Коммерциализация аэрогеля на рынке Красноярского края с учетом его физико-технических и экономических характеристик

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА Коммерциализация аэрогеля на рынке Красноярского края с учетом его физико-технических и экономических характеристик

1. Процесс коммерциализации технологий

1.1 Переход от идеи к рынку

1.2 Технический и рыночный взгляд на технологии

2. Аэрогель

2.1 История возникновения аэрогеля

2.2 Получение аэрогеля

2.3 Структура, характеристики и свойства аэрогеля

2.4 Виды аэрогеля

2.5 Применение аэрогеля

3. Аэрогель на Российском рынке

3.1 Альтернативные теплоизоляционные материалы

3.2 Анализ состояния рынка теплоизоляционных материалов

3.3 Преимущества и недостатки

3 Коммерциализация аэрогеля на рынке красноярского края

3.1 Определение процедуры закупки и реализации

3.2 Модель организации

4. Процесс коммерциализации — инновационный проект

4.1 Краткое описание

4.2 Анализ рыночной ситуации

4.3 План маркетинга

4.4 План продаж

4.5 Производственный план

4.6 Организационный план

4.7 Финансовый план

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложение А. Информационный проспект Pyrogel XT

Приложение B. Информационный проспект Cryogel Z

Приложение C. Инструкция по применению

В наше время преимуществом на рынке обладают компании, имеющие хорошую базу НИОКР, активно использующие экономику знаний, инновационный маркетинг, и любую другую деятельность, связанную с инновациями. Инновации — то, что необходимо каждому предприятию.

Поэтому способность компаний внедрять инновации, использовать свежие идеи сотрудников, партнеров, клиентов, поставщиков и других заинтересованных сторон, сейчас не просто норма, а приоритет. По сути, инновации становятся основной движущей силой развития бизнеса, повышения его эффективности и стоимости.

Инновации важны во всех технических науках, ведь без них немыслимы научно-технический прогресс и высокотехнологичное производство. Инновации важны в биологии, потому что не за горами победа биотехнологий, бум генетики, и торжество био-экономики. Инновации являются определяющим элементом политики, а также зависят от потребностей общества.

Конечно, с сегодняшней стоимостью материала на основе аэрогеля можно позволить только крупномасштабные и дорогостоящие проекты, но в будущем когда себестоимость материала станет намного ниже, мы сможем воплощать любые изощренные идеи, сможем экспериментировать с товаром, его видом и качеством и не задумываюсь об убытках или банкротстве. Когда материал станет дешевле Мировой и Российский рынок выйдут на абсолютно новый уровень реализации, качества, а соответственно и собственного благополучия.

Удачная бизнес идея благодаря новейшим технологиям реализована в проекте производства инновационных материалов на основе аэрогеля. Сейчас стоит вопрос о снижении себестоимости производства до пределов, делающих использование в широких масштабах рентабельным. На Земле аэрогель может найти множество различных применений, все будет зависеть от изобретательности, креативности, богатого воображения и других человеческих особенностей. Глядя на высокие функциональные возможности, отличные характеристики аэрогель можно называть материалом 21 века.

Цель данной практической работы: проанализировать возможность выхода и пути реализации на рынке Красноярского края нового продукта — аэрогеля.

Задачи:

1. Поиск и подбор информации об аэрогеле, его видах, свойствах, характеристиках, применению;

2. Исследование области применения аэрогеля, с учетом особенностей российского рынка;

3. Провести анализ имеющихся альтернатив на рынке (наличие, количество, качество, спрос);

4. Провести сравнение технологической и экономической эффективности аэрогеля с существующими альтернативами;

5. Исследование клиентской базы. Поиск возможностей привлечения новых клиентов.

1. Процесс коммерциализации технологий Коммерциализация технологий представляет собой процесс, с помощью которого результаты НИОКР своевременно трансформируются в продукты и услуги на рынке. Этот процесс требует активного обмена идеями и мнениями по вопросам, как технологий, так и рынка. Результаты процесса коммерциализации приносят выгоду не только в виде возврата инвестиций в НИОКР, но и в виде увеличения объемов выпуска продукции, повышения ее качества и снижения цены, помогают определить требования к обученности сотрудников для обеспечения работы компании на уже существующих и на вновь создаваемых рынках. Именно коммерциализация технологий часто является главной движущей силой, вызывающей создание новых и омоложение старых секторов промышленности. Сегодня коммерциализация — это в первую очередь построение бизнеса, основанного на результатах научных исследований, в котором, как правило, участвуют и сами авторы технологий, причем участие иностранных партнеров совершенно не обязательно. Довольно часто ученые понимают под коммерциализацией процесс поиска и привлечения дополнительных средств для продолжения своих научных исследований. Это в корне неверное представление. Суть коммерциализации в построении «устройства для генерации денег», т. е. бизнеса, генерирующего устойчивые финансовые потоки.

Коммерциализацию научных разработок и технологий однозначно связывают с инновационным процессом, инновационной деятельностью, в ходе которых научный результат или технологическая разработка реализуются с получением коммерческого эффекта. В идеале заинтересованный заказчик или потребитель платит за НИОКР или лицензию на технологию, а в науку и разработчикам приходит столь нужное финансирование. Однако эта идиллия «наука — технология — деньги», как и продвижение инновационного процесса от начала к завершению, требует обязательной обратной связи с промежуточными результатами и рынком, потому что деньги можно получить только от рынка, а реализовать научный результат или технологию можно только в том случае, если они способны усилить чье-то конкурентное преимущество, убедить конечного покупателя в единственности правильного выбора и тем самым принести или увеличить прибыль продавца нового товара.

Коммерциализация технологий обычно требует больше времени и затрат, чем предполагалось ранее, и в ходе ее реализации не только принимаются верные решения, но и совершаются ошибки. Процесс коммерциализации связан с высокой степенью неопределенности, поэтому планирование инновационной деятельности и саму эту деятельность разумнее осуществлять, используя так называемый проектный подход, т. е. управление процессом коммерциализации как инновационным проектом. Обсуждая ключевые факторы коммерциализации технологий, определяющие успех инновационного проекта, обычно выделяют три основные группы параметров:

1. Собственно технология (ее уровень, конкурентные преимущества, рыночность);

2. Необходимые ресурсы (среди которых на первое место часто выдвигают финансирование);

3. Менеджмент (под которым понимают как наличие соответствующих ярких руководителей, так и конкретную стратегию управления, отражающую, в частности, понимание законов вхождения в рынок).

