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40个发明原理演示幻灯片
作者:大赢家电玩 - 2020-10-25 13:59-

  这件衣服的额外的功能? Wi-Fi Detecting Shirt BEA Confidential. 1 这是什么? BEA Confidential. 2 注 射 器 40个发明原理 培训中心 王 兵 阿奇舒勒对大量的专利进行了研究、分析 和总结,提炼出了TRIZ中最重要的、具有 普遍用途的这40个发明原理,原理是获得 矛盾解所应遵循的一般规律,是建立在对 上百万的专利分析的基础上,蕴涵了人类 发明创新所遵循的共性原理,是TRIZ理论 的基础内容。实践证明,这40条创新原理, 是行之有效的创新方法,比较容易学习和 掌握。 BEA Confidential. 4 TRIZ主要研究技术与物理两种矛盾。技术 矛盾是指两个参数之间的矛盾,即由于系 统本身某一部分的影响,所需要的状态不 能达到。物理矛盾是指一个物体对同一参 数有相反的需求。TRIZ引导设计者挑选能 解决特定矛盾的原理,其前提是要按标准 参数确定矛盾,然后利用48×48条标准矛 盾和40条发明创造原理解决矛盾。 BEA Confidential. 5 40个创新原理 1 分割 2 抽取 3 局部质量 4 增加不对称性 5 组合、合并 6 多用性 7 嵌套 8 重量补偿 9 预先反作用 10 预先作用 11 事先防范 21 减少有害作用时间 12 等势 22 变害为利 13 反向作用 23 反馈 14 曲率增加 24 借助中介物 15 动态特性 16 未达到或过度的 作用 17 一维变多维 25 自服务 26 复制 27 廉价替代品 18 机械振动 28 机械系统替代 19 周期性动作 29 气压或液压结构 20 有效作用的连续 性 30 柔性壳体或薄膜 31 多孔材料 32 改变颜色、拟态 33 同质性 34 抛弃或再生 35 物理或化学参数变化 36 相变 37 热膨胀 38 加速氧化 39 惰性环境 40 复合材料 BEA Confidential. 6 6 使用几率排行前十名的发明原理 排名 原理及其编码 排名 原理及其编码 1 状态和参数变化原理(35) 6 动态化原理(15) 2 预先作用原理(10) 7 周期性动作原理(19) 3 分割原理(01) 4 替换机械系统原理(28) 5 抽出原理(02) 8 振动原理(18) 9 变换颜色原理(32) 10 反向作用原理(13) BEA Confidential. 7 7 35状态和参数变化原理 8 BEA Confidential. 8 A改变物体的物理状态 利用物体相态转换所产 为增强有效功能,将物体在固态、液态、气态、位置、动静状态等各项物理状态方 面 (如:体积的变化、热的释放或 进行转换 ? 现代应用实例: 将气体液化,以减小 体积便于运输 液态水变成了像白粉一样的固体水 将水固化,便于运输 BEA Confidential. 9 高效 9 实例:纳米技术应用 纳米(nanometer)是极微小的尺寸1纳米(nm)=10亿分之1米(m)=10-9米(m) 人的一根头髮的直径约为20,000~50,000纳米。 纳米技术就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。当物质颗粒小到纳米量级后,这种物质就可 以被称为纳米材料。 普通服装 带纳米涂层的服装 耐脏,耐水淋 BEA Confidential. 10 有纳米涂层与无纳米涂 层的比较: 1、水散布瓷砖表面;水 自动结成水珠。 2、赃物与水粘附在瓷砖 表面;赃物难以粘附在瓷 砖表面。 3、强力化学或机械清洗 才能清洁表面;稍微擦洗 即能使表面清洁 10 B改变物体的浓度或密度 固体肥皂 洗手液 用液态的洗手液代替固体肥皂 洁净效应更好,且可以定量控制使用,减少浪费 11 BEA Confidential. 11 C改变物体的柔性(或灵活性)程度 跳水运动员在训练期 间,自跳台跳入水池 发生错误时,教练在 运动员落水的区域接 通压缩空气的脉冲, 在这种情况下水起泡 沫,变得非常柔软, 避免了运动员受伤。 对橡胶进行硫化处理, 以改变其柔性和使用 的耐久性。 内部装有簧片的流体定量调节器 通过调整簧片间距来控制流量 12 BEA Confidential. 