突然,TRIZ先生出现了。
“这需要一个非常特别的顶棚,”他说,“可以阻止雨水进入货舱,又不妨碍货物的进入,这样来做……”
于是,一个基于柔性外壳和薄膜原理的解决方案产生了。
做两扇充气门,当货物进入时,可以将气袋推向两边而顺利进入。没有货物时,两气袋对合形成门扇,可以遮雨。
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31--多孔材料(porousmaterials)原理,体现在两个方面:
1.使物体多孔或添加多孔元素(如插入、涂层等)。比如:机翼用泡沫金属;在一个结构上钻孔以减轻重量。
2.如果一个物体已经是多孔的,则利用这些孔引入有用的物质或功能。比如:用多孔的金属网吸走接缝处多余的焊料;药棉。
TRIZ故事31——“椰碳运动服”
Cannondale公司即将推出的自行车新款运动服“CarbonLE”是一种新布料剪裁而成的,它具有防湿、除味、防紫外线等功能。它由什么制成的呢?从椰子中提取的碳。椰子的外壳被加热到1600摄氏度会生成活性碳(水和空气过滤器中使用的也是这种碳),与纱线混合,织成“CarbonLE”布料。这些通过一个专利程序保持活性的碳颗粒,形成一种多孔渗水的表面,防止异味和有害射线侵入,并能使身体排出的汗液迅速蒸发。这种运动服经常清洁、晒干,纤维会焕然一新,骑车者穿着它会感觉更轻松。
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32--改变颜色(changethecolor)原理,体现在4个方面:
1.改变物体或周围环境的颜色。
比如:在冲洗照片的暗房中使用红色暗灯。
2.改变难以观察的物体或过程的透明度或可视性。
比如:感光玻璃;在半导体的处理过程中,采用照相平版印刷术将透明材料改成实心遮光板,同时地,在丝绢网印花处理中,将遮盖材料从透明改成不透明。
3.采用有颜色的添加剂,使不易观察的物体或过程容易观察到。比如:研究水流实验中,给水加入颜料。3.如果已经加入了颜色添加剂,则借助发光迹线追踪物质。TRIZ故事32——降落伞的秘密
降落伞工程师为研究降落伞的降落过程,制作了一只小降落伞模型,然后放入有水流流动的透明玻璃管中,研究模型的降落轨迹和涡流的形成。
研究工作进行得不大顺利,因为透明水中的涡流很难用肉眼观察到。于是,工程师在模型上涂上可溶颜料,情况暂时得到了改善,但是,模型经过几次试验以后,颜料没有了,于是需要停下测试再次涂上颜料,结果模型被颜料搞得变了形,测试条件发生了变化,测试的结果误差也增大了。
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“颜料应该从模型内壁出来。”一位工程师说,“但是模型伞的吊线太细了,很难能让墨水通过。”
“世上还有在大米上作画的巧匠,我们也许需要那样的人来解决这个难题。”另一位工程师附和道。
“不可想象,完成这样的模型得花多长时间!”总工程师说道。问题陷入了僵局。……
突然,TRIZ先生出现了。
“就用现在的模型,不使用颜料,让模型自己在水中产生颜色,一层又一层,就像神话一样。”
“那不可能,”工程师说,“颜色从哪里来?”
“从水中,”TRIZ先生说,“只有一个来源,当水和吊线接触时,就产生一种颜色,或者另一种像颜色的物质。”
这个降落伞的秘密就是,将降落伞做成一个电极,与玻璃管中的水形成电解作用,利用电解原理产生的气泡,来观察模型的运动和涡流的形成。
气泡来自于水,增加了可观察性。看似改变了水的颜色,实际并没有改变水的真正颜色。----------------------------------------------------------------------------
33--同质性(homogeneity)原理:将物体或与其相互作用的其他物体用同一种材料或特性相近的材料制作。
比如:使用与容纳物相同的材料来制造容器,以减少发生化学反应的机会;用金刚石制造钻石的切割工具。
TRIZ故事33——水果纹身
现在一些产品包装员和分发员正在体验一种新的形式,利用一种自然光标签,就是用激光在水果和蔬菜表皮刻上识别信息(比如产地、种类等),但不会擦伤或造成其他的伤害。用梨子进行味道实验,除了刻标签的地方看上去有点怪怪的外,吃起来并没有什么两样。这种新的标签方式可以让供货商给每一个水果标注更具体的信息,比如一个桃子什么时候成熟,什么时候可以食用。
这样,使用了同质性原理,就避免了使用额外的标签。----------------------------------------------------------------------------
34--抛弃与再生(rejectingregeneratingparts)原理体现在两个方面:
1.抛弃或改变物体中已经完成其功能和无用的部分(通过溶解、蒸发等手段)。比如:在药品中使用消溶性胶囊;火箭飞行中的分离抛弃。2.在过程中迅速补充物体所消耗和减少的部分。比如:自动铅笔;自动磨快割草机的刀片。