Решение о финансировании инновационного проекта определяется не только и не столько технологией, сколько менеджментом.

1.1 Переход от идеи к рынку Вовлечение в хозяйственный оборот плодов интеллектуальной деятельности человека — это основа современной мировой экономики. Простой обмен товарами, востребованными для удовлетворения базовых потребностей человека, давно пройденный этап. Сегодня экономические институты всех развитых стран мира ориентированы на поиск и формирование таких человеческих потребностей, удовлетворение которых без серьезных научно-исследовательских работ попросту немыслимо.

В чем же суть инновационной деятельности? Шумпетер в своих работах пишет, что это «роль инноватора в привлечении в бизнес таких решений, которые позволят ему получить сверхприбыль по сравнению с конкурентами». То есть главная задача инновационной деятельности — увеличение прибыльности бизнеса путем привлечения в него каких-либо новых, нетрадиционных в данной сфере решений и технологий. Предприниматель, впервые начавший использовать в своем бизнесе нечто новое, нетрадиционное или впервые предложивший на рынке некий новый товар, получает уникальный шанс завоевать лояльность покупателей. Именно таких предпринимателей Шумпетер назвал «инноваторами». Когда остальные участники рынка сориентируются и также начнут предлагать своим клиентам аналогичный товар, этот товар уже перестанет быть новинкой и приносить сверхприбыль — инновация совершит свой цикл и станет традиционным товаром. Для получения очередной сверхприбыли необходима будет уже следующая инновация и т. д. Фактически мы имеем дело с монополией, которая образуется на некоторое время, пока конкуренты не научились производить аналогичный товар. Эта монополия получила название «инновационная монополия». Мечта любого бизнесмена — быть монополистом, и использование инноваций является тем уникальным шансом, который позволяет эту законную монополию обрести. Таким образом, привлекательность инновационной деятельности для бизнеса состоит в том, чтобы обрести возможность и право на некоторый период стать монопольным продавцом на рынке, диктуя цену на свой уникальный товар в пределах покупательской способности потребителей.

В условиях современной экономики потребители становятся, с одной стороны, все более разборчивыми и требовательными, а с другой — все более зависимыми от производителей. Производители наперебой предлагают все более совершенные и замысловатые товары и услуги, убеждая покупателей в том, что именно этот товар им (потребителям) в настоящий момент совершенно необходим. Каждый продавец просто играет свою роль «инноватора», пытаясь на мгновение стать монополистом. Это не что иное, как проявление конкурентной борьбы, победа в которой практически невозможна без применения такого оружия, как новый, «инновационный» товар.

Мода на инновации приходит каждые шесть лет. Каждое новое поколение тон-менеджеров с энтузиазмом вступает на путь поиска очередного новшества, которое перевернет мир, и сталкивается все с теми же трудностями — с необходимостью выпалывать сорняки, заглушающие хрупкие ростки инноваций. За последние 25 лет прокатились как минимум четыре волны ужесточения конкуренции, а значит, и широкой популярности инноваций.

Первая пришлась на конец 1970;х — начало 1980;х гг. Это время Apple и IBM, плееров Sony Walkman и автомобилей Toyota. Тогда же началось повальное увлечение концепцией комплексного, или «тотального», управления качеством.

Вторая волна нахлынула в конце 1980;х. Тогда компании срочно проводили реорганизацию, чтобы избежать агрессивных поглощений. Компании создавали новые подразделения, дабы самим зарабатывать на своих идеях, а не играть на руку монстрам вроде Microsoft. Кроме того, в эпоху реорганизации были в чести продукты, которые могли мгновенно завоевать мировой рынок.

Третью волну породил интернет-бум 1990;х. Многие зрелые компании стали искать принципиально новые бизнес-модели. Традиционные компании «из крови и плоти» бросились создавать автономные интернет-проекты, зачастую не связанные с основным бизнесом, а то и противоречившие ему.

Нынешняя инновационная волна поднялась в совсем другой обстановке. Осознав, что невозможно бесконечно приобретать новые предприятия, и освободившись от чар технологий, компании нацелились на органический рост. General Electric, IBM и другие выжившие гиганты стали рассматривать развитие инноваций как часть корпоративной политики. На этот раз основная форма инноваций — новая продукция, которая отвечает новым запросам потребителей. В эту эпоху знаковыми можно считать такие инновации, как iPod Apple и швабры Swifter компании Procter & Gamble.

На рисунке 1 изображены основные этапы коммерциализации и их взаимосвязь.

Рисунок 1 — Этапы коммерциализации и их взаимосвязь.

Как видно из рисунка, на пути новой технологии от ее первичной генерации к успеху на рынке находятся пять этапов, или стадий. Очевидно, что каждая стадия по-своему важна. Стоит выделить из цепочки любое звено, как она разрушится. Уже на стадии генерации идеи стоит привлекать в проект специалистов-маркетологов или хотя бы людей, обладающих опытом предпринимательства. Конкуренция начинает проявляться уже на этой, инициативной стадии процесса коммерциализации. Уже в этот момент нужно отчетливо понимать, что речь идет не об успехах в научной сфере, которыми можно гордиться, рассказывая в подробностях о пути, по которому стоит идти, чтобы получить аналогичные результаты. Если целью является действительно коммерциализация и извлечение прибыли, то результаты НИОКР — это потенциальное конкурентное преимущество в борьбе за привлечение новых покупателей или удержание старых. Это именно то, что позволит бизнесу победить конкурентов и освоить новые рынки. Утечка информации может стоить не просто больших денег — она может похоронить бизнес, который еще не успел родиться.

