"Rusia venció a Japón en el desarrollo de materias primas de alta tecnología". Después de leer esta frase, se me puede sospechar de falsificación. La industria de las materias primas es un área importante en la que Japón es altamente competitivo hasta el día de hoy. En su mayoría hay críticas negativas sobre las materias primas rusas, pero en la producción de un material, Rusia aún logró eludirnos”, escribe Kotaro Watanabe.
Rusia derrotó a Japón en el desarrollo de materias primas de alta tecnología …
Después de leer esta frase, se me puede sospechar de falsificación. La industria de las materias primas es un área importante en la que Japón es altamente competitivo hasta el día de hoy. Muchos productos japoneses se encuentran en la cima de la clasificación mundial: acero de alta resistencia, fibra de carbono, acero de aleación, etc.
Al mismo tiempo, en cuanto a la industria rusa de materias primas, los productos de alta calidad son raros: el titanio puede llamarse de improviso, pero en su mayoría tiene malas críticas.
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Por ejemplo, la chapa galvanizada rusa, que se utiliza en la industria del automóvil, no se puede comparar con la japonesa. De hecho, el metal ruso simplemente se recubre con una capa de zinc. Si lo dobla un poco, el zinc se va. El problema no es solo el zinc. No se mantiene el grosor de las hojas; también hay muchas impurezas en el metal.
Es imposible fabricar un producto de alta calidad a partir de dicha chapa. En Rusia, es completamente irreal lograr la calidad japonesa. Una de las razones es la escasa capacidad de la industria de materias primas.
Sin embargo, con respecto al desarrollo de nanotubos de carbono que aumentan el rendimiento de las baterías de iones de litio utilizadas en los vehículos eléctricos, parece que los productos rusos realmente han pasado por alto a los japoneses.
Los nanotubos de carbono se han convertido en un nuevo material muy esperado con alta capacidad y densidad.
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Sin embargo, este material era muy caro: varias decenas de miles de yenes el gramo; diez veces más caro que el oro crudo. Era imposible fabricar productos con ese material a un precio aceptable, por lo que nadie podía encontrarle un uso.
Y de repente, la sucursal rusa de Oksial (OCSiAl) desarrolló un método para producir nanotubos de carbono a un precio de 300 yenes el gramo. De hecho, se creó un sistema logístico y las ventas comenzaron al precio establecido.
¿Qué son los nanotubos de carbono?
Los nanotubos de carbono son tubos de tamaño molecular enrollados a partir de átomos de carbono.
Como se puede ver en el cristal de carbono, el átomo de carbono tiene fuertes enlaces interatómicos, por lo que el material tiene propiedades físicas tales como resistencia, etc.
Los nanotubos de carbono pueden soportar corrientes mil veces mayores que las del cobre; tener una conductividad térmica de aproximadamente siete veces la del cobre; su resistencia es de 8 a 80 veces mayor que la de la fibra de carbono.
Como sugiere el nombre, estos tubos son de tamaño nanométrico, por lo que no sirven para nada. Sin embargo, dado que tienen propiedades físicas avanzadas, agregarlas puede mejorar el rendimiento del material final.
Por ejemplo, si agrega nanotubos de carbono al plástico, puede conducir electricidad.
Debido a que se agrega muy poco, el plástico transparente permanece transparente. Parece plástico ordinario, pero conduce electricidad.
Actualmente, las mayores expectativas están relacionadas con la mejora del rendimiento de las baterías de segunda generación para vehículos eléctricos. Los nanotubos de carbono conducen bien la electricidad. Son largos y no muy anchos. Los tubos forman interconexiones que facilitan la formación de un conducto para la corriente eléctrica.
Cuando se agregan a un polvo, conectan las partículas por conducción. Al agregar nanotubos de carbono al material con el que se fabrican las baterías de iones de litio, el rendimiento de la batería se puede mejorar al permitir que las partículas se conduzcan mejor.
Además, el Instituto Nacional Japonés de Ciencia de Materiales y la Agencia de Ciencia y Tecnología están desarrollando otro tipo de batería: baterías de litio-aire que utilizan nanotubos de carbono en el cátodo. La capacidad de estas baterías es 15 veces mayor que la de las baterías de iones de litio. La investigación se realiza en conjunto con SoftBank.
Una reacción química en la batería promueve la acumulación de partículas que impiden el flujo de corriente eléctrica.