12 D改变物体的温度或体积 将温度升高到居里点,铁磁体改变成顺磁体 烹饪 改变物体的烹饪温度会改变食品的色、 香、味 13 BEA Confidential. 13 E改变压力 爆米花和硬果脱壳技术 14 BEA Confidential. 14 10预先作用原理 15 BEA Confidential. 15 A预先部分或全部完成物体所需的作用 将产品所需的后置处理动作,事先就全部或部分地完成它。 不干胶粘贴 (预先将塑料带粘上胶制成 “胶带纸”,到时可随用随扯) 为了解决铁道枕木易于腐朽的问题, 预先給树木刷上渗透漆 16 BEA Confidential. 16 B预置物体,一旦需要时能及时地从最方便的位置使其发挥作用 预先将产品运作所需的对象,内建在产品里,以便将来使用时,可以立即发 生作用。 石 石膏 膏 绷 绷带 带 管 管子 子 预先在 停车场安置的 咪表预付 费系统,可以驾车随到随用 锯 锯片 片 打石膏时预置锯片可从石 膏模里面直接切割出来, 而不用担心从外面切割进 去,会伤到皮肤肌肉组织。 17 BEA Confidential. 17 01分割(分离) 18 BEA Confidential. 18 A将一个物体分割成几个独立的部分 现代应用实例:为垃圾的回收分门别类地设置多个不同的回收箱。 大货车分割成独立的 车头与车厢 发射中的M270和正在爆裂的M270子母弹 19 BEA Confidential. 19 B将物体分成可拆卸的几部分 将物体分成可拆卸的几个部分,可以让使用者搬运方便,并能视空间与各 人喜好,重新结合成不同的形状 临时交通灯的电杆 是由可以折叠的部 分组成,以便运输 和安装。 BEA Confidential. 20 组合音响 20 C提高物体的分割程度 如果产品本身,已经利用分割的原则来设计,那么就把它再分割成更细或更 小的单位。 玻璃 熔化锡 玻璃生产线 BEA Confidential. 21 活动百叶窗取代代整幅 大窗帘,提高分割程度, 使用更加灵活 21 28替换机械系统原理 22 BEA Confidential. 22 A用刺激感官系统(光学、声学、味觉、 嗅觉)替代机械系统 将一般挂于壁上的机 械式时钟改为用光学 方式通过墙上的投影 来获得时间的信息时 钟的安装高度与位置 将不受限制 利用光学控制 利用嗅觉控制 在钻探用的钻 头上带极浓的 气味物质,一 旦钻头遭到磨 损,就会散发 出气味,以告 诫人们需要换 钻头了 利用声学控制 通过话筒 的声音来 控制整个 抛光过程。 BEA Confidential. 23 利用热学控制 用电热器加 热金属棒, 使显微镜下 的物质在热 学的控制下 进行微量运 动 23 B采用电场、磁场和电磁场与物体进行相互作用 为混合两种金属粉末,用电磁场替代机械震动搅拌,能使两种粉末混合得更为均匀; 玩具警犬在众多的棍之中 突然停在一个棍前汪汪直叫 (利用铁磁效应) 24 BEA Confidential. 24 C场的替代:用可变场代替恒定场;用随时间变化的场代替定时场;用有组织 结构的场代替随机场 现代应用实例: 用特定发射方式的天线替代早期全方位检测的通讯系统; 将金属熔融蒸发并在电磁场作用下,使金属定向喷涂到塑料表面。 磁共振成像仪(MRI) 25 BEA Confidential. 25 D将磁场和强磁性的铁磁粒子组合使用 现代应用实例: 磁流变和电流变流体的应用; 在熔化的金属表面生产玻璃 电磁搅拌形成的曲面使熔化的金属表面呈波浪状花纹 26 BEA Confidential. 26 02抽出原理 27 BEA Confidential. 27 A抽出物质中的“负面部分”或不需要的属 性 将物质中不需要的部分或有妨碍的性质抽取出来 耳机式无线电话 将「手持」 和受干扰的「电话线」抽 离出来。 BEA Confidential. 28 避雷针 28 B抽取物质中必要的、有用的部分或需要的属性 只将产品本身最必要的部分、零件、或者属性抽取出来。 专为儿童、老人所设 计的三、四键手机 光纤照明 29 BEA Confidential. 29 15动态性原理 BEA Confidential. 30 A改变物体或外部环境,使作用在任何阶段,均能达到 最佳性能 产品的某些关键或特征零件,设计成可以调整与改变大小、 形状,使得产品不管在什么情况下,都可以依照需要运作。 