本文探讨了无需气体的推进创新，作为蓝色经济的一部分。全球气体推进剂市场曾由氯氟烃（CFCs）主导，但因环境问题转向碳氢化合物和压缩空气等替代品。然而，易燃性和性能挑战仍然存在，尤其是在医疗应用中。
Andy McIntosh博士受炸弹甲虫喷雾机制的启发，开发了一种利用加热和闪蒸的无气体推进系统。这项创新以μMist™为名获得专利，消除了对化学推进剂的需求，适用于雾化器、灭火器和吸入器等。该技术代表了从化学解决方案向物理驱动系统的转变，符合蓝色经济“以无代有”的原则。
瑞典企业家Lars-Uno Larsson获得了μMist™的全球营销权，旨在将其商业化。这一突破为企业家提供了在50多个行业中授权技术和创新的机会，可能颠覆100亿美元的气体推进剂市场，同时推动可持续发展。
This article explores innovations in propulsion without gases, as part of the Blue Economy. The global market for gas propellants, once dominated by chlorofluorocarbons (CFCs), shifted due to environmental concerns, creating opportunities for alternatives like hydrocarbons and compressed air. However, flammability and performance challenges persist, especially in medical applications.
Dr. Andy McIntosh, inspired by the bombardier beetle’s spray mechanism, developed a gas-free propulsion system using heating and flash evaporation. This innovation, patented as μMist™, eliminates the need for chemical propellants, offering applications in nebulizers, fire extinguishers, and inhalers. The technology represents a shift from chemical-based solutions to physics-driven systems, aligning with the Blue Economy’s principle of "substituting something with nothing."
Swedish entrepreneur Lars-Uno Larsson acquired the rights to μMist™, aiming to commercialize it across industries. This breakthrough offers entrepreneurs opportunities to license the technology and innovate in over 50 sectors, potentially disrupting the $100 billion gas propellant market while advancing sustainability.
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1987年，全球使用氯氟烃（CFC）生产的工业和消费品及服务的销售总额达到1350亿美元。
CFC是一类含有氯、氟、碳以及有时溴的化学物质，它们无毒、不腐蚀、不易燃，因此看似是一类安全的化学品。然而，CFC的化学稳定性被认为是一种优势，但也带来了意想不到的后果，释放的氯原子破坏平流层的臭氧层。因此，喷雾剂（一种将固体或液体微粒悬浮在气体中，并在加压下使用推进剂释放微粒的装置）在数十年来一直避免使用CFC。除了一些医疗应用外，该行业已经同意停止使用CFC。
这为创新开辟了市场，推出了一系列替代性推进剂化学物质，包括烃类（丙烷、丁烷）、氢氟烃（HFC）、二甲醚（DME）、压缩气体推进剂（碳、空气、氮气和笑气）。据估计，去年全球销售了约150亿个推进剂气体容器，其中欧洲市场生产了50亿个单位。钢制喷雾罐占据了36亿个单位。如果所有喷雾罐在用尽后都得到回收利用，将产生足够用于制造超过16万辆汽车的钢材。
气体推进剂是一种广泛应用于各种产品的平台技术，包括哮喘吸入器、清洁产品、驱虫剂、除臭剂、食品、消毒剂、油漆、灭火器、剃须膏、汽车、航空和微电子维护产品等。个人护理产品是主要的推进剂气体消费者，尤其是发胶和摩丝。然而，食品产品，尤其是打发奶油的使用量在稳步增加。另一方面，气体推进剂在涂料和饰面方面的使用则在减少。以批发价格计算，美国消费者喷雾产品的收入约为150亿美元，全球接近400亿美元。
