На головну | Пишіть нам | Пошук по сайту тел (063) 620-06-88 (інші) Укр | Рус | Eng   
«Венчурний бізнес — це коли інвестуються 10 компаній, з них половина стає банкрутами, у трьох ви повертаєте свої інвестиції, одна дає 10-кратне зростання й у ще одній компанії прибуток в 100 разів перевищує вкладення» — Тім Дрейпер
  новини  ·  статті  ·  послуги  ·  інформація  ·  питання-відповіді  ·  про Ващука Я.П.  ·  контакти за сайт: 
×
Якщо ви помітили помилку чи похибку, позначте мишкою текст, що включає
помилку (все або частину речення/абзацу), і натисніть Ctrl+Enter, щоб повідомити нам.
×

Застосування принципів і методів ТРІЗ на попередніх етапах комерціалізації паливних нано - технологій (частина перша)

2013-12-22
Андрій ( Гаврієль ) Лівшиць


Зазвичай творчу діяльність визначають через результат. Як приклад можна навести одне з найбільш поширених визначень: « Творчість є діяльність людини , що створює якісно нові матеріальні і духовні цінності».

Якщо ж спробувати сформулювати визначення творчості як процесу , то ми побачимо , що творча діяльність - це процес пошуку рішення.

По суті , всю людську діяльність можна розділити на дві великі області: область рутинних операцій і область вирішення проблем. Представлення творчості у вигляді процесу вирішення проблем робить самоочевидним висновок: щоб науково організувати творчу діяльність , потрібно перш за все поставити на наукову основу процес вирішення проблем.

Інакше кажучи , потрібна ТРИЗ.

2 . Рішення задач бувають двох видів: строгі і несуворі . Строгі рішення базуються на повній достовірності , точної інформації і, як правило , цілком однозначні. Рішення, отримані на базі неповної , неточної інформації , в умовах невизначеності , називаються нестрогими .

Відповідно методи отримання рішень діляться на строгі і евристичні методи . При вирішенні завдань, що висуваються на сучасному рівні розвитку суспільства , ці методи взаємодоповнюють один одного.

У міру розвитку науки багато евристичні методи рішення формалізуються і переходять в клас строгих за схемою: накопичення і систематизація знань - вироблення « чуття » , інтуїція - формалізація , розробка теорії - алгоритм .

3 . Існуючий апарат вирішення проблем пристосований для пошуку строгих , кількісних рішень .

До нього відносяться такі науки , як системний аналіз, теорія пошуку рішень і теорія прийняття рішень . Основною ідеєю системного аналізу є таке положення: «Рішення будь-якої проблеми є процес створення нової системи».

На системному аналізі базуються : системотехніка (конструювання великих технічних систем ) і організаційна системотехніка ( системне конструювання організацій ) .

Теорія прийняття рішень розглядає методи знаходження оптимальних шляхів досягнення цілей. Включає в себе такі дисципліни , як дослідження операцій (застосування математичних , кількісних методів для обгрунтування рішення у всіх областях цілеспрямованої людської діяльності) , метод лінійного програмування ( вибір оптимального рішення з великого числа можливих).

Теорія пошуку рішень розглядає процес пошуку рішення в умовах невизначеності в інформаційному плані.

4 . Пошуком евристичних рішень займається ТРИЗ.

До її основних рис можна віднести наступні : а) теорія повинна забезпечувати значне підвищення ймовірності отримання правильних рішень; б) теорія повинна займатися пошуком рішень на якісному рівні ; в) теорія повинна враховувати особливості об'єкта і суб'єкта творчості.

ТРИЗ відповідає всім перерахованим вище вимогам. Крім того , вона базується на двох основних положеннях:

1 . Нове , істинно творче рішення в техніці відповідає чергового етапу розвитку об'єкта , до якого належить вирішення .

2 . Закономірності процесу розвитку об'єкта техніки пізнавані і можуть бути використані для пошуку нових технічних рішень.

