26 января 2024, 10:26

Сделка на миллионы. НПЦ по материаловедению заключил самый крупный контракт в истории НАН Беларуси

Новости темы "Совместный проект БЕЛТА и газеты "7 дней"

Как белорусский металлургический завод стал стальным стержнем страны

Магнит для инвестиций и молодежи. Рассказываем, чем живет Дзержинский район – один из самых экономически развитых в Беларуси

Контракт на $20 млн со стопроцентной предоплатой! Такова сумма сделки ГО «НПЦ по материаловедению» Национальной академии наук Беларуси с россиянами. «Уникальный случай!» – удивляются не только представители академической науки: цифра сделки оказалась самой большой в истории НАН. Наши ученые поставили партнерам технологии экранирования – защиты от электромагнитного и радиационного излучения – изделий электронной техники. На спутниках Японии и ЕС, которые уже долетели до Меркурия и изучают его, установлена аналогичная защита, разработанная учеными НПЦ.

По запросу Павла Мариева

Однажды Герой Беларуси генеральный директор БелАЗа Павел Мариев узнал о том, что в ГО «НПЦ по материаловедению» нашли простой, дешевый и экологичный способ получения графена. У графена, это одна из форм углерода, может быть много областей использования, в том числе и в разного рода накопителях энергии. А в то время на БелАЗе выпускались погрузчики, на которых в паре с основной тяговой батареей стояли суперконденсаторы, придающие им дополнительную мощность. Поэтому Павел Лукьянович предложил академикам: «Попробуйте сделать отечественные суперконденсаторы для погрузчиков БелАЗа».

– И мы согласились, – вспоминает начало непростой истории успеха доктор физико-математических наук Валерий Федосюк – генеральный директор ГО «НПЦ по материаловедению». – Но оказалось не все так просто. Поскольку и наш институт, и Объединенный институт машиностроения (ОИМ) в этой теме ранее не работали, то, вероятно, по этой причине Государственный комитет по науке и технологиям почти три года изучал проект. В итоге финансирование в эквиваленте чуть более чем по $100 тыс. мы и ОИМ получили, когда БелАЗ уже перестал выпускать такие погрузчики.

Тем не менее ученые разработали и изготовили первые прототипы ячеек для суперкоденсаторов. Притом не хуже тех, которые поставляет на рынок MaxWell.

– Итак, прототип суперконденсатора мы сделали. Но в обществе остались ожидания, что надо создать то, на чем можно будет ездить быстро и долго. Мы решили не догонять и повторять Китай с его литий-ионной технологией, а попробовать перепрыгнуть всех в научном поиске, – рассказывает Валерий Михайлович. – Учитывая то, что литий с каждым годом все дороже, а месторождений его немного, решили заменить его на натрий. Эта идея очевидна для всех разработчиков накопителей энергии, только пока в мире никто в этом направлении не добился успеха.

– При формировании Программы развития электротранспорта в Беларуси в ГО «НПЦ по материаловедению» проходил «мозговой штурм» по поиску замены литию. Было решено сделать ставку на подходящую «пару» – натрий и графит. В этом тандеме первый хорошо аккумулируется в слоях второго, а при разрядке выходит обратно из графита. При этом вместо графита взяли графеноподобный материал, в который лучше, чем в графен, «заходит» натрий, – объясняет доктор физико-математических наук Алексей Труханов, академик-секретарь Отделения химии и наук о Земле Национальной академии. – Эта пара оказалась так же хороша, как литий с графитом!

Встречай, Беларусь интеллектуальная!

В ноябре 2022 года закуплен специальный перчаточный бокс, правда, небольшой – 1 м3. Воздух в нем заменили высокочистым аргоном: большинство операций по производству накопителей, включая финишную сборку, требуют наличия бескислородной – безводной среды. И начали работать. На первом этапе получили более 20 композиций катодных натрийсодержащих материалов и 5-6 видов графеноподобных анодных. А к марту 2023-го уже были собраны первые образцы батарей на натрий-графеновой основе. Правда, они оказались небольшими – не позволили размеры бокса. Первым реальным продуктом с натрий-графеновой белорусской батареей стал самокат. Заметим, что от идеи литиевых аккумуляторов до их коммерческого производства прошло 30(!) лет. У нас от идеи до первого прототипа на основе натрия ушло только несколько месяцев.

