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发明技巧之材质替换法

2012-03-13 14:52:32 来源:www.kj599.com 浏览:503

  如果说眼睛是心灵的窗户,那窗户便是房屋的眼睛了。一双漂亮有神的眼睛,能给人增色许多;几扇美观耐的门窗,也可以使房屋显得富丽气派。
  不久前,在北京举行的应技术展览会上,人们看见了被称之为“塑钢门窗”的新产品。
  塑钢门窗是以聚氯乙烯(PVC)树脂为主要原料,加上一定比例的稳定剂、着色剂、紫外线吸收剂等助剂挤压加工成型材,然后经切割、溶接,再配上有关附件(五金件、橡胶密封条、毛条等)而制成的。为了增加门窗的硬度,在型材的空腔再加入钢材,就变成了“塑钢门窗”。
  据悉,我国南极长城科学考察站采的就是塑钢门窗。有数字表明,塑料型材的传热系数仅为钢材的1/ 357,铝材的l/250。行家曾做过观测,使用塑钢门窗的房间比使用木窗的房间,冬季室温可提高4-5℃。
  “两耳不闻窗外事,一心只读圣贤书”。如果你想达此境界,安有塑钢门窗的居室也大可帮忙,因为塑钢材料的隔音效果尤佳。
  不自燃、不助燃、抗老化也是这种门窗的优点。
  我国是个森林资源贫乏、能源短缺的国家。适合制作木门窗的红、白松木正日益减少且再生缓慢。铝合金门窗、钢窗使用大量的金属资源,易锈蚀,维护费高,生产能耗更高。塑钢门窗的发明与推广应,对节省木、铝、钢材,节约能源,保护环境都具有积极的意义。
  如果再提到自行车,你会马上想到它是钢材制作车架的。能否别的材料来替换呢?英国人想到了这个问题,并发明出一种碳素纤维自行车,在全英自行车锦标赛上还大出风头呢!
  英国选手克里斯·博德曼凭着一辆专门定制的碳素纤维自行车神速前进,创下了新的世界记录。赛场上,这位获胜的选手情不自禁地亲吻他的山地车。
  骑手技艺高超,也不能不感谢新型自行车的配合。与标准的车型相比,新型自行车的重量和风阻都较小。这是因为碳素纤维重量轻且强度极高,制作自行车不需要传统的三角架,这样使车子的重量更轻。碳素纤维还可以通过模子制成整体型车架结构,避免了焊接的缺点。
  碳素纤维自行车的诞生,将会对传统金属结构自行车市场以巨大的冲击。
  举不胜举的实例,清楚地告诉我们:运材质替换法也可搞出发明创造。
  “巧妇难为无米之炊”,世上任何产品都离不开材料这个物质基础。不同材料有不同的理化性质和工程特性,材料取代旧材料非常规材料取代传统材料,只要能使产品的性能发生变化,能产生有益的效果,就意味着获得了发明创造成果。
  运材质替换法实施发明创造,主要有两方面的途径。
  其一,运材质替换开发轻便型、廉价型、高档型以及功能型新产品。
  解决产品的轻量化设计问题,人们很容易想到塑料、纸张等轻型材料
  例如,广州首创塑料摩托车,荣获全国儿童品优秀产品奖。国外公路上已有全塑汽车奔驰,让路人大开眼界。
  纸张是国古代四大发明之一,它的出现对人类文化的传播和发展起了重大作。随着现代科学的进步和人们对生活品轻巧便利的要求,纸张也从传统的书报天地里超脱出来。有人阻燃纸制成旅游锅,无论油炸煎炒都安然无恙。更有甚者,将经过化学处理的牛皮纸制成活动住房构件,其使用寿命长达10年。如果需要搬迁,准备两个大纸箱足矣。
  材料价格是决定产品成本的重要因素,为向市场提供物美价廉的产品,是创新策划的永恒追求。更换材料是降低产品成本的常方法。比如纸代布生产的领带、内裤、卫生巾、枕巾、衬领和结婚礼服等一次性消费品,以其造型别致,色彩鲜艳和价格低廉令旅游者大为赞赏。
  在追求低价型产品的同时,也有人期望高档消费品,于是材质上的升级便成为新品策划的落脚点。如当眼镜成为装饰品时,其镜片便从普通玻璃片变换为水晶镜片,镜架也由塑料制品升格为镀金材料。更有甚者,对真金镜架也提出了需求。再如手表,金亮辉煌,豪气十足;高档象棋,玉石刻就,面目一新。各种日品开始沾金带银,给精品屋一片光明。
  如果从材料的更换上使产品功能或性能异变,则创新水平更高一筹。如特种陶瓷制造莱刀,既锋利不须重磨,又永不生锈,家庭主妇岂不高兴?当然,在菜刀上还只是牛刀小试。有人研究特种陶瓷制造发动机,可大幅度提高热效率,降低燃料消耗,减轻机器重量体积,无疑是发动机行业的重大突破。
  其二,运材质替换法帮助发明创造者寻找攻克技术难关的办法。
  例如,为了使宇宙飞船能把在月球上收集到的各种信息发回地面,供人类研究,就必须在月球上架设一架像大伞似的天线。于是,宇宙飞船要携带很多精密仪器,容积非常有限,怎样才能把很占空间的天线带上月球呢?科学家为此绞尽脑汁。后来,人们从材料选择方面人手,即采形状记忆合金,在40℃以上做成天线,然后冷却,把天线折叠成球团放进飞船里,送到月面后使天线“记忆”起原来的形状,自动展开而达到预定的状态,从而创造性地解决了技术上的难题。再如,某些机器的内部需要安装轴承,但润滑十分不便,如果从结构设计上去想办法,很难找到简单的方案。后来设计者采粉末冶金制作含油轴承,轻而易举地解决了难题。此外,人们采一种“哑巴合金”,使鼓风机、吹风机、风钻、风扇、传动齿轮、打字机等机器的降噪音设计找到了新的路子。
  变更材质搞发明创造,必须了解材料的性能和价格,尤其是新材料不断出现的情况下,掌握新材料信息更为重要。在此基础上,发明创造者就可以从突破传统材方面去创造性思考,在取而代之的过程获得新的成果。
  近年来居室装饰如火如荼,除了沿各种木材制品、金属制品装饰之外,能否让玻璃饰品入主居室,成为居家新时尚?


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