灵活的 铁窗,摇身一变成 户外电梯,在 紧急时成为 一部救援逃生设备 可调节直径的电焊条以适应变化的 焊缝宽度,始终保持焊接质量 31 BEA Confidential. 31 B将一物体分成彼此能相对改变位置 的几个部分 将产品的某些固定式关节,利用改变机构的方式,使部分 变成是可动式。 液压钢筒 前支架 后支架 机器人的 底座,设计成两节式的多 轮胎形式,不仅可以配合地形凹凸 做调整,多数量轮胎的 设计,更可 以拥有更佳的 抓地力 适应于崎岖路面的货车卡车将车 头与车身分成两节,利用压力杆 控制车头与车身的距离使其符合 地形变化 32 BEA Confidential. 32 C将刚性不活动的物体变为可活动的、可 移动的或具有可自适性的 胃镜和结肠镜:医疗检查所使用的 柔 软的 结构形式,可以适应任意调节。 像花一样会绽放的灯 从花朵的开放过程汲取灵感, 开灯时,随着灯的热量不断散 发,灯的“花瓣”会慢慢张开。 33 BEA Confidential. 33 18振动原 理 BEA Confidential. 34 A使物体处于振动状态 利用振动的方式达到增强所需要的效果 ,可以解决时间、能量和 物质的浪费等问题。 微波炉 微波使食物内的极性分子(如水、脂、 混凝土振动器 蛋白质、糖等)以每秒 24.5 亿次的极高 速振动。并由振动所引起的摩擦使食物 内部产生高热,将食物烹熟。 BEA Confidential. 35 35 B对有振动的物体,提高其振动频率直至超声频率 改变振动的频率并且提高成超声波振动,例如超声波的眼镜清 洗机。 机械零件在超音速振动的用液体中得到清洗 36 BEA Confidential. 36 C利用物体的共振频率 利用共振的频率产生共鸣,产生振动 Philips 的期超声波电动牙刷, 利用强力的 摆动速度,透过 流体动力来清洁牙齿,每分 钟可达31,000 转,利用共振 的原理,创造出动态流体强 力清洁作用 37 BEA Confidential. 37 D用压电振动替代机械振动 利用电的方式产生振动,藉此方式取代机械式的振动 石英表:石英晶体机芯通过震荡驱动 38 BEA Confidential. 38 E使用超声波和电磁场振荡耦合 驱虫器 同时具有超声波和电磁场功能,效果更好 39 BEA Confidential. 39 32变换颜色原理 40 BEA Confidential. 40 A改变物体或周围环境的颜色 改变颜色,可以让产品本身与环境的差别更明显 ,让某些部 件令人醒目 烹饪锅:当到达最适合料理的 温度时,红色圆点的图案就 会消失,以帮助使用者掌握 好最佳的烹饪火候 感温变色的汤匙当匙内食物温 度超高40oC时,弹性体会自动 变成白色,显示食物过烫。 41 BEA Confidential. 41 B改变难以观察的物体或过程的透明度,以提高可 视性 改变产品的透明度,可以从外面更明显看到内部的零件及其运作状况。 苹果iMAC 计算机,将主机壳 (亦是屏幕外壳)变成半透明, 可以清楚看到内部机件的运作 状况以及零件位置 BEA Confidential. 42 绷带用透明物质做成, 以便随时能观察到伤口 变化情况 42 C引入有色附加物来提高观察物体或其作用过 程的可视性 在对象中加入有色的材料以便观察,或者使用有色添加剂,藉以观察物体的运作过程。 在炼钢炉前使用彩色水帘,使炼钢工人在 观察钢水熔炼情况时免遭紫外线 BEA Confidential. 43 D如果已经使用了颜色添加剂,则可借助于发光迹线来 追踪物质 如果加了添加剂还是无法观察清楚,那么就利用荧光的追踪剂或者其 它不同于原先的添加剂。 验钞机 44 BEA Confidential. 44 13反向作用原理 45 BEA Confidential. 45 A不以常规的方式作用,而是用相反的方式作用来 替代 现代应用实例: 采用冷却内置件的方法,使两个套紧的物体分离,而不是用加热外层的物体。 过滤器 要在直径1米,高2米的玻璃柱上加 工成千上万个均匀的细孔。 BEA Confidential. 46 51 从 1901年的“吹尘器到“吸” 尘器(赫伯布斯) 46 B把物体 上下位置(或过程)翻转或倒置 观赏海底浮艇:与一般游艇设计上下颠倒的 把透明的 船舱设计在下面,使旅客可以 下到底下的 船舱,观赏海底世界 BEA Confidential. 