Ածխածնային մանրաթելը անօրգանական պոլիմերային մանրաթել է, որը պարունակում է 95%-ից բարձր ածխածին, ունի ցածր խտություն, բարձր ամրություն, բարձր ջերմաստիճանային դիմադրություն, բարձր քիմիական կայունություն, հոգնածության դեմ պայքար, մաշվածության նկատմամբ կայունություն և այլ գերազանց հիմնական ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ, ինչպես նաև ունի բարձր թրթռման մարում, լավ հաղորդունակություն, էլեկտրամագնիսական պաշտպանություն, ցածր ջերմային ընդարձակման գործակից և այլ բնութագրեր: Այս գերազանց հատկությունները ածխածնային մանրաթելը լայնորեն կիրառվում են ավիատիեզերական, երկաթուղային տրանսպորտի, տրանսպորտային միջոցների արտադրության, զենքի և սարքավորումների, շինարարական մեքենաների, ենթակառուցվածքների շինարարության, ծովային ճարտարագիտության, նավթարդյունաբերության, քամու էներգիայի, սպորտային ապրանքների և այլ ոլորտներում:
Ածխածնային մանրաթելային նյութերի ազգային ռազմավարական կարիքներից ելնելով՝ Չինաստանը այն դասել է զարգացող արդյունաբերությունների հիմնական տեխնոլոգիաների շարքին, որոնք կենտրոնացած են աջակցության վրա: Ազգային «Տասներկուհինգ» գիտության և տեխնոլոգիաների պլանավորման մեջ բարձր արդյունավետությամբ ածխածնային մանրաթելի պատրաստման և կիրառման տեխնոլոգիան պետության կողմից աջակցվող ռազմավարական զարգացող արդյունաբերությունների հիմնական տեխնոլոգիաներից մեկն է: 2015 թվականի մայիսին Պետական խորհուրդը պաշտոնապես հրապարակեց «Արտադրված է Չինաստանում 2025»-ը, նոր նյութերը որպես ակտիվ խթանման և զարգացման հիմնական ոլորտներից մեկը, ներառյալ բարձր արդյունավետությամբ կառուցվածքային նյութերը, առաջադեմ կոմպոզիտները նոր նյութերի ոլորտում զարգացման կիզակետում են: 2015 թվականի հոկտեմբերին Արդյունաբերության և տեղեկատվական արդյունաբերության նախարարությունը պաշտոնապես հրապարակեց «Չինաստանի արտադրության 2025 թվականի հիմնական ոլորտների տեխնոլոգիական ուղեցույցը», որտեղ «բարձր արդյունավետությամբ մանրաթելը և դրա կոմպոզիտները» որպես հիմնական ռազմավարական նյութ է, 2020 թվականի նպատակն է «տեղական ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտները բավարարել խոշոր ինքնաթիռների և այլ կարևոր սարքավորումների տեխնիկական պահանջները»: 2016 թվականի նոյեմբերին Պետական խորհուրդը հրապարակեց «Տասներեքհինգ» ազգային ռազմավարական զարգացող արդյունաբերությունների զարգացման ծրագիրը, որում հստակորեն նշվում էր նոր նյութերի արդյունաբերության վերին և ստորին հոսանքների համագործակցության աջակցության ամրապնդումը, ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտների և այլ ոլորտներում համագործակցային կիրառման փորձնական ցուցադրության իրականացումը և համագործակցային կիրառման հարթակի ստեղծումը: 2017 թվականի հունվարին Արդյունաբերության և զարգացման նախարարությունը, NDRC-ի գիտության և տեխնոլոգիաների հանձնաժողովը և Ֆինանսների նախարարությունը համատեղ մշակեցին «Նոր նյութերի արդյունաբերության զարգացման ուղեցույցը» և առաջարկեցին, որ 2020 թվականից սկսած «ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտների, բարձրորակ հատուկ պողպատի, առաջադեմ թեթև համաձուլվածքների նյութերի և այլ ոլորտներում իրականացվի ավելի քան 70 հիմնական նոր նյութերի արդյունաբերականացում և կիրառում, կառուցվի տեխնոլոգիական սարքավորումների աջակցության համակարգ, որը կհամապատասխանի Չինաստանի նոր նյութերի արդյունաբերության զարգացման մակարդակին»:
Քանի որ ածխածնային մանրաթելը և դրա կոմպոզիտները կարևոր դեր են խաղում ազգային պաշտպանության և ժողովրդի կենսամակարդակի մեջ, շատ մասնագետներ կենտրոնանում են դրանց մշակման և հետազոտական միտումների վերլուծության վրա: Դոկտոր Չժոու Հոնգը վերանայել է ամերիկացի գիտնականների կողմից բարձր արդյունավետությամբ ածխածնային մանրաթելի տեխնոլոգիայի զարգացման վաղ փուլերում կատարված գիտական և տեխնոլոգիական ներդրումները, ինչպես նաև սկանավորել և զեկուցել է ածխածնային մանրաթելի 16 հիմնական կիրառությունների և վերջին տեխնոլոգիական առաջընթացների մասին, իսկ պոլիակրիլոնիտրիլային ածխածնային մանրաթելի արտադրության տեխնոլոգիան, հատկությունները և կիրառումը, ինչպես նաև դրա ներկայիս տեխնոլոգիական զարգացումը վերանայվել են դոկտոր Վեյ Սինի և այլոց կողմից: Այն նաև ներկայացնում է որոշ կառուցողական առաջարկներ Չինաստանում ածխածնային մանրաթելի զարգացման ոլորտում առկա խնդիրների վերաբերյալ: Բացի այդ, շատ մարդիկ հետազոտություններ են անցկացրել ածխածնային մանրաթելի և դրա կոմպոզիտների ոլորտում հոդվածների և արտոնագրերի չափագիտական վերլուծության վերաբերյալ: Օրինակ՝ Մա Սիանգլինը և ուրիշներ չափագիտության տեսանկյունից՝ 1998-2017 թվականներին ածխածնային մանրաթելի արտոնագրերի բաշխման և վերլուծության ոլորտում կիրառման տեսանկյունից։ Յանգ Սիսին և ուրիշները, հիմնվելով ածխածնային մանրաթելային գործվածքների համաշխարհային արտոնագրերի որոնման և տվյալների վիճակագրության ինոգրաֆիկ հարթակի վրա, վերլուծվում են արտոնագրերի, արտոնագրատերերի, արտոնագրային տեխնոլոգիաների թեժ կետերի և տեխնոլոգիայի հիմնական արտոնագրի տարեկան զարգացման միտումները։
Ածխածնային մանրաթելի հետազոտությունների և զարգացման հետագծի տեսանկյունից, Չինաստանի հետազոտությունները գրեթե համաժամանակեցված են աշխարհի հետ, սակայն զարգացումը դանդաղ է, բարձր արդյունավետությամբ ածխածնային մանրաթելի արտադրության մասշտաբը և որակը արտասահմանյան երկրների համեմատ բաց են թողնված, կա հրատապ անհրաժեշտություն արագացնելու հետազոտությունների և զարգացման գործընթացը, առաջ մղելու ռազմավարական դասավորությունը, օգտագործելու ապագա արդյունաբերության զարգացման հնարավորությունները: Հետևաբար, այս հոդվածը նախ ուսումնասիրում է երկրների նախագծերի դասավորությունը ածխածնային մանրաթելի հետազոտությունների ոլորտում՝ տարբեր երկրներում հետազոտությունների և զարգացման ուղիների պլանավորումը հասկանալու համար, և երկրորդ, քանի որ ածխածնային մանրաթելի հիմնական հետազոտություններն ու կիրառական հետազոտությունները շատ կարևոր են ածխածնային մանրաթելի տեխնիկական հետազոտությունների և զարգացման համար, հետևաբար, մենք չափագիտական վերլուծություն ենք անցկացնում ակադեմիական հետազոտությունների արդյունքներից՝ գիտության գիտության հոդվածներից և կիրառական հետազոտությունների արդյունքներից՝ արտոնագրերից՝ միաժամանակ ստանալով ածխածնային մանրաթելի ոլորտում հետազոտությունների և զարգացման առաջընթացի համապարփակ պատկերացում, և սկանավորելու այս ոլորտում վերջին հետազոտությունների զարգացումները՝ Peep International Frontier R&D առաջընթացի համար: Վերջապես, վերը նշված հետազոտությունների արդյունքների հիման վրա, առաջարկվում են Չինաստանում ածխածնային մանրաթելի ոլորտում հետազոտությունների և զարգացման ուղիների վերաբերյալ որոշ առաջարկություններ:
2. Գարբոնային մանրաթելհետազոտական նախագծի դասավորությունըխոշոր երկրներ/տարածաշրջաններ
Ածխածնային մանրաթելի հիմնական արտադրող երկրներն են Ճապոնիան, ԱՄՆ-ն, Հարավային Կորեան, որոշ եվրոպական երկրներ, ինչպես նաև Թայվանը և Չինաստանը: Ածխածնային մանրաթելի տեխնոլոգիայի զարգացման վաղ փուլում գտնվող առաջադեմ տեխնոլոգիական երկրները գիտակցել են այս նյութի կարևորությունը, իրականացրել են ռազմավարական պլանավորում և ակտիվորեն խթանել ածխածնային մանրաթելային նյութերի զարգացումը:
2.1 Ճապոնիա
Ճապոնիան ածխածնային մանրաթելերի տեխնոլոգիայի ամենազարգացած երկիրն է: Ճապոնիայում գտնվող Տորայի, Բոնգի և Միցուբիշի Լիանգի 3 ընկերությունները կազմում են ածխածնային մանրաթելերի արտադրության մոտ 70%-80% շուկայական մասնաբաժինը: Այնուամենայնիվ, Ճապոնիան մեծ նշանակություն է տալիս այս ոլորտում իր ուժեղ կողմերի պահպանմանը, մասնավորապես՝ բարձր արդյունավետությամբ համաձուլվածքային ածխածնային մանրաթելերի և էներգետիկ ու շրջակա միջավայրի համար անվտանգ տեխնոլոգիաների զարգացմանը՝ ուժեղ մարդկային և ֆինանսական աջակցությամբ, ինչպես նաև մի շարք հիմնական քաղաքականություններում, այդ թվում՝ հիմնական էներգետիկ պլանում, տնտեսական աճի ռազմավարական ուրվագծերում և Կիոտոյի արձանագրությունում, սա դարձրել են ռազմավարական նախագիծ, որը պետք է առաջ մղվի: Հիմնվելով ազգային էներգետիկայի և շրջակա միջավայրի հիմնական քաղաքականության վրա՝ Ճապոնիայի էկոնոմիկայի, արդյունաբերության և գույքի նախարարությունը ներկայացրել է «Էներգախնայողության տեխնոլոգիաների հետազոտությունների և զարգացման ծրագիր» ծրագիրը: Վերոնշյալ քաղաքականության աջակցությամբ՝ ճապոնական ածխածնային մանրաթելերի արդյունաբերությունը կարողացել է ավելի արդյունավետորեն կենտրոնացնել ռեսուրսների բոլոր ասպեկտները և խթանել ածխածնային մանրաթելերի արդյունաբերության մեջ առկա ընդհանուր խնդիրների լուծումը:
«Տեխնոլոգիաների զարգացումը, ինչպիսիք են նորարարական նոր կառուցվածքային նյութերը» (2013-2022) նախագիծ է, որն իրականացվում է Ճապոնիայում «Ապագայի զարգացման հետազոտական նախագծի» շրջանակներում՝ անհրաժեշտ նորարարական կառուցվածքային նյութերի տեխնոլոգիայի և տարբեր նյութերի համադրության զարգացմանը զգալիորեն նպաստելու համար՝ տրանսպորտային միջոցների թեթևությունը (մեքենայի քաշի կեսը) նվազեցնելու հիմնական նպատակով և, վերջապես, դրա գործնական կիրառումը իրականացնելու համար: 2014 թվականին հետազոտությունների և զարգացման նախագիծը ստանձնելուց հետո, Արդյունաբերական տեխնոլոգիաների զարգացման գործակալությունը (NEDO) մշակեց մի քանի ենթածրագրեր, որոնցում «Նորարարական ածխածնային մանրաթելի հիմնարար հետազոտություն և մշակում» ածխածնային մանրաթելի հետազոտական նախագծի ընդհանուր նպատակներն էին՝ մշակել ածխածնային մանրաթելի նոր նախորդող միացություններ, պարզաբանել ածխածնային կառուցվածքների ձևավորման մեխանիզմը և մշակել ու ստանդարտացնել ածխածնային մանրաթելի գնահատման մեթոդները: Տոկիոյի համալսարանի ղեկավարությամբ և Արդյունաբերական տեխնոլոգիաների ինստիտուտի (NEDO), Տորայի, Տեյջինի, Դոնգյուանի և Միցուբիշի Լիանգի համատեղ ներգրավմամբ նախագիծը 2016 թվականի հունվարին զգալի առաջընթաց է գրանցել և ևս մեկ խոշոր առաջընթաց է թավայի վրա հիմնված ածխածնային մանրաթելի ոլորտում՝ 1959 թվականին Ճապոնիայում «Կոնդո ռեժիմի» գյուտից հետո։
2.2 Միացյալ Նահանգներ
ԱՄՆ պաշտպանության նախնական հետազոտությունների գործակալությունը (DARPA) 2006 թվականին մեկնարկեց «Առաջադեմ կառուցվածքային մանրաթել» նախագիծը՝ նպատակ ունենալով միավորել երկրի գերիշխող գիտահետազոտական ուժերը՝ ածխածնային մանրաթելերի վրա հիմնված հաջորդ սերնդի կառուցվածքային մանրաթելեր մշակելու համար: Այս նախագծի աջակցությամբ ԱՄՆ-ի Ջորջիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտի հետազոտական խումբը 2015 թվականին խախտեց հում մետաղալարի պատրաստման տեխնոլոգիան՝ 30%-ով մեծացնելով դրա առաձգականության մոդուլը, ինչը Միացյալ Նահանգներին նշանավորեց ածխածնային մանրաթելի երրորդ սերնդի մշակման կարողությամբ:
2014 թվականին ԱՄՆ Էներգետիկայի նախարարությունը (DOE) հայտարարեց 11.3 միլիոն դոլարի սուբսիդիայի մասին երկու նախագծերի համար, որոնք վերաբերում են «ոչ ուտելի կենսազանգվածի շաքարների ակրիլոնիտրիլի փոխակերպման բազմափուլ կատալիտիկ գործընթացներին» և «կենսազանգվածի արտադրությունից ստացված ակրիլոնիտրիլի հետազոտությանը և օպտիմալացմանը»՝ գյուղատնտեսական մնացորդների օգտագործումը խթանելու համար, հետազոտություններ կատարեց վերականգնվող ոչ սննդային հումքի, ինչպիսին է փայտային կենսազանգվածը, արտադրության համար մրցունակ վերականգնվող բարձր արդյունավետությամբ ածխածնային մանրաթելային նյութերի վերաբերյալ, և պլաններ կազմեց մինչև 2020 թվականը կենսազանգվածի վերականգնվող ածխածնային մանրաթելերի արտադրության արժեքը կրճատել մինչև 5 դոլար/ֆունտից պակաս:
2017 թվականի մարտին ԱՄՆ Էներգետիկայի նախարարությունը կրկին հայտարարեց 3.74 միլիոն դոլարի ֆինանսավորման մասին՝ Արևմտյան Ամերիկայի ինստիտուտի (WRI) գլխավորած «ցածրարժեք ածխածնային մանրաթելային բաղադրիչների հետազոտությունների և զարգացման նախագծի» համար, որը կենտրոնանում է ածուխի և կենսազանգվածի նման ռեսուրսների վրա հիմնված ցածրարժեք ածխածնային մանրաթելային բաղադրիչների մշակման վրա։
2017 թվականի հուլիսին ԱՄՆ Էներգետիկայի նախարարությունը հայտարարեց 19.4 միլիոն դոլարի ֆինանսավորման մասին՝ առաջադեմ էներգաարդյունավետ տրանսպորտային միջոցների հետազոտությունների և զարգացման համար, որից 6.7 միլիոն դոլարն օգտագործվել է հաշվողական նյութերի միջոցով ցածրարժեք ածխածնային մանրաթելերի պատրաստման ֆինանսավորման համար, ներառյալ ինտեգրված համակարգչային տեխնոլոգիաների բազմամասշտաբ գնահատման մեթոդների մշակումը՝ նոր ածխածնային մանրաթելերի նախորդների ոգևորությունը գնահատելու համար, առաջադեմ մոլեկուլային դինամիկայի օժանդակ խտության ֆունկցիոնալ տեսության, մեքենայական ուսուցման և այլ գործիքների միջոցով՝ ցածրարժեք ածխածնային մանրաթելային հումքի ընտրության արդյունավետությունը բարելավելու համար ժամանակակից համակարգչային գործիքներ մշակելու համար։
