Просування на ринок інноваційної продукції на основі магнітних нанодисперсних систем
Просування на ринки інноваційних продуктів, особливо тих, аналогів яких немає на ринку, пов’язане зі значними труднощами. Споживачів потрібно привести через усі стадії споживчої готовності (від поінформованості про інновацію до акту здійснення покупи), що потребує істотних витрат часу і коштів.
У проведеному дослідженні подано специфіку просування на ринки одного з інноваційних продуктів — магнітних колоїдних нанодисперсних систем, що поступово знаходять застосування у різних галузях людської діяльності.
Магнітні колоїдні нанодисперсні системи (магнітні рідини (МР) і магнітореологічні суспензії (МРС)) — це унікальний технологічний, штучно синтезований матеріал, що володіє рідкоплин - ними і магнітокерованими властивостями з широкими перспективами застосування в техніці, медицині, біології, екології.
Існуючі в природі рідини з магнітним полем взаємодіють слабо. Проте, можливість управління рідиною за допомогою магніт-
Ного поля приваблива для вирішення різних технічних завдань. Для цього були створені штучні сильномагнітні рідкі середовища — магнітні рідини, що являють собою колоїдні розчини високодисперсних феромагнетиків у рідинах-носіях: вода, рідкі вуглеводні, кремній і фторорганічні рідини. Поверхня таких колоїдних наносистем залежить від геометрії магнітного поля. У середині 1960-х рр. вони були практично одночасно синтезовані в СТТТА і Росії. На сьогодні магнітні рідини активно вивчають у більшості розвинених країн: в Японії, Франції, Німеччині, Великобританії, Нідерландах, Ізраїлі.
Магнітні рідини унікальні тим, що висока плинність у них поєднується з високою намагніченістю. Секрет високої намагніченості полягає в тому, що у звичайну рідину додається велика кількість дрібних частинок (розмір яких близько 10-9 м), які являють собою постійні магніти. Кожна частинка покрита тонким шаром захисної оболонки (поверхнево-активною речовиною — ПАР), що запобігає злипання частинок, а тепловий рух розкидає їх по всьому об'єму рідини, тому, на відміну від звичайних суспензій, частинки в магнітних рідинах не осідають на дно, й останні можуть зберігати свої робочі характеристики протягом багатьох років.
Рис. 8.5. Розподіл силових ліній залежно від геометрії магнітного поля («магніторідинний їжак») |
Зовнішнє магнітне поле орієнтує магнітні моменти частинок (рис. 8.5), що призводить до зміни магнітних, реологічних і оптичних властивостей розчину. Висока чутливість властивостей розчину до зовнішнього поля дозволяє керувати поведінкою магнітних рідин і використовувати їх в прикладних задачах.
Магнітні рідини, як правило, виробляють невеликими партіями і використовують у високотехнологічних пристроях і приладах: системах герметизації введення валів, що обертаються, ан-
Тифрикційних вузлах і демпферах, в ультразвуковій дефектоскопії і високоякісних гучномовцях, магнітних сепараторах рідкісних елементів, датчиках нахилу і високочутливих вимірниках прискорень, мікроманометрах та у виконавчих механізмах роботів.
Винайдення магнітних рідин і магніторідинних герметизато - рів (найпростіша схема наведена на рис. 8.6) на початку 60-х рр. минулого століття було пов'язане з виконанням космічних програм NASA (зокрема для контролю за рухом палива в ракетному двигуні в умовах невагомості), тому магнітні рідини і магніторі - динні герметизатори відразу знайшли застосування у космічній та вакуумній техніці.
3 2 1 2 1 - кільцевий магніт; 2 - полюсні наконечники; 3 - вал; 4 - магнітна рідина; 5 - замкнена повітряна порожнина Рис. 8.6. Схематичне ображення МРГ |
Піонером і світовим лідером в сфері технічного і комерційного використання магніторідинних технологій, у тому числі і вакуумних, є заснована в 1968 р. американська корпорація «Ferrofluidics Corporation». її вироби широко використовуються для герметизації вводів обертального і більш складних видів руху в технологічних процесах, де потрібна підтримка глибокого вакууму — у виробництві напівпровідників, при напиленні, металізації, вакуумному сушінні, в рентген-апаратах, електронних мікроскопах, вакуумних печах, маховикових двигунах, мас — спектрометрах і т. п. У
СТТТА існує постійний і стійкий промисловий попит на магнітні рідини і магніторідинні пристрої.
