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        創(chuàng)新原理詳解

        時間:2023-06-29 百科知識 版權(quán)反饋
        【摘要】:原理1.分割將物體分割成獨立的部分,如用PC機(jī)代替大型計算機(jī);用卡車加拖車的辦法代替大卡車;用烽火傳遞信息;在大項目中應(yīng)用工作分解結(jié)構(gòu)等。圖4.30 預(yù)先作用原理的運用原理11.事先防范采用事先準(zhǔn)備好的應(yīng)急措施,補(bǔ)償物體相對較低的可靠性。圖4.31為事先防范原理的運用。

        原理1.分割

        (1)將物體分割成獨立的部分,如用PC機(jī)代替大型計算機(jī);用卡車加拖車的辦法代替大卡車;用烽火傳遞信息(分割信息傳遞的距離);在大項目中應(yīng)用工作分解結(jié)構(gòu)等。

        (2)使物體成為可組合的(易于拆卸和組裝的),如組合式家具;橡膠軟管可利用快速拆卸接頭連接成所需的長度等。

        (3)增加物體被分割的程度,如用軟的百葉窗代替整幅大窗簾等。

        圖4.21為分割原理的運用。

        圖4.21 分割原理的運用

        圖4.22 抽取原理的運用

        原理2.抽取

        (1)將物體中“負(fù)面”的部分或特征抽取出來,如由于壓縮機(jī)用于壓縮空氣,所以將嘈雜的壓縮機(jī)放在室外。

        (2)只從物體中抽取必要的部分或特征,如用狗叫聲作為報警器的報警聲;使用錄音機(jī)錄制使鳥飛離機(jī)場的聲音,而錄制的聲音是從鷹的叫聲中分離出來的。

        圖4.22為抽取原理的運用。

        原理3.局部質(zhì)量原理

        (1)將物體、環(huán)境或外部作用的均勻結(jié)構(gòu)變?yōu)椴痪鶆虻模纾翰捎锰荻茸兓臏囟?、密度或壓力,而不用恒定的溫度、密度和壓力?/p>

        (2)讓物體的不同部分各具不同功能,如:帶橡皮擦的鉛筆、帶起釘器的榔頭、多功能的工具(瑞士軍刀)。

        (3)讓物體的各部分處于完成各自功能的最佳狀態(tài),如:快餐飯盒中設(shè)置不同的區(qū)域來存放熱、冷食物和湯等。

        圖4.23為局部質(zhì)量原理的運用。

        圖4.23 局部質(zhì)量原理的運用

        原理4.增加不對稱性

        (1)將物體的對稱外形變?yōu)椴粚ΨQ的,如:引入一個幾何特性來防止元件不正確的使用(如優(yōu)盤插口、電插頭的接地棒);非對稱容器或者對稱容器中的非對稱的攪拌葉片可提高混合的效率(工程攪拌機(jī));模具設(shè)計中,兩邊采用不同直徑的定位銷,以免混淆;非對稱衣襟的衣服。

        (2)如果對象已經(jīng)是非對稱,增加非對稱的程度,如:為增強(qiáng)防水保溫性,建筑上采用多重坡屋頂。

        圖4.24為增加不對稱性原理的運用。

        圖4.24 增加不對稱性原理的運用

        原理5.組合

        (1)合并空間上的同類或相鄰的物體或操作,如網(wǎng)絡(luò)中的個人計算機(jī);并行處理計算機(jī)中的多個微處理器;水陸兩用汽車;組合音響設(shè)備等。

        (2)合并時間上的同類或相鄰的物體或操作,如:攝影機(jī)在拍攝影像時同期錄音、冷熱水混合龍頭、同時分析多項血液指標(biāo)的醫(yī)療診斷儀器等。

        圖4.25為組合原理的運用。

        圖4.25 組合原理的運用

        原理6.多用性

        (1)使物體具有復(fù)合功能以代替多個物體的功能,如牙刷的把柄內(nèi)含牙膏;可移動的兒童安全椅,既可放在汽車內(nèi),也可單獨作為兒童車;門鈴和煙氣報警器組合;帶電擊器的手電筒;便攜式水壺的蓋子同時也是水杯。