2.3 Եվրոպա
Եվրոպական ածխածնային մանրաթելի արդյունաբերությունը զարգացավ Ճապոնիայում և Միացյալ Նահանգներում 20-րդ դարի յոթանասունական կամ ութսունական թվականներին, սակայն տեխնոլոգիայի և կապիտալի պատճառով շատ միածխածնային մանրաթել արտադրող ընկերություններ չհետևեցին ածխածնային մանրաթելի պահանջարկի բարձր աճի ժամանակահատվածին 2000 տարի անց և անհետացան։ Գերմանական SGL ընկերությունը Եվրոպայում միակ ընկերությունն է, որը մեծ մասնաբաժին ունի աշխարհի ածխածնային մանրաթելի շուկայում։
2011 թվականի նոյեմբերին Եվրամիությունը մեկնարկեց Eucarbon նախագիծը, որի նպատակն է արդիականացնել ածխածնային մանրաթելի և ավիատիեզերական արդյունաբերության համար նախապես ներծծված նյութերի եվրոպական արտադրական կարողությունները: Նախագիծը տևեց 4 տարի՝ ընդհանուր 3.2 միլիոն եվրո ներդրմամբ, և 2017 թվականի մայիսին հաջողությամբ հիմնադրվեց Եվրոպայի առաջին հատուկ ածխածնային մանրաթելի արտադրության գիծը տիեզերական կիրառությունների, ինչպիսիք են արբանյակները, համար, այդպիսով հնարավորություն տալով Եվրոպային ազատվել արտադրանքի ներմուծման կախվածությունից և ապահովել նյութերի մատակարարման անվտանգությունը:
ԵՄ յոթերորդ շրջանակը նախատեսում է 6.08 միլիոն եվրոյով աջակցել «ֆունկցիոնալ ածխածնային մանրաթել՝ նոր նախորդ համակարգի պատրաստման գործում՝ ծախսարդյունավետ և կառավարելի կատարողականությամբ» (FIBRALSPEC) նախագծին (2014-2017): 4-ամյա նախագիծը, որը գլխավորում է Աթենքի ազգային տեխնիկական համալսարանը (Հունաստան)՝ Իտալիայի, Միացյալ Թագավորության և Ուկրաինայի նման միջազգային ընկերությունների մասնակցությամբ, կենտրոնացած է պոլիակրիլոնիտրիլային հիմքով ածխածնային մանրաթելերի անընդհատ պատրաստման գործընթացի նորարարության և բարելավման վրա՝ անընդհատ թավայի վրա հիմնված ածխածնային մանրաթելերի փորձարարական արտադրության հասնելու համար: Նախագիծը հաջողությամբ ավարտել է ածխածնային մանրաթելի և բարելավված կոմպոզիտային տեխնոլոգիայի մշակումն ու կիրառումը վերականգնվող օրգանական պոլիմերային ռեսուրսներից (օրինակ՝ գերկոնդենսատորներ, արագ արտակարգ իրավիճակների համար նախատեսված ապաստարաններ, ինչպես նաև մեխանիկական էլեկտրական պտտվող ծածկույթի մեքենաների նախատիպեր և նանոթելերի արտադրական գծի մշակում և այլն):
Աճող թվով արդյունաբերական ոլորտներ, ինչպիսիք են ավտոմոբիլային, քամու էներգիայի և նավաշինության ոլորտները, պահանջում են թեթև, բարձր արդյունավետության կոմպոզիտներ, ինչը հսկայական պոտենցիալ շուկա է ածխածնային մանրաթելերի արդյունաբերության համար: ԵՄ-ն ներդնում է 5.968 միլիոն եվրո՝ Carboprec նախագիծը (2014-2017) մեկնարկելու համար, որի ռազմավարական նպատակն է Եվրոպայում լայնորեն տարածված վերականգնվող նյութերից ցածր գնով նախորդող նյութերի մշակումը և բարձր արդյունավետության ածխածնային մանրաթելերի արտադրության ընդլայնումը ածխածնային նանոխողովակների միջոցով:
Եվրոպական Միության Cleansky II հետազոտական ծրագիրը ֆինանսավորել է «Կոմպոզիտային անվադողերի հետազոտություն և զարգացում» (2017) նախագիծը, որը գլխավորում է Գերմանիայի Ֆրաունհոֆերի արտադրության և համակարգերի հուսալիության ինստիտուտը (LBF), որը նախատեսում է Airbus A320-ի համար ածխածնային մանրաթելով ամրացված կոմպոզիտային ինքնաթիռների առջևի անիվի բաղադրիչներ մշակել։ Նպատակն է քաշը կրճատել 40%-ով՝ համեմատած ավանդական մետաղական նյութերի հետ։ Նախագիծը ֆինանսավորվում է մոտավորապես 200,000 եվրոյով։
2.4 Կորեա
Հարավային Կորեայում ածխածնային մանրաթելի հետազոտություններն ու զարգացումը և արդյունաբերականացումը սկսվել են ուշ, հետազոտություններն ու զարգացումները սկսվել են 2006 թվականին, իսկ 2013 թվականին պաշտոնապես մտել են գործնական փուլ՝ կորեական ածխածնային մանրաթելի ներմուծումից կախվածության մեջ ընկնելով։ Հարավային Կորեայի տեղական Xiaoxing Group-ի և Taiguang Business-ի՝ որպես արդյունաբերության առաջատար ներկայացուցիչների, ակտիվորեն ներգրավված լինելով ածխածնային մանրաթելի արդյունաբերության դասավորության ոլորտում, զարգացման դինամիկան ուժեղ է։ Բացի այդ, Toray Japan-ի կողմից Կորեայում ստեղծված ածխածնային մանրաթելի արտադրության բազան նույնպես նպաստել է Կորեայի ածխածնային մանրաթելի շուկային։
Կորեայի կառավարությունը որոշել է Սյաոքսինգի խումբը դարձնել ածխածնային մանրաթելի նորարարական արդյունաբերության հավաքատեղի։ Նպատակն է ստեղծել ածխածնային մանրաթելային նյութերի արդյունաբերական կլաստեր, խթանել ստեղծագործական տնտեսական էկոհամակարգի զարգացումը ամբողջ Հյուսիսային տարածաշրջանում, վերջնական նպատակը ածխածնային մանրաթելային նյութերի → մասերի → պատրաստի արտադրանքի մեկ կանգառի արտադրական շղթայի ստեղծումն է, ածխածնային մանրաթելի ինկուբացիոն կլաստերի ստեղծումը կարող է համընկնել ԱՄՆ-ի Սիլիկոնյան հովտի հետ, բացել նոր շուկաներ, ստեղծել նոր ավելացված արժեք, հասնել ածխածնային մանրաթելային արտադրանքի արտահանման 10 միլիարդ դոլարի (մոտ 55.2 միլիարդ յուանի համարժեք) նպատակին մինչև 2020 թվականը։
3. ածխածնային մանրաթելի գլոբալ հետազոտությունների և հետազոտական արդյունքների վերլուծություն
Այս ենթաբաժինը ներառում է ածխածնային մանրաթելերի հետազոտություններին և DII արտոնագրերի արդյունքներին վերաբերող SCI հոդվածները 2010 թվականից ի վեր՝ գլոբալ ածխածնային մանրաթելերի տեխնոլոգիայի ակադեմիական հետազոտությունները, արդյունաբերական հետազոտություններն ու զարգացումը միաժամանակ վերլուծելու և ածխածնային մանրաթելերի հետազոտությունների և զարգացման միջազգային առաջընթացը լիովին հասկանալու համար։
Տվյալները վերցված են Scie տվյալների բազայից և Dewent տվյալների բազայից՝ Clarivate Analytics-ի կողմից հրապարակված Web of Science տվյալների բազայում։ Վերցման ժամանակահատվածը՝ 2010-2017 թվականներ։ Վերցման ամսաթիվ՝ 2018 թվականի փետրվարի 1։
SCI թղթի որոնման ռազմավարություն. Ts=((ածխածնային մանրաթել* կամ ածխածնային մանրաթել* կամ ("ածխածնային մանրաթել*" ոչ թե "ածխածնային ապակեպլաստե") կամ "ածխածնային մանրաթել*" կամ "ածխածնային թելիկ*" կամ ((պոլիակրիլոնիտրիլ կամ խեժ) և "նախորդ*" և մանրաթել*) կամ ("գրաֆիտային մանրաթել*")) ոչ թե ("բամբուկե ածխածին")).