– Наш самокат экспонировался на выставке «Беларусь интеллектуальная» в Минске, которую посетил Президент, – вспоминает Валерий Михайлович. – Жители других городов также смогли увидеть разработку: из Минска выставка поехала по регионам. Новинка там, как и в столице, вызывала широкий интерес публики.

В декабре 2023 года в Минск прибыла уже вторая – более мощная линия по производству и сборке натрий-графеновых батарей. Ученые отмечают, что на ней можно будет собрать батарею побольше – такую, чтобы можно было поставить на электромобиль «Джили» – детище Объединенного института машиностроения.

– К концу 2024 года планируем создать ряд по мощности батарей для их испытаний на транспорте, – делится планами Валерий Федосюк. – Сейчас мы на стадии перехода к созданию опытно-промышленной партии батарей, состоящих уже не из одной-двух ячеек, а из сотни. Чтобы емкость накопителей была максимальной, решаем инженерные задачи, оцениваем перспективы – стараемся развиваться в этом направлении комплексно.

Почему натрий-графеновая пара?

О причинах, по которым белорусские ученые сделали ставку на натрий-графеновые батареи, изданию рассказал доктор наук Алексей Труханов.

– Появление литиевых аккумуляторов, работающих на новых принципах, позволило увеличить их емкость и послужило толчком к росту портативных электронных устройств – мобильных телефонов, ноутбуков, беспроводной бытовой техники, а также электротранспорта, требующего все более мощных, емких источников энергии, – пояснил он.

В результате чуть ли не каждую неделю в мире придумываются самые разные прототипы аккумуляторных батарей. Например, твердотельных, литий-металлических. И все же пока что экономически обоснованными остаются технологии с использованием литиевых батарей, из-за чего литий стал стремительно дорожать. Только за 2022 год цены на карбонат лития, из которого получают чистый литий, выросли в 12 раз!

При этом все крупные его месторождения, транспортировка, логистика, переработка, формирование компонентов, выпуск ячеек и окончательная компоновка батарей и их утилизация находятся под «протекторатом» глобальных игроков – компаний Южной Азии. Именно поэтому мир и белорусская наука в том числе стали думать, чем заменить литий, как найти еще более эффективные его аналоги. И мы нашли.

Когда отечественный электромобиль станет массовым?

Запуск серийного производства натрий-графеновых батарей для электромобилей оценивается в $1 млрд по заключению технопарка «Политехник». Когда и где может быть организован выпуск таких батарей, технологии которых разработаны в НПЦ по материаловедению? Поставляются ли на рынок такого рода суперконденсаторы из какой-либо страны мира?

– В 2023 году китайские компании уже демонстрировали прототипы концепт-каров на натриевых аккумуляторах, но они еще не вышли в серию, хотя их производство уже практически готово, – отметил Алексей Труханов. – Но тягаться с КНР как по количеству научно-технического персонала, занятого исследованиями, так и по инвестициям нам не по силам. Только в одной компании CATL – китайского производителя топливных элементов – занято порядка 12 тысяч сотрудников, а на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы она ежегодно расходует порядка $1,5 млрд!

Валерий Федосюк также отметил, что сложно пока говорить о серийном выпуске предлагаемых НПЦ по материаловедению батарей для авто.

– Пока посмотрим, как пойдет производство накопителей на полученном в конце прошлого года оборудовании. Наша задача – сделать батареи большей емкости, провести их испытания. Вопросы серийного производства натрий-графеновых накопителей большей емкости будем обсуждать уже вместе с Министерством промышленности, Белнефтехимом, а также в рамках Союзного государства. Есть уверенность в том, что задуманное нами получится, – делится перспективами проекта руководитель. – Только нужно проработать все моменты, начиная от поставки оборудования, сырья – катодных и анодных материалов, электролитов, материалов для сепараторов и т. д.

О том, что белорусские ученые совместно с россиянами сейчас работают над формированием программы СГ «Электромобиль», одна из задач которого – создание накопителя электромобиля, напомнил и Алексей Труханов.