Распознавание перспективной идеи и нахождение ее сторонников и партнеров — это только старт. Привлечение ресурсов и новых участников позволяет процессу коммерциализации перейти на следующую стадию. Идея (или новая концепция) требует недвусмысленного подтверждения осуществимости. Необходимо наглядно и убедительно продемонстрировать, что идея жизнеспособна и может быть положена в основу будущего устойчивого бизнеса. Фактически это стадия создания лабораторного образца, когда идея приобретает вид технологии. Главная задача на стадии выращивания технологии — выявить и проанализировать рыночные перспективы технологии, определить критическое время, за которое необходимо подготовить работоспособный образец нового рыночного продукта, чтобы соответствующим образом материализовать технологию в виде нового товара, нового рыночного предложения.

Успешное прохождение стадии выращивания технологии и обоснование ее потенциальной коммерциализуемости логично ведут к следующему этапу коммерциализации — демонстрации прообраза рыночного предложения. Фактически на этом этапе необходимо перейти от лабораторного образца (который демонстрирует лишь техническую осуществимость идеи) к образцу опытному. Опытный образец — это первое приближение к готовому продукту, который уже можно демонстрировать потенциальным покупателям. Когда покупатель видит прообраз будущего товара, он уже может оценить это предложение с точки зрения своих потребностей и предпочтений. Одно дело — поверить, что некую установку можно «свернуть» в портативный материал, и другое дело — увидеть готовую установку, оценить ее габариты, вес, удобство транспортировки и использования.

Очень мало изобретений, идей и технологий, вне зависимости от того, насколько хорошо и глубоко они проработаны и продемонстрированы, автоматически принимаются рынком и получают на нем свое «заслуженное» место. Все не так просто. Анализируя истории неудачных проектов коммерциализации, сразу несколько исследователей получили примерно схожие данные. Относительно примерно 75% этих проектов, становится ясно, что они безуспешны, только после создания опытных образцов и попытки продаж малых серий товаров. Около 40% оставшихся проектов доходят до самой дорогой стадии — стадии продвижения новых товаров на рынок, и неудача постигает их на этом, самом затратном с финансовой точки зрения этапе. Можно выделить два основных направления в продвижении новинок на рынок.

Во-первых, следует делать упор на убеждение общества принять новинку. Необходимо работать с общественными институтами, профессиональными сообществами, СМИ. Новые предложения должны стать модными и популярными. Создание специальных бесплатных центров, где можно протестировать новинку, бесплатное распространение новинок среди профессиональных пользователей с целью получить отзывы и рекомендации, создание учебных подразделений, которые будут проводить обучение новых пользователей, — вот лишь несколько очевидных путей завоевания общественного признания.

Во-вторых, следует учитывать инфраструктуру потребления вашего нового товарного предложения с учетом технического развития региона, культуры потребления подобного типа товаров. Нет смысла продвигать новые виды газовых обогревателей в не газифицированном поселке. Должны быть не только сами индивидуумы-потребители готовы к потреблению, но и общий уровень технической и потребительской культуры должен быть достаточно высок. После того как проданы первые пробные партии продукции, команда готовит обоснование серийного производства с целью перехода к устойчивому бизнесу. Когда такое обоснование подготовлено, компания (или проект) снова прибавляет в цене. Понятно, что знание о том, как построить стабильный современный бизнес, стоит очень дорого, примерно на два порядка дороже, чем стоил бы бизнес на стадии опытного образца.

1.2 Технический и рыночный взгляд на технологии Профессиональная оценка технологий позволяет увидеть продукт нового поколения, а также выявить на ранней стадии проекта коммерческий потенциал разработки или, напротив, ее коммерческую бесперспективность. Роль таких оценок в принятии решений очень высока, а полученная информация обладает высокой ценностью. В связи с этим ряд компаний, специализирующихся на технологическом аудите, и некоторые банки, использующие свой оригинальный алгоритм оценки коммерческого потенциала технологий, считают соответствующие методики и практику их использования конфиденциальной информацией, своими коммерческими ноу-хау. Коммерциализация результатов НИОКР и технологий — процесс со многими вовлеченными в него участниками. Как правило, понятийно-терминологический аппарат коллектива разработчиков и их партнеров-менеджеров через некоторое время становится идентичным, однако вначале возможны разногласия, вызванные простой путаницей в понимании одних и тех же слов. Слово «технология» имеет множество определений, каждое из которых верное. Смысл тоже примерно одинаков. Однако в случае использования этого термина в проектах коммерциализации двусмысленность недопустима. Идеальным случаем было бы с самого начала разработки технологии ориентироваться на заранее определенный формат представления результатов. Иными словами, автор-разработчик получит больше шансов на то, что его идея будет воспринята с энтузиазмом, если эта идея изначально будет сориентирована на некие рыночные аспекты. В различных отраслях промышленности существенно различается. Например, в сфере информационных технологий период разработки нового продукта может составлять от нескольких лет до нескольких дней или даже часов, в то время как, например, в фармакологии от идеи до нового лекарственного средства проходят десятилетия. Поэтому следует ориентироваться на масштаб времени в каждой отрасли и делать соответствующие поправки. То есть в ряде случаев следует ориентироваться не на сегодняшний рынок, а на представление о рынке, каким он станет через некоторое время.

2. Аэрогель

Аэрогели (от лат. Aer — воздух и gelatos — замороженный) — класс материалов, представляющий собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной.

Гель (от лат. gelo — «застываю») — система, характеризующаяся структурой, придающей гелю механические свойства твердых тел.

Гель — аморфный, некристаллический материал, состоящий из трехмерной сетки атомов и достаточно прочных ковалентных (обычно полярных) связей между ними, а также молекул растворителя, «застрявших» в пустотах геля.

Аэрогель — это легкий высокопористый материал, обладающий рядом исключительных и даже уникальных физических свойств, которые привлекают внимание исследователей, работающих в различных областях науки и техники.

Внешне аэрогель выглядит как полупрозрачная застывшая пена, однако благодаря своей однородности он может выдерживать нагрузку, которая в 2000 раз превышает его собственный вес. Это стало возможным благодаря строению аэрогеля — в нем частицы от 2 до 5 нанометров, объединенные в кластеры (однородные группы), и воздушные поры размером до 100 нанометров образуют своего рода сеть. Эта среда имеет одну из самых низких плотностей среди известных; самые легкие аэрогели (0.003 г/см3) лишь в 25 раз тяжелее воздуха при нормальных условиях. При этом аэрогели прозрачны и однородны, и даже самые легкие можно (с некими предосторожностями) брать в руки. Имеет хорошие теплоизоляционные свойства.