Dewent-ի արտոնագրային որոնման ռազմավարություն. Ti=((ածխածնային մանրաթել* կամ ածխածնային մանրաթել* կամ ("ածխածնային մանրաթել*" ոչ թե "ածխածնային ապակեթել") կամ "ածխածնային մանրաթել*" կամ "ածխածնային թելիկ*" կամ ((պոլիակրիլոնիտրիլ կամ խեժ) և "նախորդ*" և մանրաթել*) կամ ("գրաֆիտային մանրաթել*")) ոչ ("բամբուկե ածխածին")) կամ TS=((ածխածնային մանրաթել* կամ ածխածնային մանրաթել* կամ ("ածխածնային մանրաթել*" ոչ թե "ածխածնային ապակեթել") կամ "ածխածնային մանրաթել*" կամ "ածխածնային թելիկ*" կամ ((պոլիակրիլոնիտրիլ կամ խեժ) և "նախորդ*" և մանրաթել*) կամ ("գրաֆիտային մանրաթել*")) ոչ ("բամբուկե ածխածին")) և IP=(D01F-009/12 կամ D01F-009/127 կամ D01F-009/133 կամ D01F-009/14 կամ D01F-009/145 կամ D01F-009/15 կամ D01F-009/155 կամ D01F-009/16 կամ D01F-009/17 կամ D01F-009/18 կամ D01F-009/20 կամ D01F-009/21 կամ D01F-009/22 կամ D01F-009/24 կամ D01F-009/26 կամ D01F-09/28 կամ D01F-009/30 կամ D01F-009/32 կամ C08K-007/02 կամ C08J-005/04 կամ C04B-035/83 կամ D06M-014/36 կամ D06M-101/40 կամ D21H-013/50 կամ H01H-001/027 կամ H01R-039/24):
3.1 միտում
2010 թվականից ի վեր ամբողջ աշխարհում հրապարակվել է 16,553 համապատասխան հոդված, և ներկայացվել է 26390 գյուտի արտոնագիր, որոնք բոլորն էլ տարեցտարի ցույց են տալիս կայուն աճի միտում (Նկար 1):
3.2 Երկրի կամ տարածաշրջանի բաշխումը
Ածխածնային մանրաթելի վերաբերյալ գլոբալ հետազոտությունների ամենամեծ ծավալի 10 լավագույն հաստատությունները Չինաստանից են, որոնցից լավագույն 5-ն են՝ Չինաստանի գիտությունների ակադեմիան, Հարբինի տեխնոլոգիական ինստիտուտը, Հյուսիսարևմտյան տեխնոլոգիական համալսարանը, Դոնգհուայի համալսարանը, Պեկինի ավիացիոն և աստղագնացության ինստիտուտը: Արտասահմանյան հաստատություններից Հնդկաստանի տեխնոլոգիական ինստիտուտը, Տոկիոյի համալսարանը, Բրիստոլի համալսարանը, Մոնաշի համալսարանը, Մանչեսթերի համալսարանը և Ջորջիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտը զբաղեցնում են 10-20-րդ տեղերը (Նկար 3):
Առաջատար 30 հաստատություններում արտոնագրային հայտերի քանակով Ճապոնիան ունի 5, որոնցից 3-ը գտնվում են առաջին հնգյակում, Toray ընկերությունը զբաղեցրել է առաջին տեղը, որին հաջորդում են Mitsubishi Liyang-ը (2-րդ), Teijin-ը (4-րդ), East State-ը (10-րդ), Japan Toyo Textile Company-ն (24-րդ), Չինաստանն ունի 21 հաստատություն, Sinopec Group-ն ունի ամենամեծ թվով արտոնագրերը՝ զբաղեցնելով երրորդ տեղը, երկրորդ տեղում են Harbin Institute of Technology-ն, Henan Ke Letter մալուխային ընկերությունը, Donghua University-ը, China Shanghai Petrochemical-ը, Beijing Chemical Industry-ն և այլն, Չինաստանի գիտությունների ակադեմիան՝ Shanxi Coal Application Protocol 66-ը, զբաղեցնելով 27-րդ տեղը, հարավկորեական հաստատություններն ունեն 2, որոնցից Xiaoxing Co., Ltd.-ն զբաղեցրել է առաջին տեղը՝ զբաղեցնելով 8-րդ տեղը։
Արտադրական հաստատություններ, թղթի արտադրությունը հիմնականում համալսարաններից և գիտահետազոտական հաստատություններից է, արտոնագրային արտադրությունը հիմնականում ընկերության կողմից, կարելի է տեսնել, որ ածխածնային մանրաթելի արտադրությունը բարձր տեխնոլոգիական արդյունաբերություն է, քանի որ ածխածնային մանրաթելի հետազոտությունների և զարգացման արդյունաբերության զարգացման հիմնական մարմինը ընկերությունը մեծ նշանակություն է տալիս ածխածնային մանրաթելի հետազոտությունների և զարգացման տեխնոլոգիաների պաշտպանությանը, հատկապես Ճապոնիայի 2 խոշոր ընկերություններում, արտոնագրերի քանակը շատ ավելի առաջ է:
3.4 Հետազոտական թեժ կետեր
Ածխածնային մանրաթելերի վերաբերյալ հետազոտական աշխատանքները ներառում են հետազոտական թեմաների մեծ մասը՝ ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտներ (ներառյալ ածխածնային մանրաթելով ամրացված կոմպոզիտներ, պոլիմերային մատրիցային կոմպոզիտներ և այլն), մեխանիկական հատկությունների հետազոտություն, վերջավոր տարրերի վերլուծություն, ածխածնային նանոխողովակներ, շերտավորում, ամրացում, հոգնածություն, միկրոկառուցվածք, էլեկտրաստատիկ պտույտ, մակերեսային մշակում, ադսորբցիա և այլն: Այս բանալի բառերին վերաբերող աշխատանքները կազմում են ընդհանուր հոդվածների 38.8%-ը:
Ածխածնային մանրաթելի գյուտի արտոնագրերը ներառում են ածխածնային մանրաթելի պատրաստման, արտադրական սարքավորումների և կոմպոզիտային նյութերի հետ կապված ամենաշատ թեմաները: Դրանց թվում են Japan Toray-ը, Mitsubishi Liyang-ը, Teijin-ը և այլ ընկերություններ «ածխածնային մանրաթելով ամրացված պոլիմերային միացությունների» ոլորտում կարևոր տեխնիկական դասավորության ոլորտում, բացի այդ, Toray-ը և Mitsubishi Liyang-ը «ածխածնային մանրաթելի պոլիակրիլոնիտրիլային արտադրության և արտադրական սարքավորումների», «ածխածնային մանրաթելի չհագեցած նիտրիլային արտադրության, ինչպիսիք են պոլիակրիլոնիտրիլը, պոլիվինիլիդենցիանիդը և էթիլենը» և այլ տեխնոլոգիաների ոլորտում ունեն արտոնագրային դասավորության մեծ մասը, իսկ ճապոնական Teijin ընկերությունը «ածխածնային մանրաթելի և թթվածնային միացությունների կոմպոզիտների» ոլորտում ունի արտոնագրային դասավորության ավելի մեծ մասը:
Չինաստանի Sinopec Group-ը, Պեկինի քիմիական համալսարանը, Չինաստանի գիտությունների ակադեմիան՝ Նինգբո նյութերի «պոլիակրիլոնիտրիլային արտադրություն ածխածնային մանրաթելի և արտադրական սարքավորումների» ոլորտում ունեն արտոնագրային դասավորության մեծ մասը։ Բացի այդ, Պեկինի քիմիական ճարտարագիտության համալսարանը, Չինաստանի գիտությունների ակադեմիան՝ Շանսիի ածխաքիմիական ինստիտուտը և Չինաստանի գիտությունների ակադեմիան՝ Նինգբո նյութերի «անօրգանական տարրական մանրաթելի օգտագործումը որպես պոլիմերային միացությունների պատրաստման բաղադրիչ» տեխնոլոգիայի հիմնական դասավորությունը Հարբինի տեխնոլոգիական ինստիտուտը կենտրոնանում է «ածխածնային մանրաթելի մշակման», «ածխածնային մանրաթելի և թթվածին պարունակող միացությունների կոմպոզիտների» և այլ տեխնոլոգիաների դասավորության վրա։