        圖4.26為多用性原理的運用。

        圖4.26 多用性原理的運用

        原理7.嵌套

        (1)把一個物體嵌入另一個物體,然后將這兩個物體再嵌入第三個物體,依此類推。如俄羅斯套娃;嵌套量規(guī)、量具;可伸縮式物品(電視天線、教鞭、相機(jī)鏡頭、釣魚竿)等。

        (2)讓某物體穿過另一物體的空腔,如可堆疊的塑膠椅;折刀和可伸縮刀等。

        圖4.27為嵌套原理的運用。

        圖4.27 嵌套原理的運用

        原理8.重量補(bǔ)償

        (1)將某一物體與另一能提供升力的物體組合,以補(bǔ)償其重量。如:救生圈、用氫氣球懸掛廣告牌等。

        (2)通過與環(huán)境(利用空氣動力、流體動力或其他力等)的相互作用實現(xiàn)物體重量補(bǔ)償。如直升機(jī)的螺旋槳(利用空氣動力學(xué));輪船應(yīng)用阿基米德定律產(chǎn)生可承重千噸的浮力;賽車安裝上阻流板用來增加車身與地面的摩擦力等。

        圖4.28為重量補(bǔ)償原理的運用。

        圖4.28 重量補(bǔ)償原理的運用

        原理9.預(yù)先反作用

        (1)事先施加反作用,以消除不利影響。如釘馬掌;在做核試驗之前,工作人員佩帶防護(hù)裝置,以免受射線損傷;為了讓司機(jī)看到路面上比例合適的交通提示文字,所用的路面文字的書寫形狀都是“橫粗豎細(xì)”的等。

        (2)如果一個物體處于或?qū)⑻幱谑芾鞝顟B(tài),預(yù)先施加壓力。如在步槍射擊時必須預(yù)先用肩膀抵緊槍托,以此化解射擊的后坐力;在灌注混凝土之前,對鋼筋預(yù)加應(yīng)力;給畸形的牙帶上矯正牙套等。

        圖4.29為預(yù)先反作用原理的運用。

        圖4.29 預(yù)先反作用原理的運用

        原理10.預(yù)先作用

        (1)預(yù)置必要的動作、機(jī)能,如不干膠粘貼、手術(shù)前將手術(shù)器具按所用順序排列整齊、郵票打孔等。

        (2)在方便位置預(yù)先安置物體,使其在最適當(dāng)?shù)臅r機(jī)發(fā)揮作用而不浪費時間。如道路上轉(zhuǎn)彎或出口的預(yù)先提示牌、手機(jī)設(shè)置單鍵撥號功能等。

        圖4.30為預(yù)先作用原理的運用。

        圖4.30 預(yù)先作用原理的運用

        原理11.事先防范

        采用事先準(zhǔn)備好的應(yīng)急措施,補(bǔ)償物體相對較低的可靠性。如膠卷底片上的磁性條可以彌補(bǔ)曝光度的不足、降落傘的備用傘包、圖書中的防盜磁卡、應(yīng)急樓梯/防火通道、汽車安全氣囊等。

        圖4.31為事先防范原理的運用。

        圖4.31 事先防范原理的運用

        原理12.等勢

        改變物體的動作、作業(yè)情況,使物體不需要經(jīng)常提升或下降。如換汽車輪胎時,要用千斤頂把汽車有壞輪胎的一側(cè)頂起到與車軸水平的位置,以方便卸、裝輪胎;汽車制造廠的自動生產(chǎn)線和與之配套的工具;訓(xùn)練有素的駱駝自動跪下,方便人騎乘;工廠中與操作臺同高的傳送帶;方便輪椅通行的無障礙通道;為方便汽車維修設(shè)置的地槽等。

        圖4.32為等勢原理的運用。

        圖4.32 等勢原理的運用

        原理13.逆向作用

        (1)用相反的動作替代要求指定的動作,如采用將內(nèi)層物體冷凍的方法使兩個套緊的物體分離,而不是傳統(tǒng)的將外層物體加熱的方法等。

        (2)把物體(或過程)倒過來,如通過把杯子倒置從下邊噴入水來進(jìn)行清洗;用“倒計時”的方法制定應(yīng)對時間緊的工作計劃等。

        (3)讓物體可動部分不動、不動部分可動,如加工中心中將工具旋轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜD(zhuǎn)、大型商場中的助步扶梯、跑步機(jī)等。

