимической функционализации УНТ – в низкотемпературной кислородной плазме. Цель проекта 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»

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. Применение Для расширения областей применения УНЧ, необходимо изменять их форму и проводить их функционализацию.

Преимущества метода: -Энергетически выгодный (низкотемпературный, Т=70-120°С, а у конкурентов °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

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. Технология обработки

Рынок Объём рынка УНЧ оценивается в 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 Участие проекта в тематических выставках, форумах, конкурсах, симпозиумах и конференциях Создан сайт компании ( с информацией о продукте, проводимых исследованиях и оказываемых услугах. 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 Наименование затратСумма, тыс.руб. 1Материалы – 2 кг УНЧ40 2 Комплектующие установки активации 95 3Заработная плата300 4Расходные материалы5 Итого440 Смета затрат на года

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.

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 Достижения Результаты работы по теме проекта апробированы на 20 отечественных и зарубежных конференциях (Carbon , CESEP 2007), представлены в 3 статьях в рецензируемых журналах.

План работ на 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.

Устройство установки плазмохимической активации УНТ введено в режим ноу-хау , 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 Дополнительный слайд