Բացի այդ, համաշխարհային արտոնագրերի տարեկան վիճակագրական բաշխման վիճակագրությունից պարզվում է, որ վերջին երեք տարիների ընթացքում սկսել են ի հայտ գալ մի շարք նոր թեժ կետեր, ինչպիսիք են՝ «հիմնական շղթայում կարբօքսիլատային կապի ռեակցիայի առաջացումից ստացված պոլիամիդների կազմություններ», «հիմնական շղթայում 1 կարբօքսիլաթթվի էսթերային կապերի առաջացումից ստացված պոլիեսթերային կազմություններ», «սինթետիկ նյութերի վրա հիմնված կոմպոզիտային նյութ», «ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտների բաղադրիչների տեսքով թթվածնային միացություններ պարունակող ցիկլիկ կարբօքսիլաթթվային միացություններ», «տեքստիլ նյութերի եռաչափ պնդացման կամ մշակման տեսքով», «չհագեցած եթեր, ացետալ, կիսաացետալ, կետոն կամ ալդեհիդ՝ միայն ածխածին-ածխածնային չհագեցած կապի ռեակցիայի միջոցով՝ պոլիմերային միացությունների արտադրության համար», «ադիաբատիկ նյութ՝ խողովակ կամ մալուխ», «ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտներ՝ ֆոսֆատային էսթերներով որպես բաղադրիչներ» և այլն։
Վերջին տարիներին ածխածնային մանրաթելի ոլորտում ի հայտ են եկել հետազոտություններ և զարգացումներ, որոնց մեծ մասը գալիս է Միացյալ Նահանգներից և Ճապոնիայից: Ամենաժամանակակից տեխնոլոգիաները կենտրոնանում են ոչ միայն ածխածնային մանրաթելի արտադրության և պատրաստման տեխնոլոգիայի վրա, այլև ավտոմոբիլային նյութերի ավելի լայն շրջանակում կիրառման վրա, ինչպիսիք են թեթև քաշը, 3D տպագրությունը և էներգիայի արտադրության նյութերը: Բացի այդ, ածխածնային մանրաթելային նյութերի վերամշակումը և վերամշակումը, փայտի լիգնինային ածխածնային մանրաթելի պատրաստումը և այլ նվաճումներ ունեն պայծառ արդյունքներ: Ներկայացուցչական արդյունքները նկարագրված են ստորև.
1) ԱՄՆ Ջորջիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտը ներդնում է երրորդ սերնդի ածխածնային մանրաթելային տեխնոլոգիաներ
2015 թվականի հուլիսին, DARPA-ի ֆինանսավորմամբ, Ջորջիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտը, իր նորարարական թավայի վրա հիմնված ածխածնային մանրաթելային գելային մանման տեխնիկայով, զգալիորեն մեծացրեց իր մոդուլը՝ գերազանցելով Hershey IM7 ածխածնային մանրաթելին, որն այժմ լայնորեն օգտագործվում է ռազմական ինքնաթիռներում, դառնալով աշխարհում երկրորդ երկիրը՝ Ճապոնիայից հետո, որը տիրապետում է ածխածնային մանրաթելային տեխնոլոգիայի երրորդ սերնդին։
Kumarz-ի կողմից արտադրված գելային մանող ածխածնային մանրաթելի ձգման ամրությունը հասնում է 5.5-ից մինչև 5.8 ԳՊա, իսկ ձգման մոդուլը տատանվում է 354-375 ԳՊա սահմաններում: «Սա անընդհատ մանրաթել է, որը, ինչպես հաղորդվել է, ունի ամենաբարձր ամրությունը և մոդուլը համապարփակ կատարողականությամբ: Կարճ թելիկների փնջում ձգման ամրությունը հասնում է մինչև 12.1 ԳՊա-ի, նույնն է պոլիակրիլոնիտրիլային ածխածնային մանրաթելի ամենաբարձր ամրությունը»:
2) Էլեկտրամագնիսական ալիքային տաքացման տեխնոլոգիա
2014 թվականին Nedo-ն մշակեց էլեկտրամագնիսական ալիքային տաքացման տեխնոլոգիա։ Էլեկտրամագնիսական ալիքային կարբոնացման տեխնոլոգիան վերաբերում է էլեկտրամագնիսական ալիքային տաքացման տեխնոլոգիայի կիրառմանը մանրաթելը մթնոլորտային ճնշման տակ կարբոնացնելու համար։ Ստացված ածխածնային մանրաթելի աշխատանքը հիմնականում նույնն է, ինչ բարձր ջերմաստիճանային տաքացմամբ ստացված ածխածնային մանրաթելի աշխատանքը, առաձգականության մոդուլը կարող է հասնել ավելի քան 240GPA-ի, իսկ կտրման ժամանակ ձգումը կազմում է ավելի քան 1.5%, ինչը աշխարհում առաջին հաջողությունն է։
Մանրաթելանման նյութը ածխացվում է էլեկտրամագնիսական ալիքի միջոցով, այնպես որ բարձր ջերմաստիճանի տաքացման համար օգտագործվող ածխացման վառարանի սարքավորումները անհրաժեշտ չեն։ Այս գործընթացը ոչ միայն կրճատում է ածխացման համար անհրաժեշտ ժամանակը, այլև նվազեցնում է էներգիայի սպառումը և CO2 արտանետումները։
3) ածխածնացման գործընթացի նուրբ վերահսկողություն
2014 թվականի մարտին Toray-ը հայտարարեց t1100g ածխածնային մանրաթելի հաջող մշակման մասին: Toray-ը օգտագործում է ավանդական թավայի լուծույթի պտտման տեխնոլոգիան՝ ածխացման գործընթացը նուրբ կառավարելու, ածխածնային մանրաթելի միկրոկառուցվածքը նանոմասշտաբով բարելավելու, ածխացումից հետո մանրաթելի գրաֆիտի միկրոբյուրեղային կողմնորոշումը, միկրոբյուրեղային չափը, թերությունները և այլն կառավարելու համար, որպեսզի ամրությունն ու առաձգականության մոդուլը զգալիորեն բարելավվեն: t1100g-ի ձգման ամրությունը կազմում է 6.6 ԳՊա, որը 12%-ով ավելի է, քան T800-ինը, իսկ առաձգականության մոդուլը կազմում է 324 ԳՊա և աճել է 10%-ով, ինչը մտնում է արդյունաբերականացման փուլ:
4) Մակերեսային մշակման տեխնոլոգիա
Թեյջին Իսթ Սթեյթը հաջողությամբ մշակել է պլազմային մակերեսային մշակման տեխնոլոգիա, որը կարող է վերահսկել ածխածնային մանրաթելի տեսքը ընդամենը մի քանի վայրկյանում: Այս նոր տեխնոլոգիան զգալիորեն պարզեցնում է ամբողջ արտադրական գործընթացը և 50%-ով կրճատում է էներգիայի սպառումը՝ համեմատած էլեկտրոլիտային ջրային լուծույթների համար առկա մակերեսային մշակման տեխնոլոգիայի հետ: Ավելին, պլազմային մշակումից հետո պարզվել է, որ մանրաթելի և խեժի մատրիցի կպչունությունը նույնպես բարելավվել է:
5) ածխածնային մանրաթելի ձգման ամրության պահպանման արագության ուսումնասիրություն բարձր ջերմաստիճանային գրաֆիտային միջավայրում
Ningbo Materials-ը հաջողությամբ իրականացրել է տեղական բարձր ամրության և բարձր ռեժիմի ածխածնային մանրաթելի գործընթացի վերլուծության, կառուցվածքի հետազոտության և կատարողականի օպտիմալացման մանրամասն ուսումնասիրություն, մասնավորապես՝ բարձր ջերմաստիճանի գրաֆիտային միջավայրում ածխածնային մանրաթելի ձգման ամրության պահպանման արագության վերաբերյալ հետազոտական աշխատանքներ, ինչպես նաև վերջերս հաջողությամբ պատրաստվել է բարձր ամրության և բարձր մոդուլի ածխածնային մանրաթել՝ 5.24 ԳՊա ձգման ամրությամբ և 593 ԳՊա ձգման մոդուլի ծավալով։ Այն շարունակում է ունենալ ձգման ամրության առավելությունը՝ համեմատած Ճապոնիայի Toray m60j բարձր ամրության, բարձր ձուլված ածխածնային մանրաթելի հետ (ձգման ամրություն 3.92 ԳՊա, ձգման մոդուլ 588 ԳՊա)։