– Имея соответствующие компетенции, мы уже можем совместно с россиянами работать и над оптимизацией литиевых технологий, предлагать новые материалы и более эффективные решения. Кстати, корпорация «Росатом» строит в Калининградской и Московской областях серьезные заводы по созданию литиевых батарей – инвестиции там огромные. На этих производствах будет выпускаться наукоемкая технологическая продукция VI технологического уклада. У Национальной академии наук есть все шансы наладить взаимовыгодное сотрудничество с россиянами, – говорит Алексей Труханов и уточняет, что для нас главное: – Важнейший потенциал экономики любой страны – это люди. Обратите внимание, как КНР стала возвращать домой своих ученых и специалистов, которые ранее работали в Японии, других странах мира, начала приглашать ученых других стран. Да, у нас есть компетенции, чтобы создавать суперконденсаторы, но и их нужно совершенствовать. Белорусам, чтобы быть успешными, также следует развивать свои знания, аккумулировать наработки, формировать коллективы, способные рождать новые идеи и технологии.

«Инструмент – это зубы экономики»

НПЦ по материаловедению НАН Беларуси еще в СССР был признан одним из трех центров технологий по производству композитных материалов, сопоставимых по твердости с природным алмазом. С тех пор компетенции центра выросли – налажено производство инструмента из сверхтвердых металлов.

– Инструмент – это зубы экономики, – философски замечает кандидат физико-математических наук Олег Игнатенко, заместитель генерального директора НПЦ. – Наш инструмент стал топовым в мировой табели о рангах. Он незаменим в обработке материалов повышенной твердости – при производстве деталей из чугуна, каленой стали, сплавов. Благодаря тому, что наш центр его производит, цена на инструмент в Беларуси ниже, чем у соседей, например в страх ЕС, России т.д. Даже китайские поставщики, чтобы зайти на рынок Беларуси, сбрасывают цену.

Центр продает и сам инструмент, и технологию его производства – как в стране, так и за рубежом. Цена их, естественно, разная: если резец может стоить $15, то технология – уже $300 тысяч. В числе покупателей технологий – корпорация «Роснано», которая дополнительно вложила в строительство завода еще 10 млн и открыла завод по выпуску режущего инструмента.

Защита для «БепиКоломбо»

Космическая тематика – еще одно направление, в котором заявило о себе НПЦ по материаловедению. Защитные экраны, произведенные в центре, установлены на спутниках, запущенных на Меркурий исследовательскими миссиями Японии и Евросоюза. Один из них, «БепиКоломбо», даже имеет свою страничку в интернете.

– На обоих аппаратах установлено 11 научных приборов, которые изучают атмосферу и поверхность Меркурия. Все они работают по разным принципам, демонстрируя электромагнитную несовместимость. Чтобы один прибор не глушил другой, на каждый из них установили наш защитный экран, – рассказывает о космических технологиях доктор физико-математических наук Сергей Грабчиков, главный научный сотрудник лаборатории физики магнитных пленок НПЦ по материаловедению.

– Наши технологии защиты от электромагнитного и радиационного излучения весьма актуальны и на Земле, – говорит Сергей Степанович. – Например, они используются для защиты телекоммуникационных шкафов, где хранится конфиденциальная – государственная и корпоративная информация. Данные технологии очень важны и в военной тематике: в частности, для защиты и беспилотников, которые сегодня сбивают электромагнитным оружием, и других объектов и населения.

НПЦ по материаловедению разработал технологии, а потом начал и производство редкой красоты искусственных изумрудов и алмазов – от натуральных не отличить. Поэтому не удивительно, что ввоз аналогов изумрудов Made in Belarus запрещен в Колумбию – страну, добывающую натуральные драгоценные камни. Но у минчан все по-честному, на каждую покупку выдается сертификат, где черным по белому написано: аналог изумруда. Покупатели этой красоты – частные лица и предприниматели.

Дорогие друзья, коллеги!

От всей души поздравляю вас с Днем белорусской науки!

Наша наука вносит достойный вклад в развитие отечественной экономики и общества. Ее достижения играют огромную роль в повышении технического уровня народного хозяйства, обеспечении суверенитета страны, ее продовольственной безопасности, достойного уровня жизни белорусского народа!

Желаю всем причастным к науке успехов в профессиональной деятельности, радости открытий, плодотворного труда в команде единомышленников, а также крепкого здоровья, бодрости и целеустремленности!

Пусть белорусская наука и далее развивается, процветает и прославляет нашу страну на весь мир, а у каждого ищущего найдутся ответы, решатся задачи и перед каждым из нас откроются новые горизонты!

С праздником!

С уважением, Валерий Федосюк – генеральный директор НПЦ по материаловедению

Национальной академии наук Беларуси, член-корреспондент, доктор физико-математических наук