Бесплатная техническая библиотека

КУРС НА ИКР

Книги и статьи / И тут появился изобретатель

 Комментарии к статье

Недавно произошла такая история. Один инженер занимался металло-лакирующей смазкой. Это обычная смазка, в которую добавлено несколько про центов тонкоизмельченного металлического порошка. В процессе работы частицы металла оседают на трущиеся поверхности и защищают их от износа. Чем меньше зазор между поверхностями, тем мельче должны быть частицы металла в смазке. Возникает техническое противоречие: чем мельче частицы металла, тем лучше смазка, но тем труднее ее приготовить.

Если действовать по теории решения изобретательских задач, надо, прежде всего, представить себе идеальный конечный результат (ИКР), то есть ответить на вопрос: что хотелось бы получить в самом идеальном случае? ИКР - фантазия, мечта. ИКР недостижим. Но он прокладывает путь к решению. Помните, мы сравнивали теорию решения изобретательских задач с мостом? Так вот, ИКР - одна из главных опор этого моста.

Каков идеальный конечный результат для задачи о смазке? Ответить нетрудно: идеально было бы измельчить частицы металла до предела, до отдельных атомов. Теория решения изобретательских задач дает, как видите, парадоксальную подсказку: "Трудно получить мелкие частицы металла? Значит, будем получать сверх-сверх-сверх - мелкие частицы - это намного легче".

Здесь теория умолкает, для следующего шага нужна химия.

Масло с крупными частицами металла - это механическая взвесь. Если раздробить частицы металла, получим коллоидный раствор. Наконец, если измельчить металл до атомов или ионов, получится истинный раствор. Теперь можно уточнить ИКР: идеально было бы иметь раствор металла в масле, то есть масло, а в нем отдельные атомы металла.

К сожалению, такой ИКР недостижим. Еще алхимики знали: подобное растворяется в подобном. Масло - вещество органическое, в нем хорошо растворяются органические вещества. А металлы, увы, не принадлежат к органическим веществам. На пути к ИКР возникает физическое противоречие: атомы металла должны быть растворены в масле (надо стремиться к ИКР!) и не должны быть растворены (нельзя нарушать законы химии!). Отступим чуть-чуть от ИКР: пусть в масле будут растворены не атомы, а молекулы, содержащие металл. Мы использовали уже знакомый вам прием "сделать чуть меньше требуемого": не удается измельчить вещество до атомов, ладно, пусть частицы вещества будут чуть крупнее - не атомы, а молекулы. И противоречие сразу исчезает. В масле нет атомов металла (есть молекулы) - и в масле есть атомы металла (они входят в молекулы, "спрятаны" в них).

Остается решить один вопрос: какие именно молекулы взять? Тут единственная и очевидная возможность. Молекулы должны содержать металл и должны быть органическими. Следовательно, нужно взять металлоорганическое соединение. Оно легко растворится в масле (органическое вещество легко растворяется в органическом веществе) и будет содержать атомы металла.

Чтобы решить задачу, пришлось использовать несколько простых понятий (ИКР, физическое противоречие, прием "сделать чуть меньше требуемого") и одно очень простое правило из химии (подобное растворяется в подобном). Правда, задача еще не решена до конца. Молекулы металлоорганического вещества содержат атомы металла, но ведь нам нужно, чтобы атомы металла были не в соединении, а отдельно... Тут снова придется вспомнить химию. Чтобы атом металла выделился из молекулы, молекулу нужно разложить. Как это сделать? На уроках химии вы ставили такие опыты: нагревали вещество и при определенной температуре оно разлагалось. Масло в процессе работы нагревается от трения. Если мы возьмем металлоорганическое вещество, разлагающееся при повышении температуры, задача будет полностью решена.

А теперь посмотрим, как решалась эта задача на самом деле.

Инженер сначала искал решение методом проб и ошибок. Он пробовал самые различные способы измельчения металлов, ставил опыты, пытался найти решение в литературе... Шли годы, и вот однажды в книжном магазине инженер услышал, как кто-то из покупателей попросил продавца дать ему справочник по металлоорганическим соединениям. Инженер задумался. Металлоорганические вещества включают металл - раз; они - органические вещества, значит, растворяются в масле - два... Но ведь именно такое сочетание и требуется! Инженер купил справочник, полистал его и сразу же нашел подходящее вещество - кадмиевую соль уксусной кислоты.

В рассказах об изобретениях часто приводятся такие случаи. Они типичны при работе методом проб и ошибок. Человек ищет решение наугад и даже не догадывается, что к задаче можно подойти научно: сформулировать ИКР, определить физическое противоречие. Задача не поддается, и человек пытается использовать все, что он видит или слышит. Хорошо, что кто-то попросил в магазине справочник по металлоорганическим веществам. Если бы не эта случайная подсказка, кто знает, сколько еще лет продолжались бы поиски...