6) Միկրոալիքային գրաֆիտ
Yongda Advanced Materials-ը հաջողությամբ մշակել է ԱՄՆ-ի բացառիկ արտոնագրային գերբարձր ջերմաստիճանի գրաֆիտի տեխնոլոգիան՝ միջին և բարձր կարգի ածխածնային մանրաթելերի արտադրության համար, հաջողությամբ հաղթահարելով բարձր կարգի ածխածնային մանրաթելերի մշակման երեք խոչընդոտները, գրաֆիտային սարքավորումները թանկ են և միջազգային վերահսկողության տակ, հում մետաքսի քիմիական տեխնոլոգիայի դժվարությունները, արտադրության բերքատվությունը ցածր և բարձր գին։ Մինչ օրս Yongda-ն մշակել է ածխածնային մանրաթելերի 3 տեսակ, որոնցից յուրաքանչյուրը բարձրացրել է սկզբնական համեմատաբար ցածր կարգի ածխածնային մանրաթելի ամրությունն ու մոդուլը նոր մակարդակի։
7) Ֆրաունհոֆերի (Գերմանիա) կողմից թավայի վրա հիմնված ածխածնային մանրաթելային հում մետաղալարի հալեցման նոր գործընթաց
Ֆրաունհոֆերի կիրառական պոլիմերների ինստիտուտը (Կիրառական պոլիմերների հետազոտություն, IAP) վերջերս հայտարարեց, որ 2018 թվականի ապրիլի 25-29-ին Բեռլինի Ila ավիաշոուում կցուցադրի Comcarbon-ի նորագույն տեխնոլոգիան: Այս տեխնոլոգիան զգալիորեն կրճատում է զանգվածային արտադրության ածխածնային մանրաթելի արտադրության արժեքը:
Նկ. 4 Հում մետաղալարի հալեցում և մանում:
Հայտնի է, որ ավանդական գործընթացներում թավայի վրա հիմնված ածխածնային մանրաթելի արտադրության արժեքի կեսը ծախսվում է հում մետաղալարի արտադրության գործընթացում: Հաշվի առնելով հում մետաղալարի հալվելը, այն պետք է արտադրվի թանկարժեք լուծույթի մանման գործընթացով (լուծույթի մանում): «Այդ նպատակով մենք մշակել ենք թավայի վրա հիմնված հում մետաքսի արտադրության նոր գործընթաց, որը կարող է 60%-ով կրճատել հում մետաղալարի արտադրության արժեքը: Սա տնտեսող և իրագործելի հալման մանման գործընթաց է, որն օգտագործում է հատուկ մշակված թավայի վրա հիմնված համապոլիմեր», - բացատրեց Ֆրաունհոֆերի IAP ինստիտուտի կենսաբանական պոլիմերների նախարար, դոկտոր Յոհաննես Գանսթերը:
8) Պլազմային օքսիդացման տեխնոլոգիա
4M Carbon Fiber-ը հայտարարեց, որ պլազմային օքսիդացման տեխնոլոգիայի օգտագործումը բարձրորակ, ցածր գնով ածխածնային մանրաթել արտադրելու և վաճառելու համար կդարձնի իր ռազմավարական նպատակը, այլ ոչ թե պարզապես տեխնոլոգիայի լիցենզավորումը: 4M-ը պնդում է, որ պլազմային օքսիդացման տեխնոլոգիան 3 անգամ ավելի արագ է, քան ավանդական օքսիդացման տեխնոլոգիան, մինչդեռ էներգիայի օգտագործումը կազմում է ավանդական տեխնոլոգիայի մեկ երրորդից պակաս: Եվ այս հայտարարությունները հաստատվել են ածխածնային մանրաթելերի բազմաթիվ միջազգային արտադրողների կողմից, որոնք խորհրդակցում են աշխարհի մի շարք խոշորագույն ածխածնային մանրաթելերի արտադրողների և ավտոարտադրողների հետ՝ որպես ցածր գնով ածխածնային մանրաթելերի արտադրության նախաձեռնողներ մասնակցելու համար:
9) ցելյուլոզային նանոմանրաթել
Ճապոնիայի Կիոտոյի համալսարանը, մի քանի խոշոր բաղադրիչների մատակարարների հետ համատեղ, ինչպիսիք են էլեկտրամոնտաժային ընկերությունը (Toyota-ի ամենամեծ մատակարարը) և Daikyonishikawa Corp.-ը, աշխատում են ցելյուլոզային նանոթելերից պատրաստված պլաստիկ նյութերի մշակման վրա: Այս նյութը պատրաստվում է փայտանյութը մի քանի միկրոնի (1 հազար մմ-ի վրա) բաժանելով: Նոր նյութի քաշը պողպատի քաշի միայն մեկ հինգերորդն է, բայց դրա ամրությունը պողպատի ամրությունից հինգ անգամ ավելի է:
10) պոլիոլեֆինի և լիգնինի հումքի ածխածնային մանրաթելային առջևի մարմին
ԱՄՆ-ի Օուք Ռիջի ազգային լաբորատորիան 2007 թվականից ի վեր աշխատում է ցածրարժեք ածխածնային մանրաթելերի հետազոտության վրա, և նրանք մշակել են պոլիոլեֆինի և լիգնինի հումքի համար նախատեսված ածխածնային մանրաթելային առջևի մարմիններ, ինչպես նաև առաջադեմ պլազմային նախաօքսիդացման և միկրոալիքային ածխացման տեխնոլոգիաներ։
11) Նոր պոլիմերը (նախորդ պոլիմեր) մշակվել է հրակայուն մշակումը հեռացնելով
Տոկիոյի համալսարանի կողմից ղեկավարվող արտադրական մեթոդով մշակվել է նոր պոլիմեր (նախորդ պոլիմեր)՝ հրակայուն մշակումը հեռացնելու համար: Հիմնական կետն այն է, որ պոլիմերը մետաքսի վերածելուց հետո այն չի իրականացնում սկզբնական հրակայուն մշակումը, այլ առաջացնում է դրա օքսիդացում լուծիչում: Այնուհետև միկրոալիքային տաքացման սարքը տաքացվում է մինչև 1000 ℃-ից ավելի՝ ածխածնացման համար: Տաքացման ժամանակը տևում է ընդամենը 2-3 րոպե: Ածխածնացման մշակումից հետո մակերեսային մշակումն իրականացվում է նաև պլազմայի միջոցով, որպեսզի հնարավոր լինի պատրաստել ածխածնային մանրաթել: Պլազմային մշակումը տևում է 2 րոպեից պակաս: Այսպիսով, սկզբնական սինտերացման ժամանակը, որը կազմում է 30-60 րոպե, կարող է կրճատվել մինչև մոտ 5 րոպե: Նոր արտադրական մեթոդով պլազմային մշակում է իրականացվում՝ ածխածնային մանրաթելի և ջերմապլաստիկ խեժի՝ որպես CFRP հիմքի նյութի, միջև կապը բարելավելու համար: Նոր արտադրական մեթոդով արտադրված ածխածնային մանրաթելի ձգման առաձգականության մոդուլը 240 ԳՊա է, ձգման ամրությունը՝ 3.5 ԳՊա, իսկ երկարացումը հասնում է 1.5%-ի: Այս արժեքները նույն մակարդակի են, ինչ Toray Universal դասի ածխածնային մանրաթելային T300-ը, որն օգտագործվում է սպորտային ապրանքների և այլնի համար։
12) ածխածնային մանրաթելային նյութերի վերամշակում և օգտագործում՝ օգտագործելով հեղուկացված շերտի գործընթաց
Ուսումնասիրության առաջին հեղինակ Մենգրան Մենգն ասել է. «Ածխածնային մանրաթելի վերականգնումը նվազեցնում է շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը՝ համեմատած ածխածնային մանրաթելի հում արտադրության հետ, սակայն վերամշակման պոտենցիալ տեխնոլոգիաների և ածխածնային մանրաթելի վերամշակման տնտեսական նպատակահարմարության վերաբերյալ իրազեկվածությունը սահմանափակ է։ Վերամշակումը տեղի է ունենում երկու փուլով. մանրաթելերը նախ պետք է վերականգնվեն ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտներից և ջերմային քայքայվեն մեխանիկական հղկող նյութերի միջոցով կամ պիրոլիզի կամ հեղուկացված շերտի գործընթացների միջոցով։ Այս մեթոդները հեռացնում են կոմպոզիտային նյութի պլաստիկ մասը՝ թողնելով ածխածնային մանրաթելը, որը հետո կարող է վերածվել խճճված մանրաթելային գորգերի՝ օգտագործելով թաց թղթի արտադրության տեխնոլոգիա, կամ վերակազմակերպվել ուղղորդված մանրաթելերի»։
