На главную | Пишите нам | Поиск по сайту тел (063) 620-06-88 (другие) Укр | Рус | Eng   
В мире действует более 5,8 млн. патентов и ежедневно подается 2 тыс. патентных заявок, в Украине зарегистрировано 86 тыс. патентов на изобретения
  новости  ·  статьи  ·  услуги  ·  информация  ·  вопросы-ответы  ·  о Ващуке Я.П.  ·  контакты за сайт: 
×
Если вы заметили ошибку или опечатку, выделите мышкой текст, включающий
ошибку (всё или часть предложения/абзаца), и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.
×

Применение принципов и методов ТРИЗ на предварительных этапах коммерциализации топливных нано – технологий ( часть первая )

2013-12-22
Андрей ( Гавриэль ) Лившиц

Обычно творческую деятельность определяют через результат. В качестве примера можно привести одно из наиболее распространенных определений: «Творчество есть деятельность человека, создающая качественно новые материальные и духовные ценности».

Если же попытаться сформулировать определение творчества как процесса, то мы увидим, что творческая деятельность – это процесс поиска решения.
В сущности, всю человеческую деятельность можно разделить на две большие области: область рутинных операций и область решения проблем. Представление творчества в виде процесса решения проблем делает самоочевидным вывод: чтобы научно организовать творческую деятельность, нужно прежде всего поставить на научную основу процесс решения проблем. Иначе говоря, нужна ТРИЗ.

2. Решения задач бывают двух видов: строгие и нестрогие. Строгие решения базируются на полной достоверности, точной информации и, как правило, вполне однозначны. Решения, полученные на базе неполной, неточной информации, в условиях неопределенности, называются нестрогими.
Соответственно методы получения решений делятся на строгие и эвристические методы. При решении задач, выдвигаемых на современном уровне развития общества, эти методы взаимодополняют друг друга.

По мере развития науки многие эвристические методы решения формализуются и переходят в класс строгих по схеме: накопление и систематизация знаний – выработка «чутья», интуиция – формализация, разработка теории – алгоритм.

3. Существующий аппарат решения проблем приспособлен для поиска строгих, количественных решений.
К нему относятся такие науки, как системный анализ, теория поиска решений и теория принятия решений. Основной идеей системного анализа является следующее положение: «Решение любой проблемы есть процесс создания новой системы».
На системном анализе базируются: системотехника (конструирование больших технических систем) и организационная системотехника (системное конструирование организаций).
Теория принятия решений рассматривает методы нахождения оптимальных путей достижения целей. Включает в себя такие дисциплины, как исследование операций (применение математических, количественных методов для обоснования решения во всех областях целенаправленной человеческой деятельности), метод линейного программирования (выбор оптимального решения из большого числа возможных).
Теория поиска решений рассматривает процесс поиска решения в условиях неопределенности в информационном плане.

4. Поиском эвристических решений занимается ТРИЗ.
К ее основным чертам можно отнести следующие: а) теория должна обеспечивать значительное повышение вероятности получения правильных решений; б) теория должна заниматься поиском решений на качественном уровне; в) теория должна учитывать особенности объекта и субъекта творчества.

ТРИЗ отвечает всем вышеперечисленным требованиям. Кроме того, она базируется на двух основных положениях:
1. Новое, истинно творческое решение в технике соответствует очередному этапу развития объекта, к которому относится решение.
2. Закономерности процесса развития объекта техники познаваемы и могут быть использованы для поиска новых технических решений.
Фактором особенности называется то, что присуще только данной теории, наиболее характерно для нее и отличает эту теорию от аналогичных областей знания.
Для ТРИЗ факторами особенности являются:
– использование выявленных закономерностей построения и развития технических систем;
– наличие оптимальной логики выявления задачи и поиска новых технических решений.
Для начала предлагаю читателям для полной определённости принять одно предварительное условие , - будем считать и классифицировать как нано-технологии , те технологические процессы , конечным результатом которых будет конечный или промежуточный продукт , все элементы которого имеют размеры , находящиеся в масштабном факторе меньше чем один микрон
Для ещё более широкого классификационного анализа предлагаю принять и идентифицировать как нано – технологию любой технологический процесс , в результате которого получают материал или вещество , имеющие основные формирующие технические параметры или элементы , демонстрирующие свойства и размеры , присущие нано – частицам или элементам

БЛИЖАЙШИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АРИЗ

Можно выделить следующие основные направления:
1. Традиционное для эволюции АРИЗ - общее увеличение степени алгоритмизации за счет более полного и более глубокого использования объективных законов развития технических систем.
2. Существенное укрепление "моста" между физпротиворечием и способом его разрешения.
3. Усиление информационного фонда, укрепление связей между АРИЗ и стандартами.
4. Bыделение второй половины АРИЗ (развитие и использование найденной идеи) в самостоятельный алгоритм.
5. Разработка новой начальной части (или отдельного алгоритма) для выявления новых задач.
6. Усиление общевоспитательной функции. АРИЗ должен энергичнее развивать навыки сильного мышления.
7. Постепенное увеличение универсализма.

Вот примеры вариантов инновационного решения задач по формированию нано-эмульсий из различных топливных смесей

Далее приводим примеры вариантов дизайна систем для производства нано-эмульсий
Прежде всего это возможность по одной модели устройств для производства нано-эмульсий вести масштабирование при помощи программных средств , имеющихся в серийных конструкторских программах

Международная группа исследователей обнаружила эффект резкого увеличения силы трения между отдельными наноразмерными объектами. Эта работа позволяет лучше понять то, как возникает сила трения.

