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3M科技創新故事的創新與發明故事

當妳看到長頸鹿時,妳觀察到了什麽?壹只高大優雅的動物,在非洲大草原上悠閑地散步?它是妳在當地動物園最喜歡的動物嗎?如果妳透過3M的好奇心文化(堅持冒險,拒絕平庸)做成的望遠鏡看,妳會觀察到什麽?妳可能會看到人類的壹種嚴重而痛苦的疾病有了新的治療方法,這種疾病叫做下肢靜脈性潰瘍(由於血管和瓣膜受損或肌肉功能下降導致靜脈血壓不受控制而引起的嚴重並發癥)。

下肢靜脈性潰瘍患者是幸運的,因為這樣的挑戰激發了3M科學家的好奇心,激發了他們解決問題的創作靈感。在這種情況下,德國的壹名3M產品開發人員回憶說,他曾讀到過長頸鹿不會得靜脈潰瘍。他想知道為什麽,因為長頸鹿的腿那麽長,而且腿到心臟的距離是人類的兩倍,需要更高的靜脈血壓來維持血液循環,所以對血管的壓力更大。

他認為長頸鹿粗糙而無彈性的皮膚在壓縮繃帶方面發揮了類似的作用,最大限度地提高了每壹次肌肉運動的效果,以優化血液回流,防止腫脹和潰瘍。意識到這壹點,3M團隊開始尋找壹種具有長頸鹿皮膚功能的材料。3M的好奇心文化激發機會,而合作文化促進解決方案的引入。在3M,人與技術的鏈接,讓不同專業的結合與應用層出不窮,讓創意倍增,解決方案擴展。在調查了壹系列材料後,3M團隊的壹名成員建議試試3M?科班?自粘繃帶使用的材料——壹種用於包裹扭傷部位並固定繃帶的彈性材料。這種繃帶是基於3M公司的核心技術之壹的非織造布,於1960年代問世,其材料最初由3M公司開發,用於禮品包裝絲帶。如今,這項技術應用於數千種產品,從外科口罩到地板擦洗,再到保暖衣服的隔熱材料。

團隊回歸研發工作,把科班?品牌的材質做了改進,壹個3M?科班?雙層壓縮系統,包含壹個解決舒適性問題的泡沫塑料層和壹個緊密的壓縮層。兩層塗在壹起後,會互相鎖住,形成又細又無彈性的“褲腿”。與傳統的四層系統或鋅膏繃帶相比,更便於醫生應用,在舒適性和壓迫性之間達到了理想的平衡。在3M,尋找更好的方法解決問題的本能已經成為第二天性。這壹次,故事從長頸鹿開始——證明在創新的世界裏,沒有什麽問題是不可企及的。實驗室裏的壹道閃光

實驗室裏的奇思妙想變成最終的發明,這是最常見的事情。同樣,對於3M來說,實驗室也是3M創新技術的重要孵化器。

二十多年前的壹個冬天,在加拿大魁北克的壹個地下室裏,壹名3M公司的研究人員正在做壹項實驗。因為地處北半球高緯度,冬天的太陽整天低懸在地平線上,所以他發明了壹種帶棱鏡的玻璃導管。斜射的陽光進入導管的壹端後,會沿著導管壁擴散,整個導管會像燈管壹樣發光,讓地下室明亮很多。

之後3M公司利用薄膜技術生產了這種光管,但多年來,這種棱鏡管的應用壹直局限於建築物的照明或裝飾,每年只有很少的銷量。20世紀90年代,隨著筆記本電腦的普及,液晶顯示技術開始迅速發展。由於液晶面板獨特的特性和結構,光的利用率很低。如何提高液晶顯示器的亮度壹直是研究人員的難題。

壹個偶然的奇思妙想讓3M的科學家們嘗試切割這個棱鏡管,並將其平放在LCD背光上。意想不到的事情發生了。由於棱鏡的聚光作用,這種新穎的嘗試方法大大提高了液晶顯示屏的正向亮度。

此前,3M的科學家們受到了蝴蝶翅膀由於鱗片的物理結構對光線的折射和反射而產生不同斑點的想象的啟發,利用高分子行業最先進的計算機模擬控制系統成功發明了3M。多層光學薄膜技術可以通過改變薄膜的結構來控制光發射。這種多層膜由數百個納米級的薄膜組成,每壹層的材料性質都不壹樣。通過膜層之間的光學作用,最終達到反射光線的功能。

因此,3M公司的科學家們想到將這兩個獨特的發現合二為壹。經過壹段時間的研發,3M結合微復制技術和薄膜技術,進壹步優化了棱鏡管的聚光功能,從而使其增亮效果更加顯著,並將其命名為BEF(增亮膜)。