У країнах СНД дослідження і розроблення магніторідинних герметизаторів почалися в кінці 60-х — початку 70-х рр. Магніторідинні герметизатори досить широко застосовуються у космічній техніці, проте аж до сьогоднішнього дня їх промислове використання дуже обмежене, незважаючи на явні технічні переваги порівняно з традиційними ущільненнями. До таких переваг належать:
1) практично нульові витоки герметизиваного середовища при заданих умовах роботи;
2) відсутність зносу вала і низькі втрати потужності двигуна внаслідок суто рідинного тертя в зазорі між рухомими і нерухомими елементами;
3) відсутність необхідності в мастилі;
4) простота технічного обслуговування;
5) незначні експлуатаційні витрати.
Магніторідинні герметизатори зберігають працездатність у будь-якому просторовому положенні, в стоячому і динамічному режимах, в умовах змінних і знакозмінних тисків і вібраційних впливів. До переваг можна віднести також такі унікальні властивості, як здатність магнітної рідини виштовхувати назовні немагнітні частинки пилу або вологи, що потрапляють у робочий зазор герметизаторів, (магнітолевітаційний ефект) і здатність до само - відновлення.
Магнітні рідини тривалий час застосовуються в космосі, де використовуються в різних установках як своєрідне мастило для рухомих частин і механізмів в таких проектах, як «Марс», «Фобос», на орбітальній станції «Мир». На міжнародній космічній станції (МКС), наприклад, космічні антени виносяться назовні, тому повинні бути абсолютно герметичними. Найвищий ступінь їх герметичності може забезпечити тільки магнітна рідина. Багато в чому завдяки їй збільшується і термін експлуатації обладнання. Так, магніторідинні ущільнення на орбітальній станції «Мир» пропрацювали без дозаправки 15 років.
У кінці 1980-х рр. створювалися вінчестери з абсолютною герметизацією для вітчизняних комп'ютерів, що випускалися великими партіями до 1992-1993 рр., коли була дезорганізована вітчизняна електронна промисловість і від перспективної програми довелося відмовитися. Для текстильної промисловості були роз-
Роблені підшипники з ущільненням, де як такий використовувалася магнітна рідина. Термін їх використання без дозаправки збільшився у шість разів. У шістдесяті роки минулого століття радянські вчені пропонували застосувати магнітну рідину для створення апарату штучного серця, але реалізація цієї ідеї була відкладена, тому що ще не були вирішені інші питання, пов'язані з цією темою. Ще одним напрямком застосування магнітних рідин є використання їх у техніці для передачі сили або енергії, як теплоносія.
У медицині магнітні рідини досліджуються і застосовуються в таких основних напрямках: фармакологія (в т. ч. магнітокерова - них лікарських засобах), анастезіологія (використання магнітних ліпосом), феромагнітна голкорефлексотерапія, магнітокероване очищення крові та інших біологічних рідин, різні види пластики, протипухлинні препарати, можливе використання студентами - медиками основ гемодинаміки (руху крові по судинах) і багато чого іншого.
На сьогодні магнітні рідини і магнітореологічні суспензії застосовуються для створення демпферів, керованих змінним магнітним полем: в автомобільній та протезно-ортопедичній промисловості, виробництві побутової техніки та будівництві.
Так, амортизатори знаходять усе більше застосування під час протезування нижніх кінцівок, тому що вони забезпечують демпфірування ударних хвиль. Добре себе зарекомендували торсіонні адаптери, пружний поворотний рух яких відносно поворотної осі протезу покращує процес руху і знижує зусилля зрізу. Такі демпфери застосовуються під час виготовлення протезів фірмою ОТТО БОКК (Німеччина).
У США вже розробляються протези з використанням магніторідинних (магнітореологічних) амортизаторів (рис. 8.7), в яких жорсткість може змінюватися залежно від напруженості й напрямку магнітного поля.
Controller HIP‘ Hi9h Intelligence Prosthesis |
Рис. 8. 7 Протез із магніторідинним амортизатором |
Подібні пристрої застосовуються під час збирання автомобілів, таких як Аи^ ТТ, де застосовуються магнітореологічні амортизатори, що дозволяє говорити про створення в перспективі «розумної підвіски» (рис. 8.8).
Рис. 8.8. Audi TT і підвіска із застосуванням магніторідинного Амортизатора |
У техніці саме у цих двох напрямах відбувається найбільше зростання продажів і збільшується сфера застосування: магніто - рідинні амортизатори і магніторідинні ущільнення (герметиза - тори).
На ринку цей вид виробів фірмами-виробниками позиціону - ється як пристрої нового покоління, керовані, що мають найкраще поєднання ціна/якість для цільових сегментів ринку. Так, для біотехнологічної промисловості застосування магніторідинних ущільнень є перспективним напрямком, який передбачає певні переваги порівняно з сальниковими, торцевими ущільненнями і магнітними муфтами (табл. 8.8).