Аэрогель — один из самых необычных материалов созданных человечеством, удостоенный за свои уникальные качества 15 позициями в книге рекордов Гиннеса.

2.1 История возникновения аэрогеля

Первенство в изобретении аэрогеля признано за химиком Стивеном Кистлером (Steven Kistler) из Тихоокеанского колледжа (College of the Pacific) в Стоктоне, Калифорния, США, опубликовавшего в 1931 году в журнале Nature свои результаты. Он заключил пари, что невозможно удалить жидкость из желе без того, чтобы оно не осело. Кистлер заменил жидкость в желе на метанол, а затем нагрел в герметичной камере гель под давлением до достижения критической температуры метанола (240°C). Метанол уходил из геля, не уменьшаясь в объёме; соответственно, и гель «высыхал», почти не ужимаясь. Выиграл Кистлер пари или нет, он изобрел первый «аэрогель». Первым аэрогелем, полученным в лаборатории Кистлера, стал всем известный силикагель (silica gel, гель кремниевой кислоты), который сегодня повсеместно используется в качестве вещества для эффективного поглощения влаги.

Несколько позднее Кистлер открыл аэрогели на основе окиси алюминия, алюмохромовые и окиси олова. Он продолжал экспериментировать с созданием кварцевых аэрогелей, нитроцеллюлозы и каучука. Практически прозрачный кварцевый аэрогель достаточно прочен, двухграммовый образец не сморщивается под кирпичом весом 2,5 кг.

Первоначально производство «голубого дыма» было достаточно дорогим, к тому же сами аэрогели, ввиду несовершенства технологии, получались достаточно хрупкими. Наиболее любопытные аэрогели — кремнийорганические, или силиконовые (на основе углерода), были открыты в начале 1990 годов.

Хотя процесс Кистлера был эффективен, надо признать, что он требует нагрев и одновременную герметизацию огнеопасных и ядовитых паров метанола. Хотя за последующие 70 лет к этому процессу мало что добавилось, эти материалы начали пробивать себе дорогу из лаборатории на рынок. Химики сумели создать аэрогели с различными начальными составами кварца и заменили метанол, сжиженный углекислым газом. Современные аэрогели имеют отдельные недостатки, к числу которых относится синеватый отлив, связанный с наночастицами кварца, рассеивающими коротковолновую составляющую спектра.

2.2 Получение аэрогеля

Типичный способ производства аэрогеля — извлечение жидкой фазы геля путём закритической сушки, то есть, высушивание при температуре и давлении, превышающих критические для данного вещества. Таким образом удаётся медленно отвести жидкость, не нарушая при этом матричную структуру твёрдой фазы, без коллапса капилляров, как это происходит в случае обычного испарения.

Обычно аэрогели получают, осушая суперкритическим углекислым газом гели оксида кремния или оксида алюминия. Процесс осушки замещает все молекулы растворителя на CO2, который впоследствии медленно замещается азотом и кислородом воздуха, однако структура геля при этом не повреждается.

Более подробно с запатентованным способом получения аэрогеля оксида алюминия можно ознакомиться в Приложении А.

2.3 Структура, характеристики и свойства аэрогеля

Длина Аэрогели относятся к классу материалов, в которых полости занимают не менее 50% объема. Как правило, этот процент достигает 90−99, а плотность составляет от 1 до 150 кг/м?. Структуру аэрогеля образуют сферические кластеры из кварца диаметром примерно 0,004 мкм, формирующие трехмерную сетку, поры которой заполнены воздухом. Размеры пор в десять и более раз превышают размеры кластеров, что и позволяет получать очень легкий материал. Аэрогели представляют собой древовидную сеть из объединенных в кластеры наночастиц размером 2−5 нм и пор размерами до 100 нм. Аналогия: поролон или пенопласт. Таким образом, хотя аэрогель классифицируется как твёрдое вещество, до 99% его субстанции — это ни что иное, как газ. По словам учёных, в силу наноразмеров внутренней структуры подобных веществ — пор и «перегородок», одного кубического сантиметра аэрогеля было бы достаточно, чтобы, будучи «развёрнутыми», эти самые «перегородки» покрыли площадь футбольного поля.

Свойства аэрогелей:

1. На ощупь аэрогели напоминают легкую, но твердую пену;

2. При сильной нагрузке аэрогель трескается, но в целом это весьма прочный материал — образец аэрогеля может выдержать нагрузку в 2000 раз больше собственного веса;

3. Аэрогели, в особенности кварцевые — хорошие теплоизоляторы;

4. Они также очень гигроскопичны (поглощают водяные пары из воздуха);

5. По внешнему виду аэрогели полупрозрачны;

6. Плотность достигает всего 0,3 — 0,03г/см?(во много раз легче пуха);

7. Эффективные поглотители солнечного света (показатели преломления 1,006 до 1,060; длина поглощения при л=400нм более 400см);

8. Аэрогель способен к высокой термической изоляции — до 800 ОС;

9. Абсорбируют токсичные тяжёлые металлы, например, халькогель сорбирует 99.9% ртути из раствора и всего лишь 40% цинка;

10. У него высокая акустическая изоляция — показатель скорости звука через аэрогель достигает только 100м/сек.

2.4 Виды аэрогеля

1. Кварцевые аэрогели: плотность=1,9 кг/м? (в 500 раз меньше плотности воды), пропускают солнечный свет, но сильно поглощают тепловое излучение, имеют низкую теплопроводность (0,003 Вт/(м· К)), температура плавления составляет 1200 °C;

2. «Халькогели» (chalcogels), получают, заменив в составе классических аэрогелей кислород серой или селеном, что позволяет пористой структуре аэрогеля более предпочтительно связываться с токсичными металлами, в том числе и ртутью;

3. Углеродные аэрогели: электропроводны и могут использоваться в качестве электродов в конденсаторе. Обладают большой площадью внутренней поверхности (до 800 м?/грамм); за счет этого углеродные аэрогели нашли применение в производстве суперконденсаторов ёмкостью в тысячи фарад. Отражают всего 0,3% излучения в диапазоне длин волн от 0,25 до 14,3 мкм, что делает их эффективными поглотителями солнечного света;

4. Кремнезёмные аэрогели из оксида алюминия с добавками других металлов используются в качестве катализаторов.