Հետազոտողները հաշվարկել են, որ ածխածնային մանրաթելը կարելի է վերականգնվել ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտային թափոններից՝ օգտագործելով հեղուկացված շերտի գործընթաց, որը պահանջում է ընդամենը 5 դոլար/կգ և առաջնային ածխածնային մանրաթելի արտադրության համար անհրաժեշտ էներգիայի 10%-ից պակաս: Հեղուկացված շերտի գործընթացներով արտադրված վերամշակված ածխածնային մանրաթելերը գրեթե չեն նվազեցնում առաձգականության մոդուլը, իսկ ձգման ամրությունը նվազում է 18%-ից մինչև 50%-ով՝ առաջնային ածխածնային մանրաթելերի համեմատ, ինչը դրանք հարմար է դարձնում բարձր կոշտություն պահանջող կիրառությունների համար, այլ ոչ թե ամրություն: «Վերամշակված ածխածնային մանրաթելերը կարող են հարմար լինել ոչ կառուցվածքային կիրառությունների համար, որոնք պահանջում են թեթև քաշ, ինչպիսիք են ավտոմոբիլային, շինարարական, քամու էներգիայի և սպորտային արդյունաբերությունները», - ասաց Մենգը:
13) Միացյալ Նահանգներում մշակվել է ածխածնային մանրաթելերի վերամշակման նոր տեխնոլոգիա
2016 թվականի հունիսին ԱՄՆ-ի Ջորջիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտի հետազոտողները ածխածնային մանրաթելը թրջեցին սպիրտ պարունակող լուծիչի մեջ՝ էպօքսիդային խեժը լուծարելու համար, որից հետո առանձնացված մանրաթելերը և էպօքսիդային խեժերը կարող են վերօգտագործվել՝ հաջողությամբ իրականացնելով ածխածնային մանրաթելի վերականգնումը։
2017 թվականի հուլիսին Վաշինգտոնի պետական համալսարանը նույնպես մշակեց ածխածնային մանրաթելի վերականգնման տեխնոլոգիա՝ օգտագործելով թույլ թթուն որպես կատալիզատոր, օգտագործելով հեղուկ էթանոլ համեմատաբար ցածր ջերմաստիճաններում՝ ջերմակայուն նյութերը քայքայելու համար, քայքայված ածխածնային մանրաթելը և խեժը պահվում են առանձին և կարող են վերարտադրվել։
14) 3D տպագրության ածխածնային մանրաթելային թանաքի տեխնոլոգիայի մշակում LLNL լաբորատորիայում, ԱՄՆ
2017 թվականի մարտին Միացյալ Նահանգների Լոուրենս Լիվմորի ազգային լաբորատորիան (LLNL) մշակեց առաջին եռաչափ տպագրությամբ պատրաստված բարձր արդյունավետությամբ, ավիացիոն կարգի ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտները: Նրանք օգտագործեցին թանաքի ուղղակի փոխանցման (DIW) եռաչափ տպագրության մեթոդը՝ ստեղծելու համար բարդ եռաչափ կառուցվածքներ, որոնք զգալիորեն բարելավեցին մշակման արագությունը՝ դրանք օգտագործելու համար ավտոմոբիլային, ավիատիեզերական, պաշտպանական և մոտոցիկլետային մրցումներում, ինչպես նաև սերֆինգում:
15) Միացյալ Նահանգները, Կորեան և Չինաստանը համագործակցում են էլեկտրաէներգիայի արտադրության համար ածխածնային մանրաթելի մշակման գործում
2017 թվականի օգոստոսին Տեխասի համալսարանի Դալլասի մասնաճյուղը, Կորեայի Հանյանգի համալսարանը, Չինաստանի Նանկայի համալսարանը և այլ հաստատություններ համագործակցեցին էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար նախատեսված ածխածնային մանրաթելային թելքի նյութի մշակման գործում: Թելը նախ թրջվում է էլեկտրոլիտային լուծույթներում, ինչպիսին է աղաջուրը, ինչը թույլ է տալիս էլեկտրոլիտի մեջ պարունակվող իոններին կպչել ածխածնային նանոխողովակների մակերեսին, որոնք կարող են վերածվել էլեկտրական էներգիայի, երբ թելը ձգվում կամ ամրացվում է: Նյութը կարող է օգտագործվել ցանկացած վայրում՝ հուսալի կինետիկ էներգիայով և հարմար է IoT սենսորներին էլեկտրաէներգիա մատակարարելու համար:
16) Նոր առաջընթաց փայտի լիգնինային ածխածնային մանրաթելի հետազոտության մեջ, որը համապատասխանաբար ստացվել է չինացիների և ամերիկացիների կողմից
2017 թվականի մարտին Նինգբոյի նյութական տեխնոլոգիաների և ճարտարագիտության ինստիտուտի հատուկ մանրաթելային թիմը պատրաստել է լիգնին-ակրիլոնիտրիլ համապոլիմեր՝ լավ պտտվողությամբ և ջերմային կայունությամբ՝ օգտագործելով էսթերիֆիկացման և ազատ ռադիկալ համապոլիմերացման երկփուլային մոդիֆիկացման տեխնոլոգիա: Համապոլիմերի և թաց պտտման գործընթացի միջոցով ստացվել են բարձրորակ անընդհատ թելեր, իսկ ջերմային կայունացումից և ածխածնային մշակումից հետո ստացվել է կոմպակտ ածխածնային մանրաթել:
2017 թվականի օգոստոսին ԱՄՆ-ի Վաշինգտոնի համալսարանի Բիրգիտե Արինգի հետազոտական խումբը տարբեր համամասնություններով խառնեց լիգնինը և պոլիակրիլոնիտրիլը, ապա հալեցման մանման տեխնոլոգիայի միջոցով խառը պոլիմերները վերածեց ածխածնային մանրաթելերի: Ուսումնասիրությունը պարզեց, որ 20%-30%-ին ավելացված լիգնինը չի ազդում ածխածնային մանրաթելի ամրության վրա և ենթադրվում էր, որ այն կօգտագործվի ավտոմեքենաների կամ ինքնաթիռների մասերի համար ավելի էժան ածխածնային մանրաթելային նյութերի արտադրության մեջ:
2017 թվականի վերջին Ազգային վերականգնվող էներգիայի լաբորատորիան (NREL) հրապարակեց բույսերի թափոնների, ինչպիսիք են եգիպտացորենի և ցորենի ծղոտը, միջոցով ակրիլոնիտրիլի արտադրության վերաբերյալ հետազոտություն: Նրանք նախ բուսական նյութերը քայքայում են շաքարի, ապա դրանք վերածում թթուների, և միացնում են էժան կատալիզատորների հետ՝ նպատակային արտադրանք ստանալու համար:
17) Ճապոնիան մշակում է առաջին ածխածնային մանրաթելով ամրացված ջերմապլաստիկ կոմպոզիտային մեքենայի շասսին
2017 թվականի հոկտեմբերին Ճապոնիայի էներգետիկ արդյունաբերության նոր տեխնոլոգիաների ինտեգրված հետազոտությունների և զարգացման գործակալությունը և Նագոյայի համալսարանի ազգային կոմպոզիտային նյութերի հետազոտական կենտրոնը հաջողությամբ մշակեցին աշխարհում առաջին ածխածնային մանրաթելով ամրացված ջերմապլաստիկ կոմպոզիտային ավտոմեքենայի շասսին։ Նրանք օգտագործում են ավտոմատ երկար մանրաթելով ամրացված ջերմապլաստիկ կոմպոզիտներ՝ ուղիղ առցանց ձուլման գործընթացով, ածխածնային մանրաթելի և ջերմապլաստիկ խեժի մասնիկների անընդհատ խառնմամբ, մանրաթելային ամրացված կոմպոզիտների արտադրությամբ, ապա տաքացման և հալեցման միացման միջոցով հաջողությամբ արտադրեցին ջերմապլաստիկ CFRP ավտոմեքենայի շասսին։