Los nanotubos de carbono cambian de forma y acumulan dichas partículas, pero debido a que tienen la capacidad de formar canales a través de los cuales la electricidad puede pasar más fácilmente, apoyan el flujo de electricidad dentro de la batería. Esta característica de los nanotubos de carbono proporciona una gran capacidad de batería.
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Anteriormente, se sabía que los nanotubos de carbono pueden mejorar el rendimiento de varios productos, pero no se utilizaron debido al costo diez veces superior al precio del oro.
A pesar de que una pequeña cantidad de nanotubos de carbono puede mejorar las propiedades físicas, su adición a las materias primas aumenta significativamente el costo del producto e incluso supera en gran medida el costo del material de partida.
Hay dos tipos de nanotubos de carbono: de pared simple y de pared múltiple. Los de una sola capa superan a los de múltiples capas, pero su precio era demasiado alto. En este sentido, se llevó a cabo una investigación en el campo de los métodos para la producción de nanotubos de carbono de pared simple económicos.
En Japón, la New Energy and Industrial Technology Development Organization está llevando a cabo una investigación similar, con la participación de empresas como Zeon Corporation, etc. Este proyecto está bajo control del gobierno.
Los desarrollos japoneses no terminaron en fracaso
La eficiencia ha aumentado tres mil veces con respecto al método original. Japón ahora es capaz de producir nanotubos de carbono de pared simple 500 veces más. Originalmente, las pipas monosilábicas costaban varias decenas de miles de yenes por gramo, pero ahora se fabrican a un precio de 1000-2000 yenes por gramo. Además, los nanotubos de carbono japoneses de pared simple son superiores en pureza a las muestras rusas.
Sin embargo, el ruso Oksial (OCSiAl) ha desarrollado una tecnología para aplicar nanotubos de carbono de pared simple al metal en polvo. Fabrica tubos de una sola capa por 300 yenes el gramo. Las muestras japonesas son más limpias, pero tres veces más caras.
Desafortunadamente, para los nanotubos de carbono japoneses de pared simple, esta pureza no es necesaria para la producción en este momento.
(Dado que los nanotubos japoneses se caracterizan por su pureza, si se desarrollan componentes electrónicos que requieren tal pureza, el valor de los diseños japoneses aumentará drásticamente).
Los nanotubos de carbono de pared simple existen para aumentar la resistencia, la conductividad eléctrica y la conductividad térmica de un material y, por lo tanto, se les exigen estas propiedades. Incluso si contienen impurezas, esto no significa un impacto negativo en tales características.
Aparentemente, los productos Oxial son suficientes para aumentar el rendimiento de las baterías de iones de litio. El sistema logístico de la empresa rusa, según el cual ofrece tuberías de una sola capa a un precio de 300 yenes por gramo, se está desarrollando gradualmente.
Además, Japón no puede suministrar este tipo de producto a un precio tan bajo. Podemos decir que en la actualidad los nanotubos de carbono de pared simple rusos han derrotado a los japoneses.
El trabajo de una planta de ingeniería en Alemania.
Rusia ha logrado proporcionar productos similares a los de Japón a un precio tres veces superior. La investigación japonesa fue efectiva, pero la investigación rusa fue más efectiva.
En general, el nivel de la industria y la tecnología rusas no es lo suficientemente alto, pero si busca con cuidado, puede encontrar tecnologías en Rusia que son muy superiores a las japonesas. Esto hace que Rusia sea interesante.
¿Rusia comenzará a producir productos de primera clase?
Entonces, ¿Rusia producirá productos que superen a los japoneses? Probablemente no. Incluso si imaginamos que las tecnologías avanzadas aparecerán en Rusia, no tendrán sentido si no encuentran una aplicación práctica.
La industria rusa no se distingue por su gran escala y diversificación. Incluso si aparecen nuevas tecnologías, es difícil para ellas encontrar una aplicación en Rusia. No es fácil innovar en la práctica.
Además, para producir productos como automóviles que combinen diferentes tecnologías, se requiere un nivel de tecnología y calidad superior a la media.
En este sentido, Rusia está muy mal equilibrada. Incluso si tomamos nanotubos de carbono de pared simple, entonces por sí mismos no son productos finales, por lo que su comercialización requiere una combinación con otras tecnologías.
El caso es que en Rusia puedes encontrar altas tecnologías de clase mundial, similares a los nanotubos de carbono de la empresa OCSiAl.
Japón ha tenido éxito en la industrialización y comercialización, por lo que si investiga y encuentra aplicaciones prácticas para tales tecnologías rusas, podría resultar en una cooperación fructífera entre Japón y Rusia.
Kotaro Watanabe