2.5 Применение аэрогеля

В России есть только два места, где изготовляется аэрогель. Это Институт катализа в Новосибирске и Лаборатория ядерных проблем ОИЯИ (А.И.Филиппов, С. В. Филин и др.). Образцы аэрогеля, полученного в ЛЯП, имеют показатель преломления от 1,1 до 1,02, что позволяет достигать пороговые значения скоростей частиц от 0,91 до 0,98 относительно скорости света в вакууме. Как показали исследования этих образцов на спектрофотометре и их испытания на космических частицах и ускорителе ИТЭФ, по своим характеристикам они находятся на уровне лучших зарубежных образцов. Достоинством аэрогеля при этом были его высокая стойкость к радиации и тепловой нагрузке. Хотя аэрогель все еще достаточно дорог, он уже успел найти себе дорогу во многие отрасли науки и промышленности. Как уже говорилось выше, аэрогель — уникальный теплоизолятор, а благодаря прозрачности аэрогель также перспективный материал для стеклопакетов. Выделяют девять основных сегментов промышленности, в которых аэрогели нашли своё применение. Среди них: термои шумоизоляционные технологии, электроника, химия, медицина, биология, фармацевтика, охрана окружающей среды, производство сенсоров и высокотехнологичных инструментов, энергетика, аэрокосмическая промышленность, исследования космоса, потребительские товары и военные технологии. Также применяется:

1. В черенковских радиаторах: как известно, черенковское излучение возбуждается в веществе заряженной частицей, если ее скорость превышает в нем скорость света, которая обратно пропорциональна показателю преломления вещества. Последний зависит от плотности вещества, которую в аэрогеле можно варьировать в широких пределах путем изменения его пористости;

2. Физика низких температур. Аэрогель оказался очень эффективным инструментом при исследовании свойств сверхтекучего гелия.

Введение

в поры аэрогеля сверхтекучего гелия привело к существенному изменению его свойств. Особый интерес к «загрязненной» таким образом сверхтекучей жидкости возник в связи с тем, что неизвестно о существовании каких либо веществ, которые бы в ней растворялись. Твердые частички аэрогеля, случайно разбросанные по всему объему жидкости, будучи чрезвычайно малыми, выполняют в ней роль псевдопримесей, концентрацию которых нетрудно изменять в широких пределах, используя аэрогель с различной пористостью, вплоть до 99,5 процента. Это вызвало большой интерес к аэрогелю и появлению фактически нового направления в исследованиях сверхтекучести. Немаловажным обстоятельством при этом является то, что имеется много общего в характере влияния примесей на свойства текучего гелия-3 и сверхпроводящих материалов;

3. Лазерные эксперименты. При облучении мишени, состоящей из плотной и легкой среды (аэрогеля), мощным импульсным лазером возникает сильный терморадиационный удар, который приводит к смешиванию этих сред и другим явлениям в месте их соприкосновения. Изучение такого эффекта важно, в том числе, и для объяснения явлений, возникающих при взрыве сверхновых звезд;

4. Микроэлектроника. Аэрогели обладают самыми низкими диэлектрическими константами, и использование их, например, в качестве изоляционных слоев в многослойных печатных платах позволяет значительно повысить быстродействие электроники;

5. Захватывающая среда. Аэрогель используется для регистрации космической пыли и мелких высокоскоростных частиц разного рода происхождения. При соударении с плотным твердым веществом такие частицы расплавляются или даже испаряются, аэрогель обеспечивает достаточно плавное снижение скорости частиц, а также, будучи прозрачным материалом, дает возможность наблюдать их треки;

6. Ведутся работы (в США) по обнаружению с помощью аэрогеля вредоносных микроорганизмов в воздухе. Введенные в поры аэрогеля бактерии определенного сорта теряют там свою подвижность. При взаимодействии с ними микроорганизмов, содержащихся в потоке воздуха, образуется вещество, свет из которого регистрируется фотодетектором;

7. Благодаря большой суммарной площади пор аэрогеля возможно изготовлять на его основе высокоэффективные фильтры различного назначения. (Например, для очистки воды);

8. Теплоизоляция. Аэрогель привлекателен тем, что обладает очень низкой теплопроводностью и сильно поглощает инфракрасное излучение;

9. Благодаря тому, что NASA и Национальная лаборатория Беркли в 1996 году получили первые аэрогели на космической орбите, уже в 1997 году его использовали с целью теплоизоляции батарей марсохода Sojourner;

10. Ну и как уже было упомянуто выше — аэрогель позволяет значительно повысить теплоизоляционные характеристики современных стеклопакетов;

11. В химической промышленности аэрогель — основа для создания гибридный органических-неорганических композитов, наноструктурных фильтров и «умных материалов», например, для полевого экспресс-анализа загрязнений воздуха;

12. В науке аэрогель использовался, например, для захвата микрометеоритов в эксперименте на станции «Мир» а в недавно успешно завершившийся миссии Stardust аэрогель был использован для захвата частиц из комы кометы для последующего анализа на Земле. Аэрогель используется также как среда в мишенях инерциального термоядерного синтеза и физике высоких плотностей энергии в целом;

13. Искусственные мышцы из нанотрубочных аэрогелей. Искусственными мускулами принято называть материалы, способные преобразовывать различные виды энергии — электрическую, химическую, термическую и др. — в механическую энергию и совершать для нас полезную работу. Исследователи из США изготовили искусственные мышцы из полосок нанотрубочных аэрогелей, которые образуются при растягивании леса углеродных нанотрубок. Получается материал из продольно ориентированных пучков нанотрубок, который состоит главным образом из воздуха и имеет плотность около 1.5 мг/см3 (1.3 мг/см3 для воздуха при н. у.). Из-за анизотропной структуры полоски имеют большую жесткость лишь в продольном направлении и довольно мягки в поперечном. В основе работы мышц лежит явление кулоновского отталкивания трубок при подаче на полоску аэрогеля высокого напряжения относительно заземленного электрода. В таких условиях происходит расширение полосы до 220% со скоростью 37 000% в секунду. При этом полоса также на несколько процентов уменьшается в продольном направлении, что приводит к возникновению значительного механического напряжения, в 30 раз большего, чем у мышц животных. Вдобавок, материал может работать при температурах от 80 до 1900 К.

