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 Сальникові Торцеві Магнітні Муфти МРУ Г ерметичність, % 15 40 100 100 Довговічність, років 2-2,5 3-4 4,5 8-10 Виокремлення продуктів зносу в стерильний об’єм, % 100 65 45 0 Збереження стерильності робочого циклу, % 15 45 65 100 Витрати на сервіс, % 100 60 4 Менше 2 Допустиме биття вала 0 0,7 мм 0 0,7 мм Вартість, дол. 700 3000 3000 1500

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).