為了讓客戶更好的接受這款產品,3M的工程師買了兩臺當時市面上最好的筆記本電腦,在其中壹臺上面加了兩張互相垂直的增亮膜。在這不起眼的膠片作用下,電腦屏幕的亮度提高了壹倍多!當兩臺計算機被放在制造商面前時,他們很快就被說服了。從這壹天起,增亮膜開始了它的神奇之旅,被廣泛應用於各種液晶產品,如手機、PDA、電腦顯示器、液晶電視等。,這些產品的制造商不再被如何省電和增加屏幕亮度的難題所困擾。關註生活,壹絲不茍。

與實驗室的單調相比,生活更像壹本瑰麗神奇的書。不經意的瞬間,也可能打開創新的天窗,折射出智慧的光芒。關鍵在於妳是否足夠細致。

從65438年到0930年,3M公司生產的透明膠帶被廣泛應用於成千上萬的家庭和辦公室,成為第壹個與消費市場直接相關的產品。但是,要把薄薄的透明膠帶從厚厚的紙環上剝離下來,是非常麻煩的。有時候膠帶前端卷起來或者粘在紙環上撕不掉,很難處理。整天用透明膠帶固定包裝紙的店員,因為整天撕膠帶,連手都抽筋了。3M的壹位業務經理註意到了這個問題,於是開始研究如何將膠帶從厚厚的紙環上剝離的簡單方法,讓透明膠帶的使用更加方便。

經過反復實驗,他終於發明了壹種帶刀的臺式膠帶切割器。使用這種膠帶切割器,不僅可以將膠帶切割到需要的長度,而且因為它有刀,使用時再也不用費心找剪刀或刀片了。

隨著帶鋸齒刀的膠帶切割器的發明,愛用透明膠帶的顧客與日俱增,為3M帶來了更多的顧客。試想壹下,如果沒有這種結合,透明膠帶的市場可能遠沒有今天的發展勢頭,更重要的是,想到並解決這個問題的不是研發或產品策劃的負責人,而是壹個能夠在面對問題時發揮創造性作用並盡力解決問題的業務經理。

現代移動通信設備的發明和發展極大地方便了人們的工作和生活,隨時隨地交流的願望觸手可及,但在這些便利的背後,也隱藏著隱私泄露的隱患。

壹個偶然的機會,壹個細心的3M研究人員發現,百葉窗可以從不同的角度呈現不同的場景。直視過去,可以清楚地看到窗外的景象。如果妳稍微轉向壹個角度,風景就會被完全遮住。他很受啟發,立即開始研發超精細快門結構。經過3M公司眾多科研人員的不懈努力和探索,終於成功研制出壹種顯示器防偷窺膜,使屏幕資料由用戶從正面60度視角獨家閱讀,任何人只能看到兩面的暗圖,從而保護商業秘密和個人隱私,使電腦或手機的使用更加自由。

更重要的是,這種始終關註生活、關註生命的態度,是3M無限創意的源泉。壹個世紀以來,正是這種始終用創新的眼光看待生活的態度,推動著3M不斷創新,為消費者提供更好的產品。創意來源於客戶的需求。

並非所有3M的想法都來自實驗室和對日常生活的仔細觀察。有時候,客戶的抱怨和需求是另壹次創新之旅的開始。

20世紀30年代初,雙色汽車在美國很流行。當時工人的做法是,在噴漆前用超強膠帶和牛皮紙覆蓋車身的壹部分,等油漆幹了再撕掉膠帶。但這種操作方式有很多缺點:在撕掉膠帶時,往往會帶走壹些車身的新漆,不僅增加了工人的工作量,還會導致生產的成本超支。3M公司的研究員迪克·德魯(Dick Drew)偶然從聖保羅壹家汽車車身修理店的工人投訴中得知了上述情況。當時3M只生產研磨產品,但敏感的迪克發現了客戶(修車廠)對壹種特殊膠帶的強烈需求。因此,他利用業余時間進行了深入細致的研究。經過無數次嘗試,他終於將砂紙背襯的制作工藝與塗膠工藝相結合,研制出了壹種粘度適中、操作簡單、易剝離的美紋紙膠帶。

經過多年的不斷改進和完善,3M美紋紙膠帶已形成壹系列高品質、全方位的產品,並成功應用於汽車原廠及零部件供應商、飛機等車輛制造商、汽車維修美紋紙廠、船舶等水上交通工具制造商、印刷造紙行業及各類電子電器制造商。而這種美紋紙膠帶也成為了3M未來60年最重要的產品之壹。

20世紀20年代,迪克·德魯(Dick Drew)成為3M公司歷史上最具創造力的發明家之壹,但他並不滿足於現狀,也沒有忽視不斷變化的客戶需求。當迪克·德魯知道聖保羅的壹家保溫材料廠需要300萬英鎊幫助開發壹種用於鐵路冷藏車保溫棉的防水材料時,他又開始了工作...

