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:

Цыплята из искусственного яйца, напечатанного на 3D-принтере 29.05.2026

Компания Colossal Biosciences, известная своими амбициозными инициативами по "воскрешению" вымерших животных, достигла важного прорыва. Специалистам удалось вырастить цыплят из полностью искусственного яйца, созданного с помощью 3D-печати. Эта технология рассматривается как значительный шаг на пути к возможному возрождению одного из самых впечатляющих представителей исчезнувшей фауны - гигантского моа. Южноостровной гигантский моа (Dinornis robustus) был одной из самых высоких птиц в истории Земли. Самки этого нелетающего родственника страусов могли вырастать выше двух метров и дотягиваться до пищи на высоте до 3,6 метра. Эти гиганты обитали в Новой Зеландии, однако полностью исчезли примерно в XV веке после активной охоты со стороны первых поселенцев-маори. Теперь Colossal Biosciences пытается вернуть подобных птиц в современный мир с помощью передовых биоинженерных решений. Искусственное яйцо, разработанное компанией, состоит из титановой решетчатой оболочки, изготовленной на 3 ...>>

Робот-бариста Jarvis 29.05.2026

Американский стартап Artly представил роботизированного баристу по имени Jarvis, который уже работает в кафе Muji в Портленде. Эта система не просто механически готовит кофе - она старается максимально точно воспроизводить технику и навыки чемпионов кофейного мастерства, превращая авторский кофе в стабильный и масштабируемый продукт. Основателем кофейной философии проекта стал Джо Янг, занимающий должность Chief Coffee Officer в Artly. Выросший в Китае, он впервые попробовал кофе только в 2007 году во время учебы в Оклендском университете в Новой Зеландии. Сначала эспрессо привлек его как самый бюджетный напиток в меню, но постепенно интерес перерос в профессиональную страсть. Джо Янг стал победителем нескольких национальных чемпионатов США по обжарке кофе, приготовлению напитков и лате-арту. Для обучения Jarvis команда Artly применила систему захвата движений. На руку Джо Янга установили специальные датчики, которые записывали каждое движение при наливании молока и создании лате ...>>

Генетический резервный план растений 28.05.2026

Многие растения обладают удивительной способностью адаптироваться к самым суровым условиям окружающей среды. Одним из скрытых механизмов их выносливости оказалась полиплоидия - наличие более двух наборов хромосом в клетках. Это явление, распространенное среди растений, но редкое у животных, может действовать как эволюционный страховочный фонд. Новое исследование показывает, что именно дополнительные копии генома помогали цветковым растениям неоднократно переживать масштабные климатические кризисы на протяжении миллионов лет. Ученые проанализировали геномы 470 видов покрытосеменных растений и выявили 132 древних события полного удвоения генома. Эти события не были случайными: они четко группировались вокруг периодов глобальных экологических потрясений. Среди них - мелово-палеогеновое массовое вымирание 66 миллионов лет назад, палеоцен-эоценовый термический максимум, эоцен-олигоценовый переход, среднемиоценовое климатическое нарушение и океанические аноксические события. Исследован ...>>

Случайная новость из Архива Плащ-невидимка почти готов 11.02.2012 Физики из Техасского университета в Остине сделали еще один шаг по направлению к плащу-невидимке - они смогли скрыть от наблюдения 18-сантиметровый цилиндр, причем его было невозможно увидеть при любом угле обзора. Поскольку покрытие тоже имеет цилиндрическую форму, журналисты уже успели обозвать прибор "трубкой-невидимкой". Правда, пока эта трубка работает только в микроволновом диапазоне, при обычном свете созданная ею "невидимость" исчезает. Пожалуй, самое главное в этом достижении - абсолютно новый подход к сокрытию предмета. Если прежние "протоплащи-невидимки" имели своей основой трансформационные метаматериалы, не существующие в природе, с весьма сложной структурой, не отражающие падающий на них свет, а заставляющие его огибать скрываемый предмет, то здесь работают совсем другой механизм и иные материалы. В основе - так называемые плазмонные метаматериалы (плазмоны - это квазичастицы, волновые сгущения в кристаллической решетке, ведущие себя как самостоятельная частица). Их главная особенность в применении к физике невидимости заключается в том, что они рассеивают свет не так, как обычные. Если изготовить из них зеркало, человек увидит в нем не свое отражение, а негатив. Если окружить таким материалом предмет (причем, как выясняется, любой формы) то свет, рассеянный предметом, и свет, рассеянным плазмонным экраном, при встрече уничтожат друг друга. Что и было продемонстрировано в эксперименте техасской группы, а затем опубликовано в журнале New Journal of Physics. Профессор Андреа Алу, возглавляющий это исследование, считает, что плазмонные материалы намного лучше подходят для создания невидимости, чем метаматериалы, использовавшиеся ранее. По его словам, они несравненно надежнее и могут работать в более широком световом спектре, хотя, напомним, оптический диапазон им тоже пока недоступен. Однако физических запретов на видимый диапазон не существует, есть только чисто технические преграды, поэтому, как заявляет Алу, его группа в настоящее время пытается расширить возможности своей "трубки-невидимки", в том числе, и возможность распространить плазмонную невидимость и на видимый свет.

Другие интересные новости:

▪ Лунный маяк

▪ Солнце в фокусе

▪ Устойчивые полимерные пластики из переработанных текстильных отходов

▪ Обезьяны способны к долгим размышлениям

▪ Запущена самая длинная линия защищенной квантовой связи

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрические счетчики. Подборка статей

▪ статья Разметка ступицы. Советы моделисту

▪ статья Какой однофамилец Ницше умер ровно через 100 лет после его смерти? Подробный ответ

▪ статья Слесарь по монтажу технологического оборудования. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Усилитель PowerAmper 250. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Копировальный аппарат с лампами дневного света. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026