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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Модули памяти DDR3L-1333 and DDR3L-1600 от Silicon Power 06.11.2013 Компания SP/Silicon Power объявила о выпуске модулей памяти DDR3L-1333 и DDR3L-1600, работающих при напряжении питания 1,35 В. Это напряжение ниже напряжения 1,5 В, на котором работают модули DDR3, что приводит к снижению энергопотребления и тепловыделения. Одновременно представлены модули UDIMM и SO-DIMM, предназначенные для настольных и мобильных систем соответственно. Выпускаются модули объемом 2, 4 и 8 ГБ. Модули DDR3L-1333 работают с задержкой CAS 9, модули DDR3L-1600 - CAS 11. Производитель отмечает совместимость с процессорами Intel Core четвертого поколения (Haswell) и тщательный отбор компонентов, используемых в модулях. На модули распространяется действие ограниченной пожизненной гарантии.

Другие интересные новости:

▪ Прозрачная древесина

▪ Трение превращает металл в жидкость

▪ Чем мельче, тем прочнее

▪ Белок из водорослей, сахара и света

▪ Жидкие нанотранзисторы для суперкомпьютеров

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Подборка статей

▪ статья Дело чести, дело славы, дело доблести и геройства. Крылатое выражение

▪ статья Кто написал черный квадрат за четверть века до Малевича? Подробный ответ

▪ статья Фитолакка американская. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Антенна с активным питанием на 14, 21, 28 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Летающий стаканчик. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025