47 将锅盖安装上电炉装置,让 原本食物需要翻面煎烤,现在 则不再需要 47 C把通常活动部分变为不活动的,把通常不活动的部分 变为活动的 现代应用实例: 铁水槽 “游泳跑步机” (2.6 X 5.2) 水在动,而游泳者相对 变成在原地不动 零件放置台 铸造大型薄壁零件装置 按常规,铸件是处于静止状态, 当铸造大型薄壁铸件时,让装 有铁水的浇杯静止,而让装有 铸型的工作台运动。 BEA Confidential. 48 跑步机本身的道路在 移动,运动者则相对 变成在原地不动 48 03局部特性原理 49 BEA Confidential. 49 A将物体(或外部环境、外部作用)由同类结构变成异类结 构 USB接口 腿部残疾人的鞋 (高度不一样) 凸轮机构 50 BEA Confidential. 50 B使物体的不同部分具有不同功能 现代应用实例: 尘土过滤器 内层过滤器(进一步过滤孔稍小) 带多种常用工具 外层过滤器(初过滤孔稍大) 的瑞士军刀 BEA Confidential. 51 计算机键盘 51 C物体的各部分都处于最有利于 执行工作的条件下 现代应用实例: 太阳能硅电池随动装置,用以获取太阳的最好照射 超声波钻孔机 为降低温度,核心部分用导热材料, 外围部分用耐磨材料 工具箱 52 BEA Confidential. 52 04不对称性原理 55 BEA Confidential. 55 A将物体的形状由对称变为不对称 现代应用实例: 在搅拌容器中,使用不对称形的搅拌叶片; 电插头 (引入形状不对称用于吸引人们的注 意来防止不正确的使用) NOKIA 5220XM 56 BEA Confidential. 56 B已经是不对称形状的物体,进一步加大其不对 称的程度 现代应用实例: 底部呈斜面的液化气罐 一旦燃气快用完时, 燃气罐会自动发生倾斜 电力冶炼炉 电极非对称地置于炉中,以方便 矿石的送入和金属溶液的流出 57 BEA Confidential. 57 05组合原理 58 BEA Confidential. 58 A在空间上将同类的或相邻的或辅助的操作物体 组合在一起 现代应用实例: 将多层玻璃用水粘合在一起,便于磨削加工; 组合音响设备(收音机、CD、磁带等) 水陆两用汽车; 集成电路板上的多个电子芯片 59 BEA Confidential. 59 B将时间上相同的或相近的或辅助的操作物体组 合在一起 现代应用实例: 利用生物芯片可同时化验多项血液指标; 摄影机在拍摄影象时同时录音; 计算机反病毒软件在扫描病毒的同时完成隔离、杀毒、移动/复制文件等操作。 冷热水混和龙头; BEA Confidential. 60 坑道里装有喷嘴的掘进器 将热蒸汽喷向冻土以便采掘 60 06多功能原理 61 BEA Confidential. 61 使一物体具有能替代其它物体的多项功能 现代应用实例: 多用途可折叠沙发床; 带有圆珠笔的教鞭; 具有扫描、传真和复印功能的打印机; 带电击器的手电筒; 便携水壶的盖子同时也是水杯。 门铃和烟气报警器组合 BEA Confidential. 62 牙刷的把柄内装牙膏 62 07嵌套 63 BEA Confidential. 63 A把一个物体嵌入第二个物体,然后将这两个物体再嵌入第三个物, 依此类推 现代应用实例: 伸缩式天线; 液压起重; 伸缩式钓鱼杆; 俄罗斯套娃 悬浮式储油箱 可同时存储不同型号的原油 64 BEA Confidential. 64 B使一物体穿过另一物体的空腔 现代应用实例: 手机书写笔(平时插入机体上专用的孔中); 汽车平台上的起重机的伸缩起重臂。 折刀和可伸缩刀; 滑行门/推拉门 BEA Confidential. 65 教鞭笔 65 08反重力原理 66 BEA Confidential. 66 A将物体与另一具有升力的物体组合,来补偿物 体的重量 现代应用实例: 气球、降落伞、飞艇、船、潜水艇等。 救生圈 用氦气球悬挂广告条幅 67 BEA Confidential. 67 B利用外部环境(空气动力或流体动力或其它力)来补 偿物体的重量 现代应用实例: 在月球车轮胎里设置球形重物,用以降低月球车的重心,保持月球车的稳定性。 轮船 (应用水上浮力承载重物) 68 BEA Confidential. 