        圖4.33為逆向作用原理的運用。

        圖4.33 逆向作用原理的運用

        原理14.曲面化

        (1)將直線、平面用曲線或曲面替代,將立方體變成球形結(jié)構(gòu)或橢圓體。如在建筑業(yè)中用拱和圓來提高建筑物的強(qiáng)度、兩表面間引入圓倒角,減少應(yīng)力集中等。

        (2)使用滾筒及球狀、螺旋狀的物體。如千斤頂中螺旋機(jī)構(gòu)可產(chǎn)生很大的升舉力;圓珠筆和鋼筆的球形筆尖使書寫流暢;在家具底部安裝球形輪以利移動;古代用圓木運輸重物等。

        (3)改直線運動為回轉(zhuǎn)運動,使用離心力。如洗衣機(jī)利用高速離心力甩干衣物上的水分等。

        圖4.34為曲面化原理的運用。

        圖4.34 曲面化原理的運用

        原理15.動態(tài)特性

        (1)自動調(diào)節(jié)物體,使其在各動作階段的性能最佳。如飛機(jī)中的自動導(dǎo)航系統(tǒng)、形狀記憶合金、自調(diào)節(jié)海綿床墊等。

        (2)將物體分割成既可變化又可相互配合的數(shù)個組成部分。如裝卸貨物的鏟車裝卸貨物時張開,鏟車移動時鏟斗閉合,以及折疊椅、筆記本電腦等。

        (3)使不動的物體可動或可自適應(yīng)。如在醫(yī)療檢查中使用的胃鏡和結(jié)腸鏡、可彎曲的飲用麥管等。

        圖4.35為動態(tài)特性原理的運用。

        圖4.35 動態(tài)特性原理的運用

        原理16.未達(dá)到或過度的作用

        如果所期望的效果難以百分之百實現(xiàn),稍微超過或稍微小于期望效果,會使問題大大簡化。如大型船只在制船廠的制造過程中,往往先不安裝船體上部的結(jié)構(gòu),以避免船只從船廠駛往港口的過程中受制于途中的橋梁高度,待船只到達(dá)港口后再安裝上部的結(jié)構(gòu)。

        原理17.空間維數(shù)變化

        (1)將一維直線運動的物體變?yōu)槎S平面運動或三維空間運動,如螺旋樓梯可以減少占有面積等。

        (2)單層排列的物體變?yōu)槎鄬优帕?,如:多碟CD機(jī)、立體停車庫、高層建筑等。

        (3)將物體傾斜或側(cè)向放置,如垃圾自動卸載車等。

        (4)利用給定表面的反面,如在集成電路板的兩面都安裝電子元件等。

        圖4.36為空間維數(shù)變化原理的運用。

        圖4.36 空間維數(shù)變化原理的運用

        原理18.機(jī)械振動

        (1)使物體處于振動狀態(tài),如振動式電動剃須刀等。

        (2)已振動的物體提高振動的頻率,如磁振送料機(jī)、拉胡琴時的滑弦(琴弦振動頻率變高,聲音變尖)等。

        (3)利用共振現(xiàn)象,如音叉(呈“Y”形的鋼質(zhì)或鋁合金發(fā)聲器)、超聲波碎石機(jī)擊碎膽結(jié)石、利用共鳴腔加熱氫燃料實現(xiàn)火箭自動點火等。

        (4)用壓電振動代替機(jī)械震動,如高精度時鐘使用石英晶體振動機(jī)芯等。

        (5)超聲波振動和電磁場共用,如在電熔爐中混合金屬、采用超聲波使混合均勻、超聲波加濕器采用超聲波高頻振蕩、將水霧化為1~5微米的超微水珠等。

        圖4.37為機(jī)械振動原理的運用。

        圖4.37 機(jī)械振動原理的運用

        原理19.周期性作用

        (1)用周期性動作或脈沖替代連續(xù)性動作,如特種車輛使用的閃爍警示燈、汽車發(fā)動機(jī)內(nèi)的排氣閥門、警車所用警笛改為周期性鳴叫以避免產(chǎn)生刺耳的聲音等。