3M公司的壹些研究人員開始考慮在3M美紋紙膠帶外面包裹壹層杜邦發明的防水玻璃布,於是Drew想:為什麽不能直接在玻璃布上塗壹層膠作為絕緣棉的防水密封呢?1929年7月,德魯對100碼的玻璃布進行了導電率測試。他很快開發了壹個磁帶樣本,並將其發送到聖保羅的絕緣材料公司。不幸的是,他的新產品不能完全滿足這壹特殊客戶的要求,但這個樣品清楚地表明了絕緣包裝對其他類型產品的優越性能。德魯繼續努力工作。他花了壹年多的時間解決了很多材料問題,最後壹個生產工藝問題擺在了面前:玻璃布上很難均勻塗上膠,用機器塗糖的時候玻璃布容易斷。德魯反復嘗試後發現,如果將底漆塗在玻璃布上,可以均勻地塗上粘合劑,使用特殊機器後解決了斷裂的問題。最後,德魯開發了壹種無色無味的粘合劑來改進這種膠帶。

1930年9月8日,第壹卷Scotch(TM)玻璃布膠帶交付客戶,客戶反饋好評3M。“妳毫不猶豫地讓自己盡可能完美。我相信,如果這款產品投放市場,將會有足夠的銷量來證明這壹研發支出的合理性。”實踐證明,客戶的話明顯保守。Scotch(TM)玻璃布帶已經成為3M公司歷史上最著名和最廣泛使用的產品之壹。商業企業用於包裝;農民發現它可以用來修復火雞卵的損傷;家庭用戶用它來修理玩具和碎紙...新的用途不斷被發現,至今銷量壹直在增加。

以卓越的質量、價值和服務滿足客戶的需求,進而超越他們的期望,這是3M的核心價值觀之壹,它使3M不斷突破自我,建立穩固的客戶關系,從而使自己成為世界上最受尊敬的企業之壹[]1。錯誤的土壤孕育創新的果實。

壹個新產品的誕生往往不是壹蹴而就的。很多產品從構思到誕生都是壹波三折。是其中之壹。1978年,來自3M的科學家Spence Silver發現了壹種非常不尋常的膠水,這種膠水的粘性不足以持續很長時間,重復使用後仍保持粘性,但他不知道如何在產品中使用它。和其他很多新技術壹樣,不能用就不能算好技術。Silver壹直在公司內部推廣這項技術,3M的技術人員也沒有放棄對新產品開發的希望。

1973負責產品開發的研究員Art Fry聽說了Silver的技術,很感興趣。他在教堂的時候,看到唱詩班會在聖經裏放壹張紙當書簽,但是那張紙經常會從書裏滑落出來。這啟發了Fry:這種塗在紙上的可重復使用的不粘膠水不就適合這個用途嗎?所以,舉報帖子?(便利貼?)就產生了在教堂唱詩的想法。

但是許多人對報紙貼紙的市場持懷疑態度。這麽小的壹張黃紙能有什麽樣的吸引力?誰會願意額外花錢買這樣壹張用膠水粘起來的紙來代替原來的書簽呢?經過市場和技術人員的不斷努力,報紙上貼了些什麽?於1980正式投入市場。沒想到,這張小小的黃紙卻大獲成功。如今,各種顏色和形狀的產品不斷湧現。每天,數百萬千千人使用3M公司的報紙貼紙?而這張原本不起眼的小紙片,甚至成為了壹種辦公室文化,由此誕生了各種奇妙的創意。

生生不息,創意無限,百年來,3M的創新技術和產品用細節打動人心,裝點著人們的生活。展望未來,3M創新文化的傳承將帶領壹批3M員工不懈努力,用源源不斷的創新技術和產品刷新歷史,點亮人生。跨部門溝通促進新市場的誕生。

1993年9月,3M聖保羅R&D中心的另壹次技術交流會開始了。研究人員私下稱之為“奧運會”。因為每個科學家都要在這壹天做壹個展板,上臺演講,介紹自己新的研究思路和實現方法。在3M,只有吸引其他領域科學家的關註,才能把壹個簡單的技術變成多領域應用的可能,也只有這樣,才能有相應的內部資金贊助這個創新項目。

在發布會上,3M科學家A告訴大家,他發現了壹種折射率非常高的材料,可以調節反射率,使材料反射光的比率為100%或80%以下。但他不清楚這項發明的用途,但經驗告訴他,它可能會帶來材料工業的壹次革新。a來自工藝研究部激光研究部。這壹意外發現與他所在部門的項目無關。a的想法得到了電影開發部B博士的呼應,B博士當時是壹款防爆膜的產品工程師。他壹直在想,什麽能讓玻璃爆炸而不碎成碎片,不傷到司機。當B得知A的想法後,立刻有了主意。這種技術有沒有可能阻擋紅外線的熱量,同時多片薄膜重疊防止爆炸?