68 浮式船坞 浮式船坞 BEA Confidential. 69 大型船坞装着潜艇 69 09预先反作用 70 BEA Confidential. 70 A按需要完成的作用预先完成反作用 针对需要完成的作用而可能出现的不利因素,预先施加反作用,用以防范其不 利因素的产生。 现代应用实例: 在建造铁道时,在铁 道路基转弯处,向转弯产生 离心力方向的一侧倾斜。 内有波纹层的包装箱纸板 在制作时使其波纹层和表面层反向弯曲,当 胶水干燥后,纸板即可达到平直状态 71 BEA Confidential. 71 B对处于受拉伸状态的物体,给予预先施加 压力 在灌注混凝土之前,对钢筋施加应力 72 BEA Confidential. 72 11预置防范 73 BEA Confidential. 73 对可靠性较低的物体预置紧急防范措施 现代应用实例: 图书中的防盗磁卡; 汽车安全气囊; 码头边上的防撞轮胎; 电闸盒里的保险丝。 备用降落伞 应急楼梯/防火通道 74 BEA Confidential. 74 12等势 75 BEA Confidential. 75 改变工作条件,减少物体的提升或下降 现代应用实例: 三峡大坝的水闸利用注水系统调整水位差; 方便轮椅通行的无障碍通道; 为方便汽车维修设置的地槽; 工厂中自动运料小车 与操作台同高的传送带 运送大型预制混凝土管的卡车 带轮子的“车臂”穿过管子使它稍 离地面,即可起运 76 BEA Confidential. 76 14曲面化原理 77 BEA Confidential. 77 A将直线或平面变成曲线或曲面,将立方形结构变成球形结构 现代应用实例:莫比乌斯环;在建筑上使用弧形、拱形代替直线形 飞机场上的圆形跑道有无限的长度 BEA Confidential. 78 转动的实验室桌 (变直线 B利用柱状、球状和螺旋状的结构 现代应用实例: 圆珠笔和钢笔的球形笔尖,使书写流畅; 安装在不同高度的机床之间进行零件自动升降传送装置是按一定的角度以螺旋状的形式工作,以便消除零件 传送过程中产生的加速 转椅 底部安装球形轮,以利移动 犁头由刀片式改为滚筒式 使工作效率提高1倍 79 BEA Confidential. 79 C将线性运动变成回转运动利用其产生的离心力 现代应用实例: 为提高耐磨性,点焊电极制成旋转滚轮的形式。 洗衣机 (通过高速旋转,产生离心 力来去除衣物上的水分) BEA Confidential. 80 油井架装有80~90米的转轮 80 16不足或过度作用 BEA Confidential. 81 当所期望的效果难以百分之百实现时,则完成“稍 少 于”或“稍多于” 期望的效果,以使问题简化 现代应用实例: 打磨地面时,先在缝隙处抹上过量的填充物; 设计电参数留有适当的安全富裕量; 处理前 处理后 离子切割 用化学试剂攻击冰雹 (不足作用) 等离子弧发出过度的火苗, 以保证完全切割 (过度超额作用) 82 BEA Confidential. 82 17多维化原理 83 BEA Confidential. 83 A将物体由一维变为二维或由二维变为三维空间的运 动 现代应用实例: 五轴铣床可准确完成三维复杂曲面的切削过程; 螺旋梯 可以减少占用空间 84 BEA Confidential. 84 B利用多层结构替代单层结构 现代应用实例: 多层汽车库; 位于商业大厅多层仓库货架; 多层集成电路; 组合音响 85 BEA Confidential. 85 C将物体倾斜或侧向放置 现代应用实例: 可以倾斜的垃圾自动卸载车; 绘图桌:工作面可变倾斜 86 BEA Confidential. 86 D利用物体所提供面的反面 现代应用实例: 在集成电路板的两面都安装电子元件; 在树下放置反射镜 提高对太阳光的利 用(增加光合作用) 87 BEA Confidential. 87 E利用落在临近面上的光流,或落在现有 面的反面上的光流 \ 用太阳光提高暖房 的温度 88 BEA Confidential. 88 20有效连续作用 89 BEA Confidential. 89 A使组成物体的各个部分均能连续保持在满负荷状态下运 行 现代应用实例: 汽车在路口停车时,高速飞轮储存能量,使发动机得以补充能量,发动机在较低的功率 下工作; 焊接机的焊头做成轮状,用 旋转运动代替往复运动,以 使达到持续作业 容器 焊料 感应加热器 轮状焊头 90 BEA Confidential. 