14. Полоски аэрогеля обладают еще одним интересным свойством. У них наблюдаются высокие значения коэффициента Пуассона, который равен отношению значений относительной поперечной деформации тела к относительной продольной деформации. В то время как у обычных материалов этот коэффициент меняется от 0 (хрупкие тела) до 0.5 (упругие тела), у аэрогеля он достигает 15, и при удлинении полосы на 1% ее объем снижается на 24% за счет значительного уменьшения ширины и толщины. Это редкое свойство также означает, что в случае равномерного (гидростатического) сжатия образца аэрогеля по всем направлениям его длина не уменьшится (как, например, у стали), а наоборот, увеличится. Нанотрубочные мускулы перспективны для создания МЭМС/НЭМС, а за счет огромного коэффициента Пуассона аэрогель может использоваться в качестве усилителя деформации. Кроме того, плотность полосок может легко меняться с килогерцовыми частотами путем приложения электрического поля, что интересно для оптических приложений;

15. О бытовом применении позаботилась компания «Aspen aerogels», на сегодняшний день они разработали ряд материалов на основе аэрогеля, при помощи которых можно теплоизолировать теплотрассы и различное тепловое оборудование, а также дома. Специально для каркасного строительства предлагается материал Spaceloft. Он представляет из себя «сплав» стеклоткани и аэрогеля толщиной 5 и 10 мм, с рекордными показателями теплопроводности 0,015 Вт/мК. Не трудно рассчитать, что 10 мм такой теплоизоляции заменит 42 мм стандартной минеральной ваты. Но, думаю говорить о теплоизоляции дома пока рано, ведь квадратный метр Spaceloft (10мм) стоит 32,28 $ это около 1000 рублей, против 5 $ за метр минеральной ваты толщиной 50 мм. А так же это в два раза дороже, чем напыляемый пенополиуретан, наиболее близкий по свойствам теплоизоляции (0,021 Вт/мК). Так что, думаю, речь пока пойдет о применении самой эффективной теплоизоляции для одежды, обуви и пр. На рисунке 1 изображен пример «сплава» стеклоткани и аэрогеля толщиной 5 и 10 мм — материал Spaceloft.

Ходят слухи, что в Малайзии разрабатывается многомиллионный проект по снижению себестоимости производства аэрогеля на 80%, результатов стоит ждать уже в ближайшие годы. Если это произойдет, то внедрению аэрогеля

3. Аэрогель на Российском рынке

Российский рынок строительных и отделочных материалов показывает ежегодный рост — 20%. К факторам роста отечественного рынка ТИМ можно отнести следующие:

1. Рост темпов строительства зданий и сооружений;

2. Бурное развитие рынка коммерческой недвижимости;

3. Рост цен на энергоносители;

4. Дальнейший рост тарифов на услуги ЖКХ;

5. Рост объемов жилья, требующего реконструкции;

6. Рост числа тепловых сетей, требующих реконструкции;

7. Несоответствие подавляющей части строений сегодняшним нормам по строительной теплотехнике;

8. Ужесточение строительной нормативной базы в Российской Федерации.

Постоянно растущие требования к теплоизоляции зданий и ее качеству обусловили рост удельного расхода теплоизоляционных материалов на 1 млн руб. инвестиций в основной капитал.

Расширение жилищного строительства увеличивает внутренний спрос и цены на все строительные материалы, что дает основание предположить сохранение темпов роста рынка в ближайшие годы. Среди характеристических тенденций, определяющих состояние рынка стройматериалов в целом, эксперты выделяют завершение процесса консолидации производственных активов предприятий, что оставляет на рынке относительно небольшое количество самостоятельных игроков. Дальнейший рост рынка будет связан в основном с вводом новых производств и в меньшей степени — с модернизацией старых. Таким образом аэрогель начинает занимать свою нишу как ТИМ.

В основном аэрогели представленные на сегодняшний день на Российском рынке можно условно разделить на два вида: криогели и пирогели.

Пирогели представленные на Российском рынке по маркой Pyrogel XT. Эластичный изоляционный материал промышленного применения для термоизоляции в условиях высоких температур. На рисунке 2 изображен пример пирогеля представленного маркой Pyrogel XT.

Криогели представленные на Российском рынке под маркой Cryogel Z, Эластичный изоляционный материал промышленного применения с паронепроницаемым слоем для использования при низких и сверхнизких температурах. На Рисунке 3 изображен пример криогеля представленного маркой Cryogel Z.

Преимущества изоляционного материала Cryogel:

1. Небольшая толщина оставляет больше свободного пространства внутри трубных стеллажей и оборудования и вокруг них;

2. Небольшая толщина позволяет уменьшить общие размеры производственных сооружений, что означает значительную экономию материалов и средств;

3. Небольшая толщина означает экономию при отгрузке, снижение расходов на дополнительные материалы, минимальную складскую площадь, и упрощенную систему логистики;

4. Уникальная эластичная форма и технология обертывания, ускоряет процесс укладки, делает его проще и дешевле. Жесткие изоляционные системы состоят из множества сегментов, которые должны быть надежно уплотнены;

5. Cryogel выдерживает конкуренцию с прочими изоляционными материалами, благодаря меньшему расходу материала, усовершенствованному процессу доставки, более быстрому процессу укладки и возможности сокращения продолжительности строительных работ.

3.1 Альтернативные теплоизоляционные материалы

Существует большое количество ТИМ в зависимости от применения, необходимых характеристик, удобства, цены, качества и так далее, приведем пример имеющихся альтернатив аэрогеля:

1. Базальтовая теплоизоляция;

2. Вермикулит теплоизоляционный;

3. Вспененный каучук;

4. Вспененный полиэтилен;

5. Гидроизоляционные материалы;

6. Древесноволокнистые теплоизоляционные материалы;

7. Жидкие теплоизоляционные материалы;

8. Комбинированная теплоизоляция;

9. Кремнезёмная теплоизоляция;

10. Минераловатная изоляция;

11. Пена монтажная и тому подобное.

