Эдуард Григорьевич Раков, профессор РХТУ им. Д. И. Менделеева – известный специалист по углеродным нанотрубкам (УНТ), автор учебного пособия «Нанотрубки и фуллерены» (2006 г.). Он любезно согласился ответить на вопросы нашего корреспондента Владимира Тесленко.

ВТ: Какие области применения УНТ представляются Вам сегодня наиболее перспективными?

ЭР: Области применения УНТ определяются тем, на что в первую очередь ориентирована промышленность страны. Например, в США к важнейшим областям применения можно условно отнести в первую очередь автомобилестроение, электронику и военную технику. В Японии и Южной Корее главенствует электроника, аудио- и видеотехника. В Германии, как представляется, - это нанокомпозиты различного назначения. При этом в каждой из названных стран ведутся исследования и разработки в различных направлениях. Бесспорным лидером по числу патентов являются США. Что касается России, то пока трудно говорить о формировании каких-либо серьезно продвинутых направлениях применения УНТ. У нас не занята ни одна потребительская ниша и можно развиваться во многих направлениях. Боюсь, что довлеющие над всеми прочими по вкладу в экономику нефтегазовая и другие сырьевые отрасли промышленности вряд ли будут стимулировать широкое применение наноматериалов.

ВТ: Есть ли специализация технологий УНТ для областей применения или же технологии синтеза более-менее универсальны, но специализация идёт при очистке УНТ, их сепарации и функциализации?

ЭР: Определенная специализация УНТ по областям применения существует. Так, для композитов массового применения на основе промышленных полимеров в наибольшей степени пригодны сравнительно дешёвые многослойные нанотрубки, для замены технического углерода в резинах – еще более дешевые углеродные нановолокна. В то же время для изготовления электронных приборов выгоднее может оказаться применение сравнительно дорогих однослойных или тонких многослойных нанотрубок.

Что касается технологии, то из множества лабораторных вариантов в промышленности сегодня на первое место вышли два: каталитический пиролиз углеводородов и каталитическое разложение оксида углерода. Первый из них имеет несколько разновидностей и будет развиваться в сторону интенсификации, использования физических методов активирования, в частности плазмы. Его разновидность, связанная с использованием ароматических соединений, применяется исключительно азиатскими странами. Перспективы развития второго менее очевидны. Применяется также каталитический пиролиз паров этанола, но реализован ли этот способ в промышленных масштабах, неизвестно.

Способы очистки тоже в какой-то степени специализированы и включают как довольно простые для нановолокон, так и многостадийные для нанотрубок.

Функциализация УНТ освоена, как можно предполагать, несколькими фирмами.

ВТ: Какие технологи Вам не только известны, но и опробованы в Вашей лаборатории или Вашими партнёрами?

ЭР: В России в лабораторном масштабе опробованы все названные мной процессы синтеза, а также электродуговой и лазерно-термический методы. По заданию НТЦ ГраНаТ нами разработан универсальный пилотный реактор, позволяющий в процессе каталитического пиролиза метана получать нанотрубки и нановолокна различной морфологии, а также структуры на подложках. Определенным достижением считаю наши разработки по функциализации УНТ и получении их высококонцентрированных (более 10 г/л) дисперсий.

ВТ: Кто в России входит в пятёрку лидеров по изучению применения УНТ?

ЭР: Полагаю, что организаций, серьезно занимающихся разработкой способов практического применения УНТ, в России вообще вряд ли больше пяти–семи.

ВТ: Каковы мировые мощности по производству УНТ и каково их расположение по странам и фирмам?

ЭР: Этому посвящена моя статья «Состояние производства углеродных нанотрубок и нановолокон» в журнале «Российские нанотехнологии» 2008 г., т. 3. стр. 89. Коротко: наиболее крупные производители находятся в таких странах, как Бельгия (Nanocyl S.A.), Франция (Nanoledge, CNRI, Arkema), Англия (Thomas Swan, Dynamics Lab.), Германия (Bayer), США (Carbon Nanotechnologies, Hyperion Catalysis, Ebay, NanoLab, CarboLex, MER, Tailored Materials Corp., SWeNT), Китай (Shenzhen Nanotech, GZEnergy, Sunnano), Япония (Showa Denko, Toray Industries, NEC Corp., CNRI-Mitsui), Корея (ILJIN Nanotech, RIST), Канада (Raymor Industries Inc.), Кипр (Rossetter Holdings Ltd.), Норвегия (n-TEC), Греция (Nanothinx). Общемировое производство оценивается 1000 тонн в год; примерно половина приходится на Китай.

ВТ: Можно ли хотя бы приблизительно оценить экономику опытно-промышленного производства УНТ, допустим, на примере Bayer MaterialScience: установка мощностью 200 тон/г, инвестиции в проект €22 млн, главным продуктом являются металлические, многослойные УНТ с типичными размерами: внешний диаметр 10 нм, длина 1 мкм. Торговая марка «Baytubes».

ЭР: НТЦ ГраНаТ разработан бизнес-план производства различных УНТ, в том числе аналогичных Baytubes. Возможно, что через некоторое время он будет опубликован.

Справка: Научно-технический центр ГраНаТ (http://www.granattube.com/) - первая в России компания, производящая углеродные нанотрубки и углеродные нановолокна в промышленных объемах. Центром разработана и введена в эксплуатацию в 2007 г. пилотная установка синтеза углеродных наноматериалов с производительностью до 200 г/ч. Основные технологические процессы запатентованы и патентуются.