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对无毒、环保推进剂气体的探索仍在持续。最新的研究方向包括将硅油与丙烷气体混合，但碳氢化合物的应用仍面临关键问题——易燃性。当前被广泛认为最具前景的方案是使用压缩空气，尽管其应用范围仍主要集中于消费类产品。
然而，在医疗领域中替代CFC的推进剂仍缺乏成熟方案。虽然美国食品药品监督局（FDA）已下令禁用含CFC的哮喘及肺部疾病吸入器，但现有替代方案仍无法匹敌CFC的性能，因此加快了颠覆性创新的研发速度。
英国利兹大学（University of Leeds）热力学与燃烧理论教授安迪·麦金托什博士（Dr. Andy McIntosh），通过研究放射甲虫（bombardier beetle）的喷射机制，获得了灵感。这种体长仅2厘米的小甲虫能用蒸汽与毒液的混合物攻击蚂蚁与蜘蛛，喷射距离可达20厘米。
麦金托什教授在观察由美国康奈尔大学昆虫学家汤姆·艾斯纳（Prof. Tom Eisner）拍摄的慢动作视频后发现，甲虫以每秒高达500次的频率完成：加压—喷射—减压—吸入—再加压的循环机制，而目前尚无任何机械系统可实现这一效能。
受此启发，研究团队结合加热与闪蒸技术，开发出一种能将液体从小腔体中喷射至4米远的新机制。这一创新代表了技术范式的根本转变：不再使用任何推进气体。这正符合“蓝色经济”中**“以无代有”**的创新原则，即：用“什么都不用”来替代“必须使用”的资源，从而推动产业向更高层级的可持续发展迈进。
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用物理学的加热技术和蒸发技术代替一种化学气体物质，这为一系统供应商提供了独特的优势，该系统被比作带阀门的压力锅。
庞巴迪甲虫的喷射研究的发现和原型产生了一个新的液体喷雾技术，该技术已经获得专利，并且即将上市，该品牌的喷雾技术名为微米喷雾（μMist™）。这项创新有可能成为下一代雾载体，用于喷雾器、灭火器、燃烧燃料喷射的系统发动机、疫苗的无针注射和哮喘患者的吸入器。这是一个可以渗透到所有曾经依赖氟氯化碳行业的平台技术。然而，这项技术的第一个切入点很可能是医药领域。在不使用任何化学药品的情况下，将药物用液体喷雾注入呼吸系统疾病患者的肺部，这是一个该技术的主要加分项。
这项初步工作由工程和物理科学研究理事会(EPSRC)和瑞典仿生3000 有限公司（Swedish Biomimetics 3000® Ltd）资助。瑞典仿生3000 有限公司提供了创新加速模型的支持和项目推进。此外，还有一些合作伙伴已经为该项目提供了额外的资金，包括碳连接公司（Carbon Connections）和美国国家卫生研究机构（NIHR）的i4i计划。
⻨金托什博士进行的初步研究包括一系列计算流体动力学(CFD)模拟，以更好地确定庞巴迪甲虫内部发生的热力学和流体动力学过程。
微米喷雾系统作为液体雾化系统的关键特征之一是，它可以控制所产生的喷雾，改变其特性。微米喷雾产生的喷雾类型由许多因素控制，包括燃烧室的压力和温度。微米喷雾系统的实验工作表明，微米喷雾可以实现比其他液体雾化系统覆盖范围更大的喷雾特点，如雾滴大小分布、喷雾的喷射速度、喷射质量、喷射速率和喷射雾滴的温度。
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瑞典企业家拉尔斯-乌诺·拉尔森（Lars-Uno Larsson）拥有丰富的产品市场化经验，他通过其投资公司Biomimetics 3000，取得该喷雾技术的全球营销权。该公司专注于生物启发式创新，为早期创新项目提供资金、技术、法务与管理支持，并通过跨学科融合与产业协作，加速科技成果商品化进程。
尽管CFC替代技术在全球已有广泛研究，但此前尚未有任何一项方案提供如此广泛的产业切入可能。如今，一个超过1000亿美元的推进剂市场正面临核心能力的根本性变革，大量传统企业若不及时转型，或将失去市场份额，而那些拥抱“物理创新”路径的创业公司则有望快速崛起。
对于全球创业者而言，这也是一项可授权复制的核心技术，可以在50多个产业领域中进行本地化创新应用，构建新一代绿色、高效、低风险的商业模式。
微米喷雾系统在全球喷雾市场上有许多潜在的应用。这主要是由于使用该技术可以实现大范围喷雾的特性，也由于该技术比当前的喷雾技术更加环保。微米喷雾系统还具高能源效率，用水可以取代目前在气溶胶和其他喷雾应用中使用的不环保物质。目前，瑞典仿生3000有限公司正利用其创新加速商业模式，在工业开发项目中积极探索一些潜在的应用。
微米喷雾的喷雾特性显著降低了对环境的影响，使其非常适合许多应用，特别是燃油喷射、药物输送、消费者气溶胶系统、消防系统和灭火系统。总的来说，微米喷雾喷雾系统在整体性能、效率和环境影响方面都有改善。此外，该系统高效利用能源，是经济的雾化系统。
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