90 B不间断地作用,消除间歇和中断 现代应用实例: 工厂里的倒班制; 半波整流电路变成全波整流电路; 点阵打印机或喷墨打印机 (打印机头在回程中也执行打印) 91 BEA Confidential. 91 21急速作用原理 92 BEA Confidential. 92 在极高速下进行作用过程或某些阶段 瞬间高速作用,使作用过程中可能产生的危险或有害影响降 至最小。 现代应用实例: 快速切断管子,以至使管子来不及产生变形。 快速通过有辐射源的区域; 急火快勺炒菜。 用X射线拍骨片; 锻造 (锻锤高速落下) 照相用闪光灯 93 BEA Confidential. 93 22变害为益 94 BEA Confidential. 94 A利用有害的因素,获得有益的效果 现代应用实例:利用垃圾发电 废纸 当原油通过管道时会在管道内壁留下沉积物; 当酸性液体通过管道时会腐蚀管道内壁; 让原油和酸性液体轮流从管道通过,能始终保持管道光洁 BEA Confidential. 95 纸制家具 95 B将物体的有害因素与另一有害因素结合,用以消除物体所存在 的有害作用 现代应用实例: 发电厂用炉灰的碱性中和废水的酸性 潜水中用氮氧混合气体 (防止单独使用纯氧会使人昏迷或中毒) BEA Confidential. 96 在炸毁旧房子前,为降低震害, 先在周围挖一道深沟,振动波 达到深沟时,即会反射回来从 而抵消冲击波 96 C加大有害因素的程度,使之不再有害 现代应用实例: 建立防火隔离带 (当森林灭火时,为控制野火的蔓延,在野火推进的前方,预先 用火烧掉一部分草木,以形成隔离带来防止森林大火蔓延) 97 BEA Confidential. 97 23反馈 98 BEA Confidential. 98 A引入反馈 通过反馈来控制物质性能 现代应用实例: 利用温控器控制空调机的启闭; 利用声控器控制楼道灯的开启; 自动浇注电炉根据金属液温度控制电炉输入 功率。 BEA Confidential. 99 声控喷泉 99 B若反馈已存在,则改变反馈方式、控制反馈信号的大 小或灵敏度 现代应用实例: 电饭煲根据食物的成熟度来自动加温或断电。 在机场5英里范围內,改变自动驾驶仪的灵敏度。 根据环境的亮度自行控制路灯系统 100 BEA Confidential. 100 24中介原 理 BEA Confidential. 101 101 A利用中介物体来转移和传递作用 现代应用实例: 机加工中钻孔时用于为钻头或丝锥定位的导套; 装配 (保护产品) BEA Confidential. 102 弹琴用的拨子 102 B将物体和另一个容易去除的物体暂时组合在一 起 现代应用实例: 化学反应中引入催化剂;失蜡浇铸法中的腊模; 托盘 铺设钢轨 BEA Confidential. 103 圆卸铺 形的设 便半钢 于圆轨 滚形时 动磁, 而铁在 减插钢 轻入轨 劳器的 动,两 强使边 度钢各 轨装 因两 暂个 时极 变易 成装 103 25自服务 BEA Confidential. 104 104 A让物体服务于自我,具有自补充、自修复功能 现代应用实例: 汽车使用有修复缸体磨损作用的特种润滑油; 不倒翁玩具; 自补充饮水机 高寒地区高压电线米安一个铁氧体环,利用铁磁性材料的 居里点,当气温低于0℃时能自动感应发热105 BEA Confidential. 105 B利用废弃的物质资源及能源 现代应用实例: 食物、麦秸、草等有机废物直接填埋作为下一季的肥料; 利用了水流的冲力使喷灌用的喷头自动摆动或旋转,; 利用热电厂余热供暖; 永不磨损的擦刮器 加大擦刮器和传送带之间的间隙让 松散物质上的粉粒掉落在擦刮器上, 从而减少空隙而起到擦刮作用 BEA Confidential. 106 重力 混凝土 坝体 砂、石 锥形混凝土坝体 地震时落下的沙石对坝体 起到自我保护作用 106 26复制 BEA Confidential. 107 107 A用简易的和廉价的复制品替代复杂的、不便 于操作的、不容易获得的或易损、易碎、昂贵 的物体 现代应用实例: 看电视实况转播替代去现场观看; 用唱片、录音磁带、MP3或看光盘替代去音乐厅; 虚拟训练系统 BEA Confidential. 