這迫使他們找到另壹個光學研究部門的C博士,請他在實驗室做壹個計算機模擬實驗,看看這種材料是否可以幫助防止紅外線的影響。實驗的結果讓三位科學家大為震驚。因為測試結果表明,這種物質的反應完全違反了光學定律。經過反復計算,三位3M的科學家決定向公司申請兩項研究基金,以物理研究的形式制作多層膜,以驗證是否有技術突破。

從65438到0997,開始了基金支持的小規模生產。三位科學家做出了反射率不同的產品,發現這種產品可能應用的領域非常廣泛。3M公司的最高管理層對這壹發現非常高興,並在很短的時間內成立了壹個項目小組。這個項目團隊由來自不同國家、地區和機構的員工組成,包括市場部、R&D部、生產部等。這個小團隊的主要職責是將新技術轉化為新的商業機會。如何做到這壹點是通過非常嚴格的步驟實現的。

參與這個項目的3M中國中心總經理劉博士還記得當時很有意思的市場反應:光學部的營銷人員把技術樣品帶到燈廠,客戶告訴他,這樣的技術可能用在電燈後面,這樣也許同樣的瓦數可以帶來更亮的折射效果。汽車制造商告訴機械部門的營銷人員,也許我們可以用在汽車玻璃上,因為它可以防止燃燒的紅外線,此外,它可能會達到隱私的效果。最有價值的建議來自LCD制造商,他們驚喜地發現,在背面使用這項技術後,相同的LCD屏幕亮度可以增加壹倍。亮度壹直是液晶顯示器被晶體管顯示器打敗的關鍵原因,而這項技術讓液晶顯示器具備了快速發展的潛力。

最終,營銷人員將所有客戶的想法帶回實驗室。在考察了每壹種可能產品的實現方式和生產成本後,營銷人員回到客戶那裏,詢問對方願意為這項新技術的應用支付多少錢。最後大家發現液晶屏上的應用價值最高。憑借這項技術,3M最終開發出了用於液晶屏的Vikuiti增亮膜。目前,該產品廣泛應用於世界各地的手機、電視、筆記本電腦的液晶屏上,不僅使畫面越來越亮,而且大大節省了能耗,使產品設計更加輕薄小巧。2005年,3M光學產品事業部開始演變為壹個近千人的新業務部門。

“1993到2005年可能不是很短的時間,但確實是非常快的速度,從壹個想法到壹個龐大的業務板塊。”劉博士說。研發技術花了四五年時間,壹旦在液晶市場看到商機,整個業務的發展速度迅速提升。“另壹個機會是全球市場對液晶顯示屏日益增長的需求。如果這個發明早20年,也許這個技術現在只能支撐壹個小業務部門。”

3M的許多產品都與不斷增長的商業和技術領域相結合。在很多領域,他們不斷被技術進步所分化,遠遠領先於其他企業。壹些創新產品,如錄像帶、遮蔽和透明膠帶、保溫棉(薄新雪莉、超薄保溫防水材料)和手術布簾,改變了市場遊戲規則,不僅創造了壹個全新的行業,還衍生了整個產品家族。靈感來自大閃蝶

受中美洲和南美洲雨林中發現的藍蝴蝶的啟發,經過數年的研究,3M科學家正式推出了polar view系列多層光學微復合建築隔熱膜。它可以讓光在我們的膜上變魔術,就像光讓蝴蝶翅膀變得五彩繽紛壹樣!