3.2 Анализ состояния рынка теплоизоляционных материалов

Анализ опыта различных стран в решении проблемы энергосбережения показывает, что одним из наиболее эффективных путей ее решения является сокращение потерь тепла через ограждающие конструкции зданий, сооружений, промышленного оборудования, тепловых сетей. В этой связи обращает на себя внимание интенсивное развитие в рассматриваемых странах промышленности теплоизоляционных материалов.

В некоторых странах, таких, например как Швеция, Финляндия. Германия. США и других, объем выпуска теплоизоляционных материалов на душу населения в 5−7 раз превышает этот показатель для холодной России. Расчеты показывают, что потребность только жилищного сектора строительства в эффективных утеплителях в 2010 году может составить 25−30 млн. м3 и должна быть удовлетворена в основном, за счет отечественных материалов. Настоящие установленные (проектные) мощности страны по всем видам теплоизоляционных материалов оцениваются в 17−18 млн. м3 в год. Большинство строителей в исследуемых нами регионах используют для теплоизоляции материалы из минеральной ваты или стекловаты. Частота использования минеральной ваты превышает 80% во всех городах, где проводился опрос строителей. Вспененный пенополистирол использовали примерно 30−40% строителей. Структура объемов выпуска утеплителей в России близка к структуре, сложившейся в передовых странах мира, где волокнистые утеплители также занимают 60−80% от общего выпуска теплоизоляционных материалов. Распределение объемов выпуска утеплителей по стране характеризуется значительной неравномерностью.

Так как существует большое количество жилищных программ, потребность в утеплителях резко возросла после ужесточения нормируемых теплопотерь через ограждающие конструкции зданий, принятых Госстроем РФ в 1995;96 годах. Вследствие принятых решений требуемая толщина теплоизоляционного слоя должна увеличиться в 1,5−2 раза на первом этапе и в 3 и более раз — на втором. Общая потребность в утеплителях для всех отраслей хозяйства страны по самым скромным расчетам составит к 2010 году до 50−55 млн. м3.

С помощью аэрогеля мы сможем поменять представление об теплоизоляционных материалах. Он позволит увеличить полезные характеристики теплоизоляционных прослоек домов, квартир, гаражей, любых других конструкций, при этом на голову опережать по характеристикам другие альтернативные материалы.

3.3 Преимущества и недостатки

Преимуществ у аэрогеля очень много:

1. Экологичность аэрогеля. Безопасность для окружающей среды;

2. Отходы материала можно вывозить на полигон для уничтожения отходов, материал не содержит опасных веществ и вдыхаемых волокон, термическое разложение, которое в связи с применением неорганических кремниевых аэрогелей и армирования минеральным волокном, термическое разложение Pyrogel невозможно. В отличие от хлорфторуглеродов, аэрогель считается безвредным для стратосферного озонового слоя Земли, чьё истощение грозит человечеству увеличением числа заболевших раком кожи;

Великолепные тепловые характеристики. В 2−5 раз более эффективен по сравнению с аналогичными изоляционными материалами. Долговечность этих материалов означает, что исключительные тепловые характеристики материалов Pyrogel и Cryogel будут сохраняться в течение десятилетий, Промышленные изоляционные материалы, предназначенные для применения в широком спектре температур: от -460°F (-270°C) до 1200°F (650°C);

3. Уменьшенные толщина и объем. Равнозначный уровень теплостойкости при меньшей толщине;

4. Уменьшенные время и трудозатраты на укладку. Легко режется, может повторять любую сложную форму, плотно прилегает в местах изгибов, его легче укладывать в труднодоступных местах;

5. Физическая прочность. Pyrogel XT — мягкий, эластичный и упругий материал; он сохраняет все свои теплоизоляционные свойства даже после сжатия под давлением до 100 фунт/кв. дюйм (0,7 МПа));

6. Экономичность поставок и хранения. Небольшой объем материала, высокая плотность упаковки в тару и низкий процент брака по сравнению с жесткими изоляционными материалами могут снизить затраты на перевозку материала в пять и более раз. Более наглядно можно рассмотреть на рисунке 4;

Если брать примером время на доставку материала одной транспортной единицы, то при условии обеспечения одинакового значения теплового потока, труба диаметром 80 мм при 150 °C может быть изолирована с помощью 25 мм стекловолокна или 10 мм аэрогеля (рулон аэрогеля весом 20 кг изолирует 57 метров трубы диаметром 80 мм). Таким образом, использование аэрогеля вместо минеральной ваты позволяет сократить время доставки материала от склада на объект строительства в 7 раз.

7. Pyrogel XT будет превосходить по функциональным характеристикам практически все типовые изоляционные материалы, так как он гораздо лучше выдерживает воздействие трех факторов, приводящих к повреждению изоляции: механическое воздействие, которое представляя собой гибкие покрывающие материалы, Pyrogel и Cryogel не будут крошиться, раскалываться, провисать или трескаться; просачивание воды, где гидрофобные свойства Pyrogel XT будут сохраняться в течение 20 лет, даже при температурах технологического процесса, достигающих 260 °C. Кроме того, для данного материала вода в жидком состоянии не представляет угрозы.

Недостатков у аэрогеля очень мало, но они существенные, тем самым препятствуя масштабному увеличению объемов продаж. На данный момент времени технология изготовления аэрогеля остается дорогостоящей. Также его распространение в качестве теплоизолятора сдерживает факт недостаточной прозрачности — аэрогель пока имеет слегка желтый цвет на светлом фоне, и светло-голубой на черном. Поэтому сейчас учеными решаются две основные задачи. Первая — довести уровень прозрачности аэрогеля до максимума. Вторая — удешевить технологию его производства.