        (2)已是周期性的動作,改變其運動頻率。如用頻率調(diào)音代替摩爾電碼、可任意調(diào)節(jié)頻率的電動按摩椅、使用AM(調(diào)幅)或FM(調(diào)頻)或PWM(脈寬調(diào)制)來傳輸信息等。

        (3)在脈沖周期中利用暫停來執(zhí)行另一動作。如每五次胸廓運動進(jìn)行一次心肺呼吸、打鼓的鼓點和套路等。

        圖4.38為周期性作用原理的運用。

        圖4.38 周期性作用原理的運用

        原理20.有效作用的連續(xù)性

        (1)持續(xù)工作,使物體的各個部分能同時滿載工作。如汽車在路口暫停時,飛輪(或液壓蓄能器)儲存能量,發(fā)動機(jī)在適當(dāng)?shù)墓β氏鹿ぷ?,以便汽車隨時運動。

        (2)消除空閑或停止間歇性動作。如后臺打印,不耽誤前臺工作、工廠里的“倒班制”、建筑或橋梁的某些關(guān)鍵部位必須連續(xù)澆筑水泥一氣呵成等。

        圖4.39為有效作用的連續(xù)性原理的運用。

        圖4.39 有效作用的連續(xù)性原理的運用

        原理21.減少有害作用的時間

        將危險或有害的作業(yè)在高速下進(jìn)行。如為避免塑料受熱變形而高速切割塑料、用X射線拍骨片、照相用閃光燈、醫(yī)學(xué)上的冷凍治療等。

        圖4.40為減少有害作用的時間原理的運用。

        圖4.40 減少有害作用的時間原理的運用

        原理22.變害為利

        (1)利用有害的因素,得到有益的結(jié)果。如化工廠里廢熱發(fā)電、回收物品二次利用、處理垃圾得到沼氣或者發(fā)電、各種疫苗利用細(xì)菌或病毒所產(chǎn)生的毒素來刺激人體產(chǎn)生免疫力等。

        (2)將有害的要素相結(jié)合變?yōu)橛幸娴囊?。如潛水中用氮氧混合氣體,以避免單純使用純氧造成昏迷或中毒等。

        (3)增大有害性的幅度直至有害性消失。如森林滅火時用逆火滅火“以毒攻毒”(在森林滅火時,為熄滅或控制即將到來的野火蔓延,燃起另一堆火將即將到來的野火的通道區(qū)域燒光)等。

        圖4.41為變害為利原理的運用。

        圖4.41 變害為利原理的運用

        原理23.反饋

        (1)引入反饋提高性能。如聲控噴泉、自動導(dǎo)航系統(tǒng)、樓道的聲控?zé)舻取?/p>

        (2)若已引入反饋時,將反饋反方向進(jìn)行,或改變其大小或作用。如根據(jù)環(huán)境的亮度自行決定照明度的路燈系統(tǒng);電飯煲根據(jù)食物的成熟度來自動加溫或斷電;為使顧客滿意,認(rèn)真聽取顧客的意見,改變商場管理模式等。

        圖4.42為反饋原理的運用。

        圖4.42 反饋原理的運用

        原理24.借助中介物

        (1)使用中介物實現(xiàn)所需動作。如彈琴指套(或撥子)等。

        (2)把一物體與另一容易去除物暫時結(jié)合在一起。如飯店上菜的托盤、化學(xué)反應(yīng)中引入催化劑、捆扎物品的包裝繩等。

        圖4.43為借助中介物原理的運用。

        圖4.43 借助中介物原理的運用

        原理25.自服務(wù)

        (1)讓物體具有自補(bǔ)充、自恢復(fù)功能。如自補(bǔ)充飲水機(jī)、不倒翁玩具、汽車使用有修復(fù)缸體磨損作用的特種潤滑油等。

        (2)靈活運用廢棄的材料、能量與物質(zhì)。如自動噴灌的噴頭的擺動或回轉(zhuǎn)利用了水流的沖力、用食物和草等有機(jī)廢物做肥料等。

        圖4.44為自服務(wù)原理的運用。

        圖4.44 自服務(wù)原理的運用

        原理26.復(fù)制

        (1)用簡單、廉價的代用品替代復(fù)雜、高價、易損、不易獲得的物體。如虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)等。