Фактором особливості називається те , що притаманне тільки даної теорії , найбільш характерно для неї і відрізняє цю теорію від аналогічних областей знання.

Для ТРИЗ факторами особливості є :

  • Використання виявлених закономірностей побудови і розвитку технічних систем;
  • Наявність оптимальної логіки виявлення завдання і пошуку нових технічних рішень.

Для початку пропоную читачам для повної визначеності прийняти одне попередня умова , - будемо вважати і класифікувати як нано- технології , ті технологічні процеси , кінцевим результатом яких буде кінцевий або проміжний продукт , всі елементи якого мають розміри , що знаходяться у масштабному факторі менше ніж один мікрон

Для ще більш широкого класифікаційного аналізу пропоную прийняти і ідентифікувати як нано - технологію будь-який технологічний процес , в результаті якого отримують матеріал або речовина , що мають основні формують технічні параметри або елементи , що демонструють властивості і розміри , властиві нано - частинкам або елементів

НАЙБЛИЖЧІ ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ АРИЗ

Можна виділити наступні основні напрямки:

1 . Традиційне для еволюції АРИЗ - загальне збільшення ступеня алгоритмізації за рахунок більш повного і більш глибокого використання об'єктивних законів розвитку технічних систем.

2 . Істотне зміцнення "моста" між фізпротіворечіем і способом його дозволу .

3 . Посилення інформаційного фонду , зміцнення зв'язків між АРИЗ і стандартами.

4 . Bиделеніе другої половини АРИЗ ( розвиток і використання знайденої ідеї) в самостійний алгоритм .

5 . Розробка нової початкової частини (або окремого алгоритму ) для виявлення нових завдань.

6 . Посилення загально-виховні функції . АРИЗ повинен енергійніше розвивати навички сильного мислення.

7 . Поступове збільшення універсалізму .

Ось приклади варіантів інноваційного рішення задач з формування нано- емульсій з різних паливних сумішей


Далі наводимо приклади варіантів дизайну систем для виробництва нано- емульсій
Насамперед це можливість по одній моделі пристроїв для виробництва нано- емульсій вести масштабування за допомогою програмних засобів , наявних в серійних конструкторських програмах

Міжнародна група дослідників виявила ефект різкого збільшення сили тертя між окремими нанорозмірними об'єктами . Ця робота дозволяє краще зрозуміти те , як виникає сила тертя.

Подробиці з посиланням на публікацію в журналі Nature Materials наводить офіційний сайт університету Базеля , фахівці якого зробили відкриття разом з британськими та італійськими вченими.

Вчені провели серію експериментів з атомним силовим мікроскопом. Це пристрій сканує рельєф поверхні за рахунок переміщення вздовж неї особливо гострою голки ( кантилевера ) , яка може « підстрибувати » навіть на окремих атомах .


Як зразок фізики використовували селенід ніобію , NbSe2 . З'єднання було вибрано за рахунок своєї шаруватої структури: раніше його активно досліджували в якості матеріалу для акумуляторних електродів , між шарами селену і ніобію добре накопичуються іони літію.
Шарувата структура також зумовлює нерівномірний розподіл електричного заряду в матеріалі. Якщо селенід ніобію охолодити до декількох десятків коливань (ефект спостерігався до -203 градусів Цельсія або 70 коливань ) , то електрони в ньому накопичуються в певних місцях і до таких місць голка атомного силового мікроскопа притягається набагато сильніше.

Сила тяжіння досягала одного наноньютона ; для її вимірювання вчені використовували не безпосереднє переміщення голки уздовж зразка , а непрямий , заснований на коливаннях голки поблизу поверхні , метод .

Коли голка мікроскопа здійснювала коливання поблизу тих місць , де щільність електричного заряду була максимальна , вона відчувала максимальний опір . За словами вчених , які наводить університет Базеля , голка немов занурювалася в в'язку рідину .

Новий експеримент дозволяє краще зрозуміти природу сил тертя на мікроскопічному рівні. При цьому далеко не завжди перехід від звичайних об'єктів до наночасток означає збільшення тертя : нещодавно інша група вчених опублікувала дослідження , в якому описала нелінійний характер зв'язку сили тертя з розміром зразка.