4. Коммерциализация аэрогеля на рынке Красноярского края

Аэрогели были разработаны более 70 лет назад. Они состоят из легковесных кварцевых материалов, полученных из геля, в котором жидкий компонент был заменен на газ. Кварцевые материалы обладают плохой теплопроводностью. Они состоят из скрученных пучков очень малого объема, которые составляют всего 3% от объема материала. Следовательно, теплопроводность массы очень низкая. Оставшиеся 97% - это воздух в чрезвычайно мелких нанопорах. У воздуха нет достаточного пространства для движения, и это блокирует конвекционную теплопроводность и газофазную теплопроводность. Данные характеристики делают аэрогель материалом, имеющим наименьшую плотность, и самым эффективным теплоизоляционным материалом. Выдающиеся тепловые свойства аэрогелей изучались на протяжении десятилетий, однако компания Aspen Aerogels создала новую форму аэрогелей, технически и экономически приспособленную для промышленного применения. Потребитель должен оценить все эти материалы, а также рекомендации и предложения к ним, и определить, насколько практично и уместно их использование в конкретной ситуации.

Я считаю, что стать партнерами и работать с продукцией Aspen Aerogels, предлагать их товары на рынке Красноярска и Красноярского края, в наших магазинах специализирующихся на строительстве и отделочных материалах, таких как «Вираж» по адресу улица Северо-енисейская, дом 70, и тому подобное, является перспективным решением. Это поможет использовать качественную сертифицированную продукцию лучшим образом. Выбрать ли политику посредника или открыть собственное дело, это вопрос личных качеств и имеющихся ресурсов. Поэтому сейчас, анализируя свой потенциал и потенциал продукции Aspen Aerogels, более реально стать партнером, представителем, посредником на рынке. Если это удастся, тогда можно будет и расширять свои возможности. Плюс ко всему, работать с материалом можно и не обязательно в используемой сфере.

Можно изготавливать:

1. Аэрогель-фильтр для очистки воды;

2. Стельки;

3. Делать прослойкой в одежде и обуви;

4. Делать прослойку в спальных мешках, матрасах;

5. Дополнительная обшивка пожарного оборудования;

6. Обшивать автомобили и тому подобное.

Все это может быть развито и у нас в городе и я уверена, что такое применение найдет себя на рынке и в государственных программах Красноярского края, ведь удобство и безопасность, а так же соотношение цена — качество являются приоритетом при приобретении продукции.

4.1 Определение процедуры закупки и реализации

Я вижу три возможных для меня варианта приобретения аэрогеля. Первый это связаться непосредственно с производителем Aspen Aerogels, Inc.

Данные компании:

1. 30 Forbes Road, Building B, Northborough, MA 1 532;

2. Сайт: www.aerogel.com;

3. Телефон 508.691.1111;

4. Телефон технических экспертов 514−487−8693;

5. Факс 508.691.1200;

6. Электронная почта: info@aerogel.com.

Ответ на мой запрос еще не поступал о конкретизации процесса (возможное количество аэрогеля при первом заказе, стоимость за квадратный метр, вариант транспортировки, и какие еще условия входят в оплату продукции).

Второй вариант, производить закупку непосредственно через соседние регионы, то есть перекупать имеющийся у них товар. Я знаю уже три организации, которые максимально близко к нам имеют в списках продаж аэрогель. С компаниями Aerogel-Russia, «Центр теплоизоляции"(OOO ЦТИ Плюс), и компания «РИФОРН» я постоянно связываюсь и получаю информацию помогающую ответить на вопросы возникающие в ходе дипломной работы.

Aerogel-Russia: г. Москва.

Адрес: 129 344, г. Москва, ул. Искры, дом 17 «А», строение 2, Бизнес-центр «Линия». Телефон: (495) 967−17−30.

E-mail: info@aerogel-russia.ru

«Центр теплоизоляции»: г. Екатеринбург, г. Тюмень г. Екатеринбург.

Адрес: 620 135, г. Екатеринбург, ул. Шефская 96, «Центр теплоизоляции». Телефоны: общий /343/ 290−42−47, 290−50−49. Факс /343/ 333−74−05.

Е-mail: info@tutteplo.ru

г. Тюмень.

Адрес: 625 048, ул. Фабричная 17 офис 123 «Центр теплоизоляции». Телефоны: 8(3452) 25−10−38, 8 922 476 2222,8 908 874 8248.

E-mail: tumen@tutteplo.ru

Компания «РИФОРН»: г. Екатеринбург, г. Пермь Адрес: г. Екатеринбург, ул. Артинская 12 «Б», компания «РИФОРН». Телефон/факс: 8(343) 201−87−70, 345−00−77, 8 (912) 216-86-72

E-Mail: info@riforn.ru

г. Пермь.

Адрес: г. Пермь ул. Подлесная, 43, компания «РИФОРН». Телефоны:

8 (342) 234-90-35, 8 (912) 484-59-31, 8 (912) 216-86-72

E-Mail: info@riforn.ru

Мною была проведена беседа с директорами данных организаций. Развитие продукта на основе аэрогеля в каждой компании различно. Так, например, Компания «РИФОРН» пока еще ведет переговоры с Aspen Aerogel, после разговора с директором Тюменского филиала, я поняла, что привоз аэрогеля (пирои криогеля) возможен только в контейнерах, цена за контейнер и количество в нем аэрогеля они еще обговаривают. Также возникла сложность реализации, сможет ли компания за ближайший срок реализовать продукцию и окупить затраты. Поэтому мы с директором Компании «РИФОРН» видим единственный пока выход — заказчик (инвестор). Но на этом проблемы не заканчиваются, ведь Российские предприниматели, люди которые не будут меня шило на мыло, но чтобы объяснить, что шило меняется на шило нового поколения процесс достаточно трудоемкий, ведь присутствует высокая степень риска. Из разговора с директором компании «Центр теплоизоляции», стало ясно, что они уже договорились на предоставление им материала компанией Aspen Aerogel Inc. Установили цену, сроки поставок, и наличие нужной продукции. Они ждут непосредственно только сами заказы. В то время как у компании Aerogel-Russia первая партия уже держит путь к берегам России. 8 апреля 2011 года с завода Корпорации Aspen Aerogels, Inc. отправлен первый контейнер с инновационным теплоизоляционным материалом (Pyrogel XT, Cryogel Z) на территорию Российской Федерации.

И третий способ это заказать через интернет Aerogel Mat. Aspen Pyrogel XT 1200°F insulation. Ниже в таблице 1 представлена необходимая информация для осуществления заказа с сайта http://vbay.ru/items/100 115 890 321 294.htm