108 108 B用按比例放大或缩小的影像(光学复制品)来替代实物 现代应用实例: 用卫星相片测绘替代实地考察,如地图是地形地貌的纸面复制; 通过拍照来测量和计算铁路货车上的大圆木 BEA Confidential. 109 109 C如果可见光复制品已被采用,可转向用红外或 紫外线光的复制品 现代应用实例: 红外报警/门禁系统; 集成电路制作的紫外重复曝光照相机。 利用紫外光诱杀蚊蝇 110 BEA Confidential. 110 27一次性用品替代 BEA Confidential. 111 111 用廉价的物体替代昂贵的物体,在某些性能上稍 作些让步 现代应用实例: 一次性尿布 一次性使用针头 替代木棍的纸棍火柴 一次性的茶具 BEA Confidential. 112 112 29气压与液压结构原理 BEA Confidential. 113 113 将物体的固体部件用气体或液体的部件替代 用气体或液体的部件替代物体的固体部件,为的是利用气体或液体的膨胀或静压缓冲功能。 现代应用实例: 采矿坑道中替代木支架的可伸缩液压支架; 用于建立展厅临时建筑的气囊 用于建睡垫、按摩垫的液压充注的气囊 拨火罐 减少运动对足底的冲击的气垫运动鞋 汽车中的安全气囊 114 BEA Confidential. 114 30柔性壳体或薄膜结构替代 BEA Confidential. 115 115 A用柔性壳体或薄膜结构替代传统结构 现代应用实例: 农业上使用塑料种菜大棚 柔性计算机键盘 携带方便,高低温不变形,静 音设计,体积小,色彩艳丽 116 BEA Confidential. 116 B使用柔性壳体或薄膜将物体与外部环境隔离 现代应用实例: 透明医用薄膜胶带,在包扎好 的情况下也能方便地观察伤口; 超市里包裹蔬菜和副食品的保 鲜膜。 用比乒乓球还小的漂浮的球覆盖在 油库中的油面防止油被蒸发 BEA Confidential. 117 117 31多孔物质原理 BEA Confidential. 118 118 A给物体加孔或加入(或涂上)辅助的多孔物质 现代应用实例: 滑动轴承、涡轮叶片等用多孔材料制造,是为了强制填充润滑或冷却物质。 为防止表面沾染硬物或杂质,物体 壁用有孔物制作以便将特殊液体随 孔泵出,清除表面杂质 119 BEA Confidential. 119 B若一物体已是多孔的,则利用这些孔预先引入 有用的物质 现代应用实例: 竹纤维,其纤维横截面布满了椭圆形的孔隙,可以在瞬间吸收并蒸发大量的水分,人称竹纤 维为会呼吸的、绿色环保的纺织面料。 为在液态金属中加入添加剂 将浸透添加剂的砖块放入液态金属的方 法 BEA Confidential. 120 用药棉沾药水擦伤口 120 33同质化原理 BEA Confidential. 121 121 将一物体及与其相互作用的其它物体采用同一材料或具有相同 性质的材料制成 现代应用实例: 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 陶瓷表面 熔化的金属 用金刚石制造 振动杆 切割钻石的工具 (以金刚石粉粒作为切 割金刚石的工具,切割 振动杆与熔化 的钢水同质 产生的粉末可以回收) 122 BEA Confidential. 122 34自弃与再生原理 BEA Confidential. 123 123 A物体中已经完成功能和无用的部分自动消失,或在工作过程中自动改变 现代应用实例: 用冰块做夯土筑坝模板,完工后,冰块融化(干冰升华)只剩下土坝。 瑞典公司生产的可自动化解环保瓶 胶囊药物的外壳自行溶化 微型弹簧的制造(将弹簧绕在被冻洁的弹 簧芯上,而后,将芯熔化) BEA Confidential. 124 124 B在工作过程中消耗或减少的部分自动再生 现代应用实例: 自动铅笔 BEA Confidential. 125 125 36相变原理 BEA Confidential. 126 126 利用物体相变时产生的效应 (如:物体体积的变化、热的释放或吸收等) 利用物体相变时产生的效应来实现某种有效功能 现代应用实例: 预先冻好的冰块放入便携式容器内,用于短期保存所携带的物品处于冷却状 态 电冰箱 BEA Confidential. 127 127 提高降温防护服的防护效果 (美国专利: 6,185,742) 工程背景: 保护焊工,炼钢工的低导热材料防护服在短时间内的效果很好。