Невеликі частинки золота при русі по поверхні кристалів могли або залипати на місці , або вільно ковзати в залежності від того , як чіплялися один за одного їх кристалічні решітки.

Група дослідників з Німеччини і США продемонструвала на практиці раніше передбачений теоретиками ефект зменшення сили тертя при переході до нанооб'єктів . Подробиці призводить Physics з посиланням на публікацію вчених у журналі Physical Review Letters .

Далі наводимо приклад реального застосування систем для виробництва нано- емульсій з використанням ефекту зниження гідравлічного і , в разі введення в емульсію стисненого газу аеродинамічного опору комбінованої гідравлічної та аеродинамічній провідної системи

Дизайн виконаний із застосуванням системи автоматичної зміни масштабного фактора подібних пристроїв , наявної у професійній конструкторської програмі

Як показує приклад , не завжди необхідні дорогі лабораторні дослідження , при творчому інноваційному підході завдання можна вирішити при використанні технічних засобів , наявних в існуючих робочих конструкторських програмах

Фізики працювали з наночастинками із золота і сурми . Їх переміщали по графітовоїплощині голкою атомного силового мікроскопа зі швидкістю один мікрометр в секунду і реєстрували виникають при цьому сили .

Вчені виявили , що класичний опис сили тертя при переході до наномасштабів перестає працювати. Тертя вже не пропорційно площі об'єкта і, понад те , може залежати від орієнтації кристалічних граток .

Цей ефект можна уподібнити переміщенню саней по нерівній поверхні. Якщо полози досить довгі , то невеликі нерівності на дорозі перестають надавати ефект на рух .

У випадку з наночастинками роль нерівностей грають періодичні «провали» кристалічної решітки. Якщо всі атоми ковзаючого об'єкта виявляються над атомами поверхні , сила зчеплення зразків різко зростає , а якщо більша частина атомів виявляється на більшій відстані , то сила тертя зменшується.

Частка , яка може « провалитися » в зазор кристалічної решітки , застряє на місці , а група з декількох таких частинок успішно долає подібні перешкоди. Якщо зробити поверхню ще більше , це вже не дає виграшу.

Тертя почне знову зростати разом із зростанням площі контакту з поверхнею , причому спочатку це зростання буде нелінійним .

Експерименти показали , що тертя в наномасштабі сильно залежить від кристалічної структури речовини . Аморфна сурма , атоми якої розташовані хаотично , відчувала менше тертя , ніж частки золота з кубічної кристалічної гратами.

Сила тертя у разі сурми росла пропорційна квадратному кореню площі поверхні : цей закон передбачили ще в 2001 році, але з тих пір його так і не виявили в експериментах і навіть з'явилися розрахунки , які спростовували теорію.

А у випадку з золотом поведінку системи з наночасток і графітової підкладки виявилося ще більш складним. У цьому випадку додаткову роль грала орієнтація кубічних решіток один щодо одного : якщо вони збігалися , то тертя виявлялося вище , ніж при ковзанні розгорнутих на 45 градусів зразків .

Вивчення сили тертя в мікроскопічному масштабі , як вказують вчені , може допомогти в розробці матеріалів з пониженим коефіцієнтом тертя.

Для макроскопічних об'єктів діє два закони Амонтона - Кулона . Перший говорить, що тертя пропорційно силі реакції опори і він працює в більшості випадків.

Згідно з другим законом тертя не залежить від площі опори , але це вірно лише для випадку сухого тертя. У ряді випадків правильніше використовувати закономірність , певну для випадку в'язкого тертя , яке пропорційно площі.

... далі буде ...

корисний матеріал? Натисніть:




інші статті...
© Ярослав Ващук, 2003-2011
при використанні будь-яких матеріалів сайту посилання на джерело обов'язкове
[pageinfo]
сайты Хмельницкого bigmir)net TOP 100