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TRIZ故事34——成品油运输送的困境一家石油化工厂,需要经常使用同一条管道长距离轮换输送不同种类的成品油。为避免不同液体混合到一起,需要在转换输送液体时,在2种液体间加一个分离器,将液体分隔开来。常用的分隔器是一个活塞状的橡胶球。
“这种分隔器经常不能保证效果,”经理说,“因为管道中液体处于高压状态,液体会渗透过分分隔器而产生混合。”
“而且,因为我们的管道每200公里就有一个泵站,分隔器不能通过泵站,需要取出来,再放到下一段管道。”经理介绍道,“我们需要一种分隔器,既能通过泵站又能避免不同液体产生混合。”
这似乎是一个无法解决的难题。……
突然,TRIZ先生出现了。
“我们需要这样的分隔器,”他说,“既分隔又不能存在,可以这样来考虑……”于是,一个基于抛弃原理的解决方案产生了。
用氨水做分隔器,可以与油一样通过泵站。在到达目的地后,氨水会变成气体挥发掉,对成品油没有产生危害。氨水完成自己的分割使命后被抛弃了。
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35--物理/化学状态的变化(transformthephysical/chemicalstate)原理:改变物体的物理/化学状态,浓度/密度,柔性,温度。
比如:在制作甜心糖果的过程中,先将液态的夹心冰冻,然后浸入溶化的巧克力中,这样避免处理杂乱、胶粘的热液体;
将氧气、氮气或石油气从气态转换为液态,以减小体积;
液体肥皂是浓缩的,而且从使用的角度看比固体肥皂更有粘性,更容易分配合适的用量,当多人使用时也更加卫生;
用可调节的消音器来降低货物装入集装箱时的噪音,主要是限制集装箱壁的振动;使橡胶硫化(硬化)来改变其柔韧性和耐久性;温度升高到居里点以上,将铁磁体改变成顺磁体;
通过升高温度来加工食物(改变食物的味道、香味、组织、化学性质等);降低医学标本的温度来保存它们,以用于今后的研究。TRIZ故事35——自动消失
铸造厂里,铸件表面需要清洁,常用的方法是吹砂机,用高速运动的沙子将铸件表面的污层冲掉。
但是,这个工序带来的一个问题是,铸件的缝隙里会残留沙子而且不易清除干净,尤其是又大又重的产品,解决起来更是困难。
工程师们被要求来解决这个难题。
“也行可以先将缝隙盖上,”一位工程师说,“但增加大量的工作量。”“而且,铸件的清洁程度受到影响。”另一位附和道。这似乎是一个不易解决的难题。……
突然,TRIZ先生出现了。
“沙子可以自己从缝隙里出来,”他说,“我们需要另一种沙子。”
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于是,一个基于物理状态变化的解决方案产生了。用冰粒来替代沙子。
冰粒也被用在批量土豆、红薯的清洁工序中。
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36--相变(phasetransformation)原理:利用物体相变转换时发生的某种效应或现象(例如热量的吸收或释放引起物体体积变化)。
比如:与其他大多数液体不同,水在冰冻后会膨胀。可以用于爆破;
热力泵就是利用一个封闭的热力学循环中,蒸发和冷凝的热量来做有用功的。
TRIZ故事36——固体水
波兰作家史蒂芬·万菲各在1964年发表的幻想小说《疯子》中,描述了精神病人安里·格里乔的故事。
安里·格里乔想发明在200℃高温下都不融化的固体水,而且获得了成功。他发明了一种白色粉末状的固体,在高温下可变成清澈的水。格里乔说:“固体水的发现可以让人们在水资源缺乏的地区生活,固体水不需要器皿而可以方便地以各种方式运送到任何地方去。”
小说归小说,但科技的发展却是真真切切的。
1967年,固体水果真被发明出来了。这种包含90%水和10%硅酸的固体水,确实呈现为白色粉末状。
相变的应用,可以让很多问题得到巧妙解决。----------------------------------------------------------------------------
37--热膨胀(thermalexpansion)原理体现在两个方面:
1.利用热膨胀或热收缩的材料。
比如:过盈配合装配中,冷却内部件使之收缩,加热外部件使之膨胀,装配完成后恢复到常温,内、外件就实现了紧配合装配。
2.组合使用多种具有不同热膨胀系数的材料。
比如:双金属片传感器,使用两种不同膨胀系数的金属材料并连结在一起,当温度变化时双金属片会发生弯曲。
TRIZ故事37——超精确阀门
化学家邀请了一位发明家来帮助解决一个难题。“在我们的一个实验中,需要精确控制气流的流量,可现有的阀门均不能满足控制的要求。”化学家苦恼地说。
“当然了,”发明家说,“现有的阀门根本无法达到你那么苛刻的要求。”“但是,试验中对气体的控制要求又不能降低。”这是一个难以解决的问题。……