很快, 衣服内外的温度达到平衡。 BEA Confidential. 128 128 提高降温防护服的防护效果 小隔室壁 降温防护服 小隔室壁 降温防护服 固相会熔化 的材料 袋子 固相会熔 化的材料 会熔化的材料 已经熔化了 袋子 防护服的外表面插入充有可融化材料14烷和16烷的混合物,融点在10~16摄氏度 之间。使用前,降温衫需冷却到零摄氏度以下,以便混合物变成固相,使相变时产 生吸热 BEA Confidential. 129 37热膨胀 BEA Confidential. 130 130 A使用热膨胀或冷/热收缩物质(或材料) 改变温度,利用一物质(或材料)的热胀冷缩实现功能或完成某一操作 现代应用实例: 装配双环钢件时,将外环升温膨胀,再将两环装配,待恢复常温后内外环就紧紧装配在一起了; 随温度的变化启闭暖房的通风窗 BEA Confidential. 131 温度计的指针随室外温度的 变化上升或下降 131 B组合使用具有不同热膨胀系数的物质 现代应用实例: 在轴承中由热膨胀产生的 空隙,可以由两种具有不 同膨胀系数的金属做成锥 形体来调整 热敏开关(由于两片金属的热膨胀 系数不同,对温度的敏感程度也不 一样,温度改变时会发生弯曲,从 而实现温度控制) BEA Confidential. 132 132 38强氧化原理 BEA Confidential. 133 133 A用富氧替代普通空气 现代应用实例:高炉富氧送风可以提高铁的产量 空气 空气通过有孔管道输入,用以增强水的净化 BEA Confidential. 134 为持久在水下呼吸,水下 呼吸器中储存压缩空气 134 B用纯氧替代富氧 现代应用实例:使用纯氧-乙炔气进行更高温度的切割。 矿 石 氧 气 废气 用高压纯氧杀灭伤口细菌 BEA Confidential. 135 铸铁时,在炼铁炉中加入纯氧 135 C使用离子化氧代替纯氧 空气或氧气经电离放射处理产生离子化氧气 现代应用实例: 空气过滤器通过电离空气来捕获污染物; 在化学试验中使用离子化气体加速化学反应; 离子电弧切割机 BEA Confidential. 136 136 D使用臭氧替代离子化氧 现代应用实例: 臭氧溶于水中去除船体上 的有机污染物。 在臭氧介质中进行制备纯 铁铂的过程,强烈的氧化 可以提高铁铂的纯度。 搅拌器 臭氧 燃料 在潜水艇压缩舱的发动机中用臭氧做氧 化剂,可使燃料得到充分燃烧 BEA Confidential. 137 137 39惰性介质原理 BEA Confidential. 138 138 A用惰性气体环境替代通常环境 现代应用实例: 为防止焊缝的氧化,将 一惰性气体罩在电弧上 霓虹灯为防止灯丝氧化 用氩气等惰性气体填充灯泡 139 BEA Confidential. 139 B将中性或惰性气体与一物体结合 现代应用实例: 为了提高储藏棉花的可靠性,防止棉花在运输和存储过程中发生燃烧,将棉花用惰性气体处 理. 氮气 为防止腐蚀,在大型轮船的所有 内部空间均被充上氮气 用泡沫隔离空气灭火 BEA Confidential. 140 140 C利用真空环境 现代应用实例: 真空蒸汽淀积喷涂 真空离子合金 真空包装食品,延长储存期 BEA Confidential. 141 141 40复合材料原理 BEA Confidential. 142 142 使用复合物质替代单一同种材料 现代应用实例: 复合的环氧树脂\碳素纤维高尔夫球杆、更轻、 强度更好,更具有韧性 图像由磁性墨水形成 内层夹有波纹纸的包装箱 焊接剂中加入高熔点的金属纤 维 BEA Confidential. 143 玻璃纤维制成的冲浪板 143 提高陶瓷超导材料的可塑性 (美国专利:6,586,370) 工程背景: 超导陶瓷(如金属硼化物)被用于许多电气装置中。为此,陶瓷被制 作成导线。但陶瓷很脆,因此,陶瓷导线柔性较差,非常容易断裂。 BEA Confidential. 144 144 提高陶瓷超导材料的可塑性 金属 陶瓷 粒子 超导区域 超导复合材料 采用金属材料环绕超导陶瓷粒子的复合材料代替均质材料提高可塑性 BEA Confidential. 145 145

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