В предыдущей главе мы сформулировали прием: "Если в какое-то вещество надо ввести добавку другого вещества, но по каким-то причинам этого нельзя сделать, следует использовать в качестве добавки имеющееся вещество, немного его изменив". Что значит "немного изменив"? Изменения могут быть физические: нагреть, охладить, взять вещество в другом агрегатном состоянии и т. д. И химические: взять вещество не в чистом виде, а в виде соединения, из которого оно может выделиться, или, наоборот, взять простое вещество, а потом, когда оно сыграет свою роль, перевести его в химическое соединение.

Приведу еще один интересный пример использования этого приема. Кристаллы окиси алюминия выращивают из очень чистого расплава. Нельзя даже плавить окись алюминия в платиновом тигле: в расплав могут попасть атомы платины. В сущности, это изобретательская задача с четким физическим противоречием: сосуд должен быть, чтобы расплав не разлился, и сосуда не должно быть, чтобы расплав не загрязнился. Придется плавить окись алюминия в... окиси алюминия. Возьмем любой сосуд, наполненный окисью алюминия, и будем нагревать окись так, чтобы расплавилась только центральная часть. Получится расплав окиси алюминия в "тигле" из твердой окиси алюминия. Для нагрева надо использовать электромагнитную индукцию: источник энергии при этом не соприкасается с нагреваемым веществом.

Все прекрасно, но твердая окись алюминия - диэлектрик, она не проводит электрический ток. Значит, нет и электромагнитной индукции. Правда, расплавленная окись - проводник. Но для плавления нужен нагрев, а нагрева не будет, поскольку твердая окись - диэлектрик...

С задачами так бывает часто: осилишь одно противоречие, возникает другое, третье... Как в беге с препятствиями: преодолел один барьер, а за ним еще барьер и еще...

Итак, физическое противоречие: в окись алюминия необходимо добавить кусочки металла, чтобы возникала электромагнитная индукция, и нельзя добавлять кусочки металла, потому что загрязнение окиси недопустимо. Изобретение, позволившее преодолеть это противоречие, оказалось удивительно простым. В окись алюминия перед началом плавки вводят кусочки алюминия. Алюминий хорошо проводит электрический ток, поэтому под действием индукции он быстро нагревается сам и нагревает окись алюминия - она начинает плавиться. Теперь алюминий не нужен, расплавленная окись сама проводит ток. И алюминий исчезает: при высокой температуре он просто-напросто сгорает, превращаясь в окись алюминия. А окись, естественно, не загрязняет окиси...

Попробуйте решить простую задачу. Чтобы получить ответ, надо сделать только два шага. Первый шаг: представьте себе идеальное решение. Действуйте так, словно вы - волшебник. Вещи подчиняются вашим приказам... Второй шаг: подумайте, как получить идеальное решение без перестроек и переделок - самыми минимальными изменениями.

Задача 33. БАЛЛОН ВЕЖЛИВО ДОЛОЖИЛ...

Во многих домах газовые горелки работают на сжиженном газе. Запасают такой газ в металлических баллонах. Если топлива осталось мало, хозяйка должна подумать о скорой замене баллона. Но как узнать, что жидкость в баллоне почти израсходована?

А что предложите вы? Учтите, приделывать к баллону стеклянные трубки нельзя, это опасно.

Дальше >>

Смотрите другие статьи раздела И тут появился изобретатель.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Эстроген для терапии приливов при менопаузе 17.10.2026

Менопауза сопровождается не только прекращением менструаций, но и целым рядом физиологических изменений, которые у некоторых женщин заметно влияют на самочувствие и качество жизни. Одними из наиболее распространенных проявлений становятся так называемые вазомоторные симптомы - прежде всего внезапные приливы жара и ночная потливость. Теперь специалисты Американской коллегии врачей предложили обновленный подход к их лечению, распределив доступные методы на три линии терапии в зависимости от эффективности, надежности доказательств и стоимости. Основное место в новых рекомендациях заняла гормональная терапия эстрогеном. После анализа данных 90 исследований эксперты определили ее как наиболее предпочтительный вариант для пациенток, которым такое лечение не противопоказано. Женщинам с сохраненной маткой рекомендуется сочетание эстрогена с прогестогеном, тогда как после удаления матки может применяться только эстроген. По оценке авторов рекомендаций, такая терапия лучше других рассмотренны ...>>