Подробности со ссылкой на публикацию в журнале Nature Materials приводит официальный сайт университета Базеля, специалисты которого сделали открытие вместе с британскими и итальянскими учеными.

Ученые провели серию экспериментов с атомным силовым микроскопом. Это устройство сканирует рельеф поверхности за счет перемещения вдоль нее особо острой иглы (кантилевера), которая может «подпрыгивать» даже на отдельных атомах.
В качестве образца физики использовали селенид ниобия, NbSe2. Соединение было выбрано за счет своей слоистой структуры: ранее его активно исследовали в качестве материала для аккумуляторных электродов, между слоями селена и ниобия хорошо накапливаются ионы лития.
Слоистая структура также обуславливает неравномерное распределение электрического заряда в материале. Если селенид ниобия охладить до нескольких десятков кельвин (эффект наблюдался до -203 градусов Цельсия или 70 кельвин), то электроны в нем скапливаются в определенных местах и к таким местам игла атомного силового микроскопа притягивается намного сильнее.

Сила притяжения достигала одного наноньютона; для ее измерения ученые использовали не непосредственное перемещение иглы вдоль образца, а косвенный, основанный на колебаниях иглы вблизи поверхности, метод.
Когда игла микроскопа совершала колебания вблизи тех мест, где плотность электрического заряда была максимальна, она испытывала максимальное сопротивление. По словам ученых, которые приводит университет Базеля, игла словно погружалась в вязкую жидкость.
Новый эксперимент позволяет лучше понять природу сил трения на микроскопическом уровне. При этом далеко не всегда переход от обычных объектов к наночастицам означает увеличение трения: недавно другая группа ученых опубликовала исследование, в котором описала нелинейный характер связи силы трения с размером образца.

Небольшие частицы золота при движении по поверхности кристаллов могли либо залипать на месте, либо свободно скользить в зависимости от того, как цеплялись друг за друга их кристаллические решетки.
Группа исследователей из Германии и США продемонстрировала на практике ранее предсказанный теоретиками эффект уменьшения силы трения при переходе к нанообъектам. Подробности приводит Physics со ссылкой на публикацию ученых в журнале Physical Review Letters.
Далее приводим пример реального применения систем для производства нано-эмульсий с использованием эффекта снижения гидравлического и , в случае ввода в эмульсию сжатого газа аэродинамического сопротивления комбинированной гидравлической и аэродинамической проводящей системы
Дизайн выполнен с применением системы автоматического изменения масштабного фактора подобных устройств , имеющейся в профессиональной конструкторской программе

Как показывает пример , не всегда необходимы дорогостоящие лабораторные исследования , при творческом инновационном подходе задачи можно решить при использовании технических средств , имеющихся в существующих рабочих конструкторских программах
Физики работали с наночастицами из золота и сурьмы. Их перемещали по графитовой плоскости иглой атомного силового микроскопа со скоростью один микрометр в секунду и регистрировали возникающие при этом силы.

Ученые обнаружили, что классическое описание силы трения при переходе к наномасштабам перестает работать. Трение уже не пропорционально площади объекта и, сверх того, может зависеть от ориентации кристаллических решеток.

Этот эффект можно уподобить перемещению саней по неровной поверхности. Если полозья достаточно длинные, то небольшие неровности на дороге перестают оказывать эффект на движение.

В случае с наночастицами роль неровностей играют периодические «провалы» кристаллической решетки. Если все атомы скользящего объекта оказываются над атомами поверхности, сила сцепления образцов резко возрастает, а если большая часть атомов оказывается на большем расстоянии, то сила трения уменьшается.
Частица, которая может «провалиться» в зазор кристаллической решетки, застревает на месте, а группа из нескольких таких частиц успешно преодолевает подобные препятствия. Если сделать поверхность еще больше, это уже не дает выигрыша.

Трение начнет снова расти вместе с ростом площади контакта с поверхностью, причем поначалу этот рост будет нелинейным.
Эксперименты показали, что трение в наномасштабах сильно зависит от кристаллической структуры вещества. Аморфная сурьма, атомы которой расположены хаотически, испытывала меньшее трение, чем частицы золота с кубической кристаллической решеткой.
Сила трения в случае сурьмы росла пропорциональна квадратному корню площади поверхности: этот закон предсказали еще в 2001 году, но с тех пор его так и не выявили в экспериментах и даже появились расчеты, которые опровергали теорию.

А в случае с золотом поведение системы из наночастиц и графитовой подложки оказалось еще более сложным. В этом случае дополнительную роль играла ориентация кубических решеток друг относительно друга: если они совпадали, то трение оказывалось выше, чем при скольжении развернутых на 45 градусов образцов.
Изучение силы трения в микроскопическом масштабе, как указывают ученые, может помочь в разработке материалов с пониженным коэффициентом трения.
Для макроскопических объектов действует два закона Амонтона-Кулона. Первый гласит, что трение пропорционально силе реакции опоры и он работает в большинстве случаев.

Согласно второму закону трение не зависит от площади опоры, но это верно лишь для случая сухого трения. В ряде случаев правильнее использовать закономерность, определенную для случая вязкого трения, которое пропорционально площади.

... продолжение следует ...

полезный материал? Нажмите:




другие статьи...
© Ярослав Ващук, 2003-2011
при использовании любых материалов сайта ссылка на источник обязательна
[pageinfo]
сайты Хмельницкого bigmir)net TOP 100