        (2)用圖像替代實物,可以按一定比例放大或縮小圖像。如用衛(wèi)星相片測繪替代實地考察、由圖片測量實物尺寸、用B超觀察胚胎的生長等。

        (3)用紅外線或紫外線替代可見光拷貝。如利用紫外光誘殺蚊蠅、紅外報警器、門禁系統(tǒng)等。

        圖4.45為復(fù)制原理的運用。

        圖4.45 復(fù)制原理的運用

        原理27.廉價替代品

        用若干便宜的物體替代高價昂貴、耐久的物體,實現(xiàn)同樣的功能。如用廢鋼煉鋼,以減少鐵水用量、降低成本;用廢紙或破布或舊漁網(wǎng)等作為造紙原料;使用一次性的物品,如一次性的餐具等。

        圖4.46為廉價替代品原理的運用。

        圖4.46 廉價替代品原理的運用

        原理28.機(jī)械系統(tǒng)替代

        (1)用光學(xué)或視覺、聽覺、味覺、嗅覺系統(tǒng)替代機(jī)械系統(tǒng)。如洗手間用紅外感應(yīng)開關(guān)、用聲音柵欄替代實物柵欄(如用光電傳感器控制小動物進(jìn)出房間)、在天然氣中摻入難聞的氣味提示用戶燃?xì)庑孤?,從而替代機(jī)械或電子傳感器等。

        (2)使用與物體相互作用的電場、磁場、電磁場。如為混合兩種粉末,用電磁場替代機(jī)械震動使粉末混合均勻以及靜電除塵等。

        (3)用可變場替代恒定場、隨時間變化的可動場替代固定場、隨機(jī)場替代恒定場。如早期的通信系統(tǒng)用全方位檢測,而現(xiàn)在用特定發(fā)射方式的天線可以獲得更加詳細(xì)的信息等。

        (4)把場與場作用粒子組合使用。如鐵磁催化劑,用感應(yīng)的磁場加熱含磁粒子的物質(zhì),當(dāng)溫度超過居里點時,物質(zhì)變成順磁,不再吸收熱量,達(dá)到恒溫的目的等。

        圖4.47為機(jī)械系統(tǒng)替代原理的運用。

        圖4.47 機(jī)械系統(tǒng)替代原理的運用

        原理29.氣壓和液壓結(jié)構(gòu)

        將物體的固體部分用氣體或流體代替,如利用氣墊、液體靜壓、流體動壓產(chǎn)生緩沖功能;氣墊運動鞋,減少運動對足底的沖擊;減緩玻璃門開關(guān)速度的緩沖阻尼器;運輸易損物品時,經(jīng)常使用發(fā)泡材料保護(hù)等。

        原理30.柔性殼體或薄膜

        (1)使用有柔性的膜片或薄膜構(gòu)造改變已有的三維結(jié)構(gòu)。如在網(wǎng)球場地上采用充氣薄膜結(jié)構(gòu)作為冬季保護(hù)措施、農(nóng)業(yè)上使用塑料大棚種菜、外科手術(shù)用薄膜手套防止感染等。

        (2)使用柔性殼體或薄膜,使物體與環(huán)境隔離。如用薄膜將水和油分別儲藏、超市里包裹蔬菜和副食品的保鮮膜、野營時使用的帳篷等。

        圖4.48為柔性殼體或薄膜原理的運用。

        圖4.48 柔性殼體或薄膜原理的運用

        原理31.多孔材料

        (1)使物體變?yōu)槎嗫谆蚣尤攵嗫仔缘奈矬w。如泡沫金屬(在失重條件下,在液態(tài)的金屬中通以氣體,氣泡將既不“上浮”,也不“下沉”,均勻地分布在液態(tài)金屬中,凝固后就成為輕的像軟木塞似的泡沫鋼,用它做機(jī)翼,又輕又結(jié)實);座椅或沙發(fā)加上海綿墊后更加舒適;蜂窩煤、建筑非承重墻所用的空心磚等。

