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小发明技法

[字体: ] [ 中学生科技网 | 时间:2013-05-09 14:08 ]

什么叫技法、大家知道,干好什么事,都要了解这件事发生、发展的过程和规律,都要掌握干好这件事的方法。对于创造发明来说,这种方法和规律,就称为技法。有了巧妙的发明方法和技能,还怕创造发明不成功吗?
 
1、缺点列举法
 
日本美津浓有限公司原是生产体育用品的一家小厂为了产品畅销世界各国,厂里的开发人员到市场上去调查。在调查中,他们发现,初学网球者在打球时不是打不到球,就是打一个“触框球”,把球碰偏了,十分头疼。很多人都想,要是球拍大一点,兴许不会出现上述毛病。国际网联规定,球拍面积必须在710平方厘米之下。美津浓有限公司就专门做了一些比标准大30%的初学者球拍。这种球拍一上市果然畅销极了。后来他们又了解到初学者打网球时,手腕容易发生一种皮炎,这种病被人们称之为“网球腕”,发生的原因是因为腕力弱的人,在运动前没有,在打球时发生腕震而造成的。于是,该公司又发明了减震球拍。他们用发泡聚氨酯为材料,但是经过试验,发现打起球来软塌塌的,很容易疲劳。又重新进行了试验,终于制成了著名的“减震球拍”,产品打进了欧美各国。中学生科技网 www.zxskj.com  
这里,他们运用了什么技法呢?这种技法叫做缺点列举法
 
什么叫缺点列举法?从上面的实例中,我们明白,缺点列举法就是通过发现、发掘事物的缺陷,把它的具体缺点一一列举出来,然后,针对这些缺点,设想改革方案,进行创造发明。
 
缺点列举法是一种行之有效的发明技法。因为任何事物都不是十全十美的,总是有优点也有缺点。或者,今天看起来没有缺点,担是过了一个较长的时间,它的缺点却暴露出来了。为什么事物总是有缺点呢?
 
1)局限性
 
设计产品时,设计人员往往只考虑产品的主要功能,而忽视其他方面的问题。比如,厨房里使用的锅,烧煮食物很方便,这是它的主要功能。但是,当用它烧煮汤、羹类的东西,就暴露了它的局限性,因为锅的上口太宽,不便倒入小碗。有人根据这个缺点,设计了“茶壶锅”。这种锅的外形很别致,它是把上口宽的锅与倒水方便的茶壶巧妙地结合在一起而制成,似锅似壶,一物多用,尤其适合烧煮面食之用。中学生科技网 www.zxskj.com   
 
2)时间性
 
有的产品刚发明时,很好看,很好用,但过些时候,看厌了,不好使了。或者是,随着科学技术的进步,它落后了。如日本商人酒井靠发明玩具小狗而发家。但是,人们看久了,没有新鲜味了,有个个体户便想出一篮双狗的主意。他把两只这样的小狗并排放在塑料小篮中,小狗前肢搭出篮缘,姿态可爱。这个简单的发明夺了酒井的生意。再如热水瓶吧!总是用锅烧开了水,再倒进热水瓶去。随着科技进步,现在可用电热器直接对热水瓶里的水加热、烧开,更方便了。中学生科技网 www.zxskj.com  
因此,只要我们处处留神,时时观察,产品的缺点是不难发现的。应用缺点列举法进行创造发明,有哪些要领呢?中学生科技网 www.zxskj.com  
 
1)敢于质疑 发现缺点
 
人常有一种惰性,对于正在使用着的东西,看久了,习惯了,就认为理该是这样。比如家用小铁铲,祖祖辈辈已经使用几十年了,人们认为它的结构是天然合理的,常常看不到它的缺点,即使看到了,也认为“就是这个样”。山西太原市的中学生王刚,突破人们思维的框框,善于发现,敢于质疑,大胆革新。他说:“我家有把小铁铲,用来铲垃圾或蜂窝粉等东西。铁铲铲了东西,但不容易端平,于是小铲里的东西常常往下掉,总是铲不干净。有时,用手或扫帚压住铲里的东西,拿着又很别扭。“铁铲的缺点被王刚发现了,发明点选准了。他便进行设计、实验。他找了一根较粗的、比小铁铲柄长的铁丝,一端按小铁铲铲面的大小,做成环形。环形的下端敲扁,向下折成90°角,如图2所示。最好能在环形铁丝边沿装一块薄铁皮,成勺形。铁丝的另一端绕一圈后,缚在小铁铲把柄的端头。这样,当铁铲铲上东西后,用手捏紧把柄与铁丝,使铲与罩合拢,铁铲里的东西就再也掉不下来了。当松开铁丝时,铁丝向上弹起,铲里的东西很方便地倒出来。
 

(2)调查研究 列举缺点
我们对产品不可能件件都使用过,而使用过这些产品的人,对产品的优点、缺点是最清楚的。因此,我们要到最有发言权的使用者那里听取意见,并亲自体验,了解缺点的症结所在。30多年前,日本有个名叫鬼冢喜八郎的人听他的一位朋友说:“今后体育要大发展,运动鞋是不可缺少的。”于是,他决定跨入生产运动鞋这一行业。他想,要在运动鞋制造业中打开局面,一定要做出其他厂家没有的新型运动鞋。同时,他想,任何商品都不会是完美无缺的,如果能抓住哪怕针眼大的小缺点进行改革,也能研制出新产品来。这样,他便选了一种篮球运动鞋进行研究。他先访问优秀的篮球运动员,听他们说目前篮球鞋的缺点。几乎所有的篮球运动员都说,现在的球鞋容易打滑,止步不稳,影响投篮的准确性。他还和运动员一起打球,亲身体验到这一缺点。于是,他围绕打滑这一缺点进行革新。有一天他在吃鱿鱼时,忽然看到鱿鱼的触足上长着一个个吸盘。他想,如果把运动鞋底做成吸盘状,不就可以防止打滑了吗?他就把运动鞋原来的平底改成凹底。试验结果表明,这种凹底篮球鞋比平底的在止步时要稳得多。鬼冢发明的这种新型的凹底篮球鞋,逐渐排挤了其他厂家生