Печатный сенсорный интерфейс с распознаванием пользователей 17.10.2026

Сенсорные поверхности давно стали привычной частью электроники, однако большинство таких интерфейсов требует достаточно сложной конструкции с электродами, проводниками и специальными чувствительными слоями. Японские инженеры предложили значительно более простой подход: превратить обычный прозрачный лист ПВХ в сенсорную панель при помощи лазерного принтера. При этом нанесенный рисунок способен не только фиксировать движение пальца, но и помогать системе различать пользователей. Разработкой занималась команда Технологического института Сибаура. Создание интерфейса сводится к нанесению тонером специального узора непосредственно на пластиковый лист. В отличие от традиционных сенсорных панелей, внутри такой поверхности не требуется размещать электроды или прокладывать провода. Регистрация возникающих сигналов и их последующая интерпретация выполняются отдельной электронной системой. В основе технологии лежит трибоэлектрический эффект - возникновение электрического заряда при контакте ...>>

Глюкозамин и когнитивные нарушения 16.10.2026

С возрастом нарушения памяти и мышления становятся все более распространенной проблемой, однако причины того, почему у одних людей легкие когнитивные изменения остаются стабильными, а у других со временем перерастают в деменцию, до сих пор изучены не полностью. Новая работа исследователей Университета Флориды в США указывает на возможную связь одного из широко используемых пищевых добавок с таким переходом. Речь идет о глюкозамине, который обычно принимают для уменьшения дискомфорта в суставах и поддержания их здоровья. Специалисты проанализировали обезличенные медицинские записи UF Health, охватывающие период с 2012 по 2024 год. С помощью искусственного интеллекта они изучили информацию о пациентах с болезнью Альцгеймера и другими связанными с ней деменциями, а также о людях с легкими когнитивными нарушениями. Последние характеризуются заметными проблемами с памятью или мышлением, которые уже выходят за рамки обычных возрастных изменений, но при этом еще не обязательно существенно ...>>

Случайная новость из Архива Квантовый генератор подлинных случайных чисел 11.04.2025 Создание настоящих случайных чисел долгое время оставалось сложной задачей для науки. Несмотря на развитие технологий, классические компьютеры, основывающиеся на детерминированных алгоритмах, не способны генерировать полностью случайные последовательности. Однако с появлением квантовых вычислений ситуация изменилась. Впервые ученым удалось достичь сертифицированной случайности, используя 56-кубитный квантовый компьютер. Исследователи из JPMorgan Chase, Quantinuum, Аргоннской национальной лаборатории, Окриджской национальной лаборатории и Техасского университета в Остине провели эксперимент, в котором квантовый компьютер генерировал случайные числа, а классический суперкомпьютер проверял их истинную случайность. Этот успех открывает новые перспективы для использования квантовых вычислений в практических задачах, в частности в криптографии, где требуются действительно случайные биты для шифрования данных. Теоретическую основу для этого эксперимента разработал профессор компьютерных наук Техасского университета в Остине и директор Центра квантовой информации Скотт Ааронсон. Еще в 2018 году он предложил протокол сертифицированной случайности, который теперь был впервые реализован на практике. В соавторстве с бывшим научным сотрудником Ши-Хан Хунгом он не только заложил математическую модель эксперимента, но и обеспечил аналитическую поддержку для его успешного проведения. Этот эксперимент представляет собой важный шаг в эволюции квантовых вычислений, доказывая их способность выполнять задачи, недоступные классическим системам. Сертифицированная случайность означает, что полученные числа действительно не имеют предсказуемой структуры и не зависят от внешних факторов, что делает их идеальными для криптографических приложений и научных исследований. Скотт Ааронсон отметил, что еще несколько лет назад не мог предположить, когда его идея получит практическое подтверждение. "Развитие оригинального протокола и его экспериментальная демонстрация - это первый шаг к использованию квантовых компьютеров для создания сертифицированных случайных битов в реальных криптографических приложениях", - подчеркнул он. Проведенное исследование открывает перспективы для дальнейшего изучения квантовой случайности и внедрения квантовых технологий в повседневную жизнь. В будущем подобные разработки могут привести к созданию абсолютно защищенных систем связи и новых методов обработки данных, превосходящих возможности современных технологий.

Другие интересные новости:

▪ Созданы противомалярийные комары

▪ Сознание как баланс взаимодействия между нейронами

▪ Монитор с вогнутым экраном Samsung S34E790CN

▪ Сон слонов

▪ Впервые проведено редактирование человеческих эмбрионов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Советы радиолюбителям. Подборка статей

▪ статья Теория народонаселения. История и суть научного открытия

▪ статья Есть ли разница между бизоном и зубром? Подробный ответ

▪ статья Менеджер по выдаче кредитов. Должностная инструкция

▪ статья Полосовой фильтр на инверторах КМОП. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зонтик и сепаратор. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026