Таблиця 88. Магніторідинні ущільнення (МРУ) для біотехнологій
|
На сьогодні для ущільнення мішалок у промислових біореак - торах застосовують механічні ущільнення (сальникові і торцеві), в яких робочий перепад тисків компенсується падінням тиску в робочому мікрозазорі при витіканні робочого середовища (принцип дії базується на негерметичності), а в лабораторних і невеликих промислових біореакторах — магнітні муфти, що мають обмежений передавальний механічний момент обертання. При цьому тільки магнітні муфти мають повну герметичність.
МРУ належать до безконтактних щілинних ущільнень, що працюють за принципом гідравлічного затвора, в якому магнітна рідина утримується магнітним полем у робочих зазорах між сполучними деталями. Застосування ущільнень на основі магнітних рідин і магнітореологічних суспензій (табл. 8.8), дозволить розширити параметри можливої роботи біореакторів, запобігти витіканню, при порівняно невеликих витратах на придбання, установку і сервіс. Саме на це звертають основну увагу маркетологи компаній, що виробляють МРУ. Враховуючи, що цей вид герме-
Тизаторів належить до специфічного виду виробів, вони дотримуються однієї з двох можливих стратегій: диференціації або фокусування на цільових сегментах ринку.
Таким чином, компанії намагаються зайняти унікальне положення, надаючи МРУ найбільш важливі для кожної з цільових галузей характеристики.
При цьому окремі компанії визначили для своєї діяльності вузьку сферу в рамках якої-небудь галузі (наприклад, МРУ для космічних апаратів). Вибравши певний сегмент, фірми спрямовують зусилля на досягнення у ньому переваги, оптимізуючи свою стратегію відповідно до вподобань цільових споживачів.
Стратегії диференціації дотримувалась американська корпорація «Ferrofluidics Corporation»; стратегії фокусування до недавнього часу йшла фірма «F errolabs».
На ринку амортизаторів для автомобільної промисловості в даний час переважають «газові», «масляні», «газово-масляні».
Найпростіший і найпоширеніший тип — гідравлічні (масляні) двотрубні амортизатори. їх конструкція технологічна, не вимагає високої точності виготовлення, а тому відносно дешева. Простота і дешевизна на довгий час забезпечили домінування цієї конструкції на ринку. І зараз на більшості недорогих марок автомобілів стоять саме такі амортизатори. Однак вони мають і серйозні недоліки. Перший і головний — так звана «аерація». Під час інтенсивної роботи наявне в амортизаторі повітря починає змішуватися з маслом, утворюючи піну. На відміну від нестисливої рідини, ця піна стискається легко, що різко погіршує демпфірування, причому якраз у найважчих умовах роботи підвіски.
Гідропневматичні («газово-масляні» або просто «газові», як їх зазвичай помилково називають) амортизатори мають схожу зі звичайними конструкцію. Головна відмінність полягає в тому, що замість повітря з тиском, що дорівнює атмосферному, в них використовується азот під тиском від 4 до 20 атмосфер. Це і є так званий «газовий підпір», необхідний для запобігання «аерації»: надлишковий тиск не дає газу змішуватися з маслом, крім того, газовий підпір служить додатковим демпфером, ніби пневматичним відбійником, що оберігає амортизатор від пробою. Ці особливості конструкції роблять гідропневматичні амортизатори більш надійними і довговічними, але не вирішують проблеми охолодження. керування комп'ютерів. Це повною мірою стосується й амортизатора, що має назву Magnetic Ride Control — магнітний контроль
Переміщення. У цій системі відсутні звичні гідропневматичні системи регулювання, а всю роботу виконує магнітореологічна рідина. Ця рідина працює як у звичайних амортизаторах, але під впливом електромагнітного поля, що генерується спеціальними котушками, вона в широких межах змінює свою в'язкість. Відповідно змінюється і характеристика амортизатора, причому в будь - який момент його роботи — реакція системи займає одну мілісеку - нду. Оскільки відсутні клапани і регулювальні головки, магнітний амортизатор виявляється простішим за класичні, але істотно дорожчим. Справа в тому, що вартість стійких до розшарування магніто реологічних рідин із широким температурним діапазоном роботи залишається вельми високою. Тому під час виведення на ринок магнітореологічного амортизатора (системи Magnetic Ride Control) співробітники відділу маркетингу рекомендували дотримуватися стратегії фокусування на цільовому сегменті, що виробляють якісні й дорогі автомобілі для людей з високими доходами.
Зараз технологія дещо спростилася і автомобілі з активною підвіскою доступні населенню з середніми доходами (цільовий сегмент збільшився). У ціновому діапазоні магнітореологічні амортизатори програють класичним, проте за робочими характеристикам і новими можливостям значно перевершують їх.
Деякі компанії починають реалізовувати стратегію диференціації, розширюючи сферу застосування магніторідинних і магні - тореологічних гасильників коливань на сферу виробництва побутової техніки (наприклад, у пральних машинах), будівництва (в опорах мостів).