        (2)若物體已有多孔結(jié)構(gòu),利用孔結(jié)構(gòu)引入有用的物質(zhì)或功能。如用海綿儲存液態(tài)氮、用竹炭清潔室內(nèi)空氣、將氫存儲在多孔的納米管中達(dá)到容量大且安全的效果等。

        原理32.顏色改變

        (1)改變物體及其周圍環(huán)境的顏色。如在南極地區(qū)收集隕石、在暗室中使用安全燈做警戒色、使用隨溫度改變顏色的示溫漆測量室內(nèi)溫度等。

        (2)改變物體或過程及其周圍環(huán)境的透明度或可視性。如在半導(dǎo)體制作過程中加入有色材料的同時將不透明的物體變成透明的;使技術(shù)人員可以容易地控制制造過程、隨光線改變透明度的感光玻璃;確定溶液酸堿度的化學(xué)試紙等。

        (3)在難以看清物體或過程的情況下使用有色添加劑或發(fā)光物質(zhì)。如充電電池充電標(biāo)示、利用紫外光識別偽鈔、道路上施工工人的外衣可以在夜間發(fā)光等。

        (4)通過輻射加熱改變物體的熱輻射性。如在太陽能電池板上使用拋物面鏡提高能量收集等。

        圖4.49為顏色改變原理的運用。

        圖4.49 顏色改變原理的運用

        原理33.同質(zhì)性原理

        (1)把主要物體及與其相互作用的其他物體,用同一材料或特性相近的材料制成。如為減少化學(xué)反應(yīng),盡量使物體及包裝材料一致;以金剛石粉粒作為切割金剛石的工具,切割產(chǎn)生的粉末可以回收;登山鞋的鞋底盡量接近巖石的撒面粉硬度;用汽油去除衣物上的油漬;用泥土混合肥料做成的花盆等。

        原理34.拋棄或再生

        (1)采用溶解、蒸發(fā)等手段廢棄已完成其功能的零部件,或改造其機(jī)能。如膠囊藥物的可溶性外殼、火箭助推器在完成其作用后逐級分離拋棄等。

        (2)在工作過程中迅速補(bǔ)充消耗或減少的部分,或恢復(fù)其功能或形狀。如草坪剪草機(jī)的自銳系統(tǒng)、汽車發(fā)動機(jī)的自調(diào)節(jié)系統(tǒng)、自動鉛筆等。

        圖4.50為拋棄或再生原理的運用。

        圖4.50 拋棄或再生原理的運用

        原理35.物理或化學(xué)參數(shù)改變

        (1)改變物體的物理狀態(tài)。如制作酒心巧克力時,先將酒心冷凍,然后將其在熱巧克力中蘸一下;運輸石油氣時,不是用氣態(tài)而是將氣體液化以減少體積便于運輸?shù)取?/p>

        (2)改變物體的濃度和黏度。如用液態(tài)的洗手液代替固體肥皂,可以定量控制使用,減少浪費等。

        (3)改變物體的柔度。如洗衣柔順劑可以讓洗滌過的衣物更加柔軟和蓬松,也可以消除靜電;橡膠硫化可改變其彈性和耐用性等。

        (4)改變物體的溫度或體積。如燒制陶瓷、降低醫(yī)用標(biāo)本保存溫度以備后期解剖、烹飪食品(提高溫度來改變食品色、香、味)等。圖4.51為物理或化學(xué)參數(shù)改變原理的運用。

        圖4.51 物理或化學(xué)參數(shù)改變原理的運用

        原理36.相變

        (1)利用物質(zhì)相變時產(chǎn)生的某種效應(yīng)。如體積改變,吸熱或放熱會使水在固態(tài)時體積膨脹,可利用這一特性進(jìn)行定向無聲爆破。如相變儲能,即利用低峰谷電能加熱相變物質(zhì),使其吸收能量發(fā)生相變(如從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)),把電能儲存起來,在沒有電的時間里,又從液態(tài)恢復(fù)到固態(tài),并釋放出熱能。也可以或利用相變材料吸熱特性做成降溫服,即選擇合適的相變材料加入衣料中,將這些材料包裹在直徑平均500納米的微型膠囊內(nèi),放到衣物上,天氣炎熱時能將熱能吸收,而轉(zhuǎn)冷時能放熱,實現(xiàn)冬暖夏涼。又如用干冰所產(chǎn)生的二氧化碳蒸汽制造舞臺的煙霧效果等。