5. Չինաստանում ածխածնային մանրաթելային տեխնոլոգիայի հետազոտությունների և զարգացման վերաբերյալ առաջարկներ
5.1 Առաջադեմ դասավորություն, նպատակաուղղված, կենտրոնացած ածխածնային մանրաթելային տեխնոլոգիայի երրորդ սերնդի ներդնման վրա
Չինաստանի երկրորդ սերնդի ածխածնային մանրաթելային տեխնոլոգիան դեռևս համապարփակ առաջընթաց չէ, մեր երկիրը պետք է փորձի լինել առաջադեմ դասավորություն, որը կմիավորի մեր համապատասխան հետազոտական հաստատությունները՝ կենտրոնանալով հիմնական տեխնոլոգիաների գրավման վրա, կկենտրոնանա երրորդ սերնդի բարձր արդյունավետությամբ ածխածնային մանրաթելի պատրաստման տեխնոլոգիաների հետազոտությունների և զարգացման վրա (այսինքն՝ կիրառելի է ավիատիեզերական բարձր ամրության, բարձր մոդուլի ածխածնային մանրաթելային տեխնոլոգիայի համար) և մշակված ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտային նյութերի տեխնոլոգիայի վրա, ներառյալ ավտոմոբիլային, շինարարության և վերանորոգման և այլ թեթև, ցածր գնով խոշոր քարշակային ածխածնային մանրաթելի պատրաստման, հավելանյութերի արտադրության տեխնոլոգիայի, վերամշակման տեխնոլոգիայի և արագ նախատիպավորման տեխնոլոգիաների համար։
5.2 Կազմակերպչական աշխատանքների համակարգում, աջակցության ուժեղացում, խոշոր տեխնիկական նախագծերի իրականացում՝ համագործակցային հետազոտությունները շարունակաբար աջակցելու համար։
Ներկայումս Չինաստանում կան բազմաթիվ հաստատություններ, որոնք իրականացնում են ածխածնային մանրաթելերի հետազոտություններ, սակայն դրանց հզորությունը ցրված է, և չկա միասնական հետազոտությունների և զարգացման կազմակերպման մեխանիզմ և արդյունավետ համակարգման համար ուժեղ ֆինանսավորման աջակցություն: Դատելով զարգացած երկրների զարգացման փորձից՝ խոշոր նախագծերի կազմակերպումը և դասավորությունը մեծ դեր են խաղում այս տեխնիկական ոլորտի զարգացման խթանման գործում: Հաշվի առնելով Չինաստանի ածխածնային մանրաթելերի հետազոտությունների և զարգացման տեխնոլոգիայի առաջընթացը՝ մենք պետք է կենտրոնանանք Չինաստանի առավելության հետազոտությունների և զարգացման ուժի վրա՝ խոշոր նախագծեր սկսելու, համագործակցային տեխնոլոգիական նորարարությունները ամրապնդելու և Չինաստանի ածխածնային մանրաթելերի հետազոտությունների տեխնոլոգիաների մակարդակը, միջազգային ածխածնային մանրաթելերի և կոմպոզիտների մրցակցությունը անընդհատ խթանելու համար:
5.3 Տեխնիկական նվաճումների կիրառման էֆեկտային կողմնորոշման գնահատման մեխանիզմի կատարելագործում
SCI հոդվածների էկոնոմետրիկ վերլուծության տեսանկյունից, Չինաստանի ածխածնային մանրաթելը որպես բարձր ամրության կատարողականությամբ նյութ, որն օգտագործվում է հետազոտությունների տարբեր ոլորտներում, սակայն ածխածնային մանրաթելի արտադրության և պատրաստման տեխնոլոգիայի համար, հատկապես կենտրոնանալով ծախսերի կրճատման, արտադրության արդյունավետության բարձրացման վրա, հետազոտությունները քիչ են։ Ածխածնային մանրաթելի արտադրության գործընթացը երկար է, տեխնոլոգիական հիմնական կետերը, բարձր արտադրական խոչընդոտները, բազմամասնագիտական, բազմատեխնոլոգիական ինտեգրացիան, անհրաժեշտ է հաղթահարել տեխնիկական խոչընդոտները, արդյունավետորեն խթանել «ցածր գին, բարձր կատարողականությամբ» միջուկային պատրաստման տեխնոլոգիաների հետազոտությունն ու մշակումը, մի կողմից՝ անհրաժեշտ է ուժեղացնել հետազոտական ներդրումները, մյուս կողմից՝ անհրաժեշտ է թուլացնել գիտական հետազոտությունների կատարողականի գնահատման ոլորտը, ուժեղացնել տեխնիկական նվաճումների կիրառման ազդեցության գնահատման ուղղորդումը և անցում կատարել «քանակական» գնահատումից, որը ուշադրություն է դարձնում հոդվածի հրապարակմանը, արդյունքների արժեքի «որակական» գնահատմանը։
5.4 Առաջատար տեխնոլոգիական համակցված տաղանդների զարգացման ամրապնդում
Ածխածնային մանրաթելային տեխնոլոգիայի բարձր տեխնոլոգիական հատկանիշը որոշում է մասնագիտացված տաղանդների կարևորությունը, թե արդյոք նրանք ունեն առաջադեմ հիմնական տեխնիկական անձնակազմ, ուղղակիորեն որոշում է հաստատության հետազոտությունների և զարգացման մակարդակը։
Ածխածնային մանրաթելերի տեխնոլոգիայի հետազոտությունների և զարգացման կապերի արդյունքում մենք պետք է ուշադրություն դարձնենք միացյալ անձնակազմի վերապատրաստմանը՝ բոլոր կապերի համակարգումն ու զարգացումն ապահովելու համար: Բացի այդ, Չինաստանում ածխածնային մանրաթելերի հետազոտությունների զարգացման պատմությունից ելնելով՝ տեխնոլոգիական հիմնական փորձագետների հոսքը հաճախ հետազոտական հաստատության հետազոտությունների և զարգացման մակարդակի վրա ազդող հիմնական գործոն է: Արտադրական գործընթացներում, կոմպոզիտներում և հիմնական արտադրանքում հիմնական փորձագետների և հետազոտությունների և զարգացման թիմերի ֆիքսվածությունը պահպանելը կարևոր է տեխնոլոգիական շարունակական արդիականացման համար:
Մենք պետք է շարունակենք ամրապնդել այս ոլորտում մասնագիտացված բարձր տեխնոլոգիական անձնակազմի ուսուցումը և օգտագործումը, բարելավել տեխնոլոգիական հետազոտությունների և զարգացման տաղանդների գնահատման և մշակման քաղաքականությունը, ամրապնդել երիտասարդ տաղանդների զարգացումը, ակտիվորեն աջակցել արտասահմանյան առաջադեմ հետազոտությունների և զարգացման հաստատությունների հետ համագործակցությանը և փոխանակումներին, ակտիվորեն ներգրավել արտասահմանյան առաջադեմ տաղանդներ և այլն: Սա մեծ դեր կխաղա Չինաստանում ածխածնային մանրաթելերի հետազոտությունների զարգացման խթանման գործում:
Մեջբերված է -ից
Ածխածնային մանրաթելային տեխնոլոգիայի գլոբալ զարգացման և Չինաստանում դրա ներդրման վերլուծություն։ Տյան Յաջուան, Չժանգ Չժիցյան, Տաո Չենգ, Յանգ Մինգ, Բա Ջին, Չեն Յունվեյ։Համաշխարհային գիտատեխնոլոգիական հետազոտություններ և զարգացումներ։2018թ.
Հրապարակման ժամանակը. Դեկտեմբերի 04-2018