突然,TRIZ先生出现了。“只要稍微动动脑筋,”发明家说,“结合高中物理课程中的知识,这个问题很容易解决。”
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于是,一个基于热膨胀原理的解决方案产生了。采用晶体结构的材料来做阀门的阀门体,利用热膨胀原理来实现精确的流量控制。这就是现在已经普遍使用的超精确阀门。
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38--加速氧化(strengthenoxidation)原理体现在4个方面:
1.使用富氧空气代替普通空气。
比如:水下呼吸器中存储浓缩空气,以保持长久呼吸。2.使用纯氧代替富氧空气。
比如:用氧气——乙炔火焰做高温切割;用高压氧气处理伤口,既杀灭厌氧细胞,又帮助伤口愈合。
3.使用电离射线处理空气或氧气,使用电离子化的氧气。比如:空气过滤器通过电离空气来捕获污染物。4.用臭氧代替离子化的空气。
比如:臭氧溶于水中去除船体上的有机污染物。TRIZ故事38——矿渣吊桶的盖子
矿石熔炼后的矿渣,在1000℃时倾倒进大吊桶,作为极好的原料通过铁道被送往工厂加工成建筑材料。但运送过程中,吊桶中的矿渣会冷凝,在表面和铜壁附近会形成坚硬的壳,需要九牛二虎之力才可以破壳,倒出大半液态矿渣进行使用。而另外的少部分凝固的矿渣要倒掉都不容易,需要很多人力来清除吊桶内的残留硬壳。浪费巨大的资源和人力。
最后,这个问题交给专家委员会来解决。
“应该设计绝热良好的吊桶。”一位专家说道。
“我们已经这样试过了,但没有成功。”生产线的一位成员反对说,“绝热层会占去很大的空间,吊桶将很宽大并超出铁路的宽度极限而不能接受。”
“给吊桶加一个盖子怎么样?”专家接着说,“为什么不能用绝缘体做一个盖子呢?主要的热量是从高温的液体矿渣表面损失的。”
“我们也尝试过这种办法,”生产线的成员叹息说,“这吊桶如此大,可以想象一下盖子有多大,盖子得启用吊车来盖上或取下。增加的工作量巨大啊!”
“我们需要寻求不同的方法处理这个问题。”第2位专家说,“让我们重新构思整个过程以便不需要将矿渣运送那么远。”
“我不这样想,”另一位专家反对说,“我们应从不同的角度思考一下,以更快的速度输送矿渣。”
这似乎是一个难以解决的问题。……
突然,TRIZ先生出现了。
“这个问题可以这样构思……”
于是,一个基于加速氧化原理的方案展开了。
苏联发明家美克尔·夏洛波夫解决了这个问题,并马上被很多冶金厂应用。解决方案是:给吊桶中的灼热矿渣泼上冷水,矿渣和冷水急速氧化反应后会形成一层矿渣泡沫,泡沫有很好的保温作用,将矿渣和空气隔绝,相当于在矿渣表面加上了一个厚厚的“盖子”。这个“盖子”又不会妨碍矿渣倒出吊桶。
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39--惰性环境(inertenvironment)原理体现在两个方面:
1.用惰性气体环境代替通常环境。
比如:用氩气等惰性气体填充灯泡,防止发热的金属灯丝氧化。2.在真空中完成过程。
比如:在粉末状的清洁剂中添加惰性成分,以增加其体积。这样更易于用传统的工具来测量;真空包装。
TRIZ故事39——霜冻提前来临
气象局通知,今年的霜冻将会提前来到。“这将是一场灾难。”农场主沮丧的说,“我们的大片种子地怎么办呢?这些种子还未长大,仍然需要温暖的空气。”
“这片地太大了,我们没有薄膜进行覆盖,这种种子又不能经受火烤,不能点火加温。真是急死人了!”大家如同热锅上的蚂蚁,急得团团转。
……
突然,TRIZ先生出现了。
“我们需要对种子进行保温吧!”他说,“请来消防队,我有一个主意。”于是一个基于惰性环境的解决方案产生了。
让消防队给田地喷上一层惰性气体的泡沫,作为被子进行保温。----------------------------------------------------------------------------
40--复合材料(compositematerials)原理:从单一材料改成复合材)原理:从单一材料改成复合材料。
复合的环氧树脂/碳素纤维高尔夫球杆更轻,强度更好,而且比金属更具有柔韧性。用做航空材料时也是相同的情况。
玻璃纤维制成的冲浪板更轻、更容易控制,而且与木制的相比更容易做成各种不同的形状。TRIZ故事40——饮用水净化器一杯咖啡(3美元)的价格就可以拯救一条生命。生命吸管是一种获取饮用水的吸管装置,由瑞士维斯特格德·弗兰德森公司研制,它使用七种过滤器,包括网丝、活性碳和碘,能净化185加仑的水,足够一个人饮用。它能预防饮用水引发的疾病,如伤寒和痢疾,在发展中国家,这些疾病每年至少夺去200万人的生命。该装置也能为飓风、地震或其他灾难的受害者提供安全的饮用水。它还可以成为人们周末外出旅游随身携带的方便的“武器”。
生命吸管里所使用的过滤器,就是一种复合材料。
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