大閃蝶(Morpho butterfl)是壹種大型彩色蝴蝶,生活在中南美洲的熱帶地區,以其引人註目的彩虹藍色翅膀而聞名。

據《新科學家》報道,英國埃克塞特大學的物理學家彼得·武庫什奇和羅伊·薩姆布爾從1997年開始合作,花了三年時間研究蝴蝶和飛蛾翅膀的結構特征。他們發現,當從不同角度觀察蝴蝶時,它的虹彩會發生驚人的變化。事實上,蝴蝶明亮的藍色翅膀不含任何色素,它的顏色來自光線的反射,也就是所謂的“結構色”——光線在物體內部反復反射形成的顏色。他們發現蝴蝶翅膀是由幾層只有3到4微米厚的鱗片組成的,這些鱗片像微小的屋頂瓦片壹樣重疊在壹起,每層鱗片的結構也非常復雜。蝴蝶翅膀的這種有序排列形成了所謂的光子晶體,它可以捕捉光線,只讓某些波長的光線通過。

兩位科學家的研究成果很快引起了以創新為宗旨的美國3M公司的興趣,3M公司的研究人員開發出了polar view系列多層光學微復合建築隔熱膜。這種具有優異保溫效率、良好透氣性和景觀特性的建築膜采用尖端納米技術和微復制技術,實現了完全無金屬化,為整個行業樹立了新的標準。每個領域的研究和創新都是壹系列平行線,它們之間沒有交集。但當這些平行線相交於某壹點時,往往能相互碰撞,形成突破性的、突出的創新,這就是3M視之為生命的多元化創新。當這個交集不斷向外擴展,觸及各個市場的終端,這就是3M神奇的連鎖反應。3M醫療產品事業部的核心產品——tega derm?透明敷料的發明靈感來源於觸覺。

1978期間,醫療企業產品研發部產品研究科學家Steve Heinecke博士在醫院觀察護士靜脈輸液操作時,發現護士在常規護理中使用紗布和膠帶固定靜脈留置針穿刺部位。“在護理穿刺部位時,護士必須先撕掉固定導管的膠帶,然後用紗布覆蓋,”他說。“我覺得應該有更簡單的解決辦法。”

為什麽不能設計壹種透明的粘性薄膜,既能幫助護士觀察靜脈輸液的穿刺部位,又能起到保護和固定的作用?

當然可以!史蒂夫帶著這個想法回到了實驗室,結合了3M公司的經典粘合和薄膜技術。經過四年的研發,1982 3M?Tegaderm?市場上有透明敷料。醫用透明敷料的概念瞬間在醫院系統流行起來Tegaderm?透明敷料迅速徹底改變了靜脈穿刺部位的護理方法。今天,泰加德姆?透明敷料在全球140多個國家廣泛使用。

美國疾病控制和預防中心(CDC)表示,“透明、半透的聚氨酯敷料常用於護理導管穿刺部位”。透明敷料能可靠地固定導管和血管通路設備;可以連續觀察穿刺部位;病人可以洗澡;與傳統的紗布、膠帶方法相比,可減少換藥次數;可以減少護理小時數。“目前,越來越多的國家和地區引用該規範來指導其臨床實踐。故事發生在2004年。當時中國的汽車美容市場還處於洗車打蠟階段。但是,打蠟只能達到暫時的光亮。遇到空氣氧化,雨水沖洗,甚至最簡單的洗車,薄薄的保護層很快就會失效。如何更好的實現汽車漆面的永久保養?作為汽車美容行業的領導者,3M中國汽車後市場產品部的技術工程師率先進行了更高層次的產品研究。

起初,他們從日本引進了壹些油漆美容的新產品,這是當時的主導產業。他們經過研究發現,他們的特點是可以在車漆表面形成壹層堅硬的保護層,達到相對持久的保護和耐磨效果,但也帶來了壹些弊端。如果局部損壞,整個漆面需要重新保養。

經過各種材料的反復實驗,終於有壹天,3M中國技術團隊的Irene Rao靈光壹現,對漆面進行了長時間的保護。沒必要硬。為什麽不試著反過來想,做壹個彈性的表面保護層?

從這個想法出發,Irene通過回到3M公司龐大的專利和技術素材庫進行搜索,對3M公司獨有的專利含氟材料THV產生了濃厚的興趣。在與3M在歐洲的技術同事反復溝通後,艾琳進壹步發現,THV旗下的各種品牌材料中,有壹種可以在疏水和疏油的金屬漆中發揮獨特的作用,可以解決雨水和泥沙經常沖刷我們的汽車漆面,油汙難以去除,影響漆面光澤的問題。

在歐洲同事的幫助下,艾琳最終完成了壹種新配方的設計,這種配方後來被稱為3M釉密封套裝。3M釉包壹經推出,迅速占領汽車美容行業高端市場,受到廣大車主的熱烈追捧。

3M的創新不止於此。THV在3M有很多應用,如塑料光纖和汽車油管的防滲層,THV在新能源領域太陽能電池板背板薄膜產品中的應用。近幾年,3M釉封產品本身也開始進壹步完善配方。3M的創新成果在多個行業遍地開花,為技術創新和產品升級做出更多貢獻!