        原理37.熱膨脹

        (1)使用熱膨脹或冷/熱收縮材料。如醫(yī)用溫度計就是利用水銀的熱脹冷縮特性進(jìn)行溫度提示的;當(dāng)辦公樓內(nèi)起火時,自動噴淋系統(tǒng)頂端裝有乙醚的玻璃頂針就會因受熱而脹裂,讓水自動噴出等。

        (2)組合使用不同熱膨脹系數(shù)的材料。如熱敏開關(guān)利用不同材料對溫度的敏感度控溫(兩條粘在一起的金屬片,由于兩片金屬的熱膨脹系數(shù)不同,對溫度的敏感程度也不一樣,溫度改變時會發(fā)生彎曲,從而實現(xiàn)溫度控制),又如記憶合金可以在一定的溫度下恢復(fù)到“原始狀態(tài)”等。

        圖4.52為熱膨脹原理的運用。

        圖4.52 熱膨脹原理的運用

        原理38.強(qiáng)氧化劑

        (1)用富氧(濃縮)空氣替代普通空氣。如為持久在水下呼吸,水中呼吸器中儲存了濃縮空氣。又如火箭的液體燃料就是液態(tài)氧等材料等。

        (2)用純氧替代空氣。如用純氧——乙炔法進(jìn)行更高溫度的切割金屬、用高壓純氧殺滅傷口的(厭氧)細(xì)菌、用高壓氧艙治療煤氣中毒等。

        (3)將空氣或氧氣中的物質(zhì)用電離放射線處理,使用離子化氧氣。如使用離子空氣清新機(jī)等。

        (4)用臭氧替代離子化氧氣。如把臭氧溶于水中去除船體上的有機(jī)污染物、殺菌洗衣機(jī)等。

        圖4.53為強(qiáng)氧化劑原理的運用。

        圖4.53 強(qiáng)氧化劑原理的運用

        原理39.惰性環(huán)境

        (1)用惰性環(huán)境替代通常的環(huán)境。如用氬氣等惰性氣體填充燈泡,以延長燈絲的使用壽命;又如在汽車輪胎中充氮氣,以提高輪胎行駛的穩(wěn)定性和舒適性等。

        (2)在物體中添加惰性或中性添加劑。如添加泡沫吸收聲振動、高保真音響等。

        (3)使用真空環(huán)境。如白熾燈泡、真空包裝食品延長儲存期、利用抽真空原理來做吸塵器、利用太空的高真空和強(qiáng)輻射來實現(xiàn)生物變異和基因變異等。

        圖4.54為惰性環(huán)境原理的運用。

        圖4.54 惰性環(huán)境原理的運用

        原理40.復(fù)合材料

        (1)用復(fù)合材料替代均質(zhì)材料。如混紡地毯有良好的阻燃性能、使用鋁塑復(fù)合管來做暖氣管道、用石英玻璃纖維來制作耐熱防火材料(如防火服、隔熱材料)、玻璃纖維制成的沖浪板比木質(zhì)板更輕、更靈活、更易于制成各種形狀等。

        (2)加入某種材料讓其形成復(fù)合材料特性。如硬/軟/硬的多涂層改善涂料的抗腐蝕性、澆注混凝土?xí)r加入鋼筋形成鋼筋混凝土、用植物纖維與廢塑料制成的復(fù)合材料可替代木制產(chǎn)品做托盤和包裝箱等。

        圖4.55為復(fù)合材料原理的運用。

        圖4.55 復(fù)合材料原理的運用

        發(fā)明就是克服矛盾,而克服矛盾的常用原理即本節(jié)論述的40個創(chuàng)新原理。設(shè)計者一旦掌握了這40個創(chuàng)新原理,就可以大大提高發(fā)明的效率、縮短發(fā)明的周期,并使發(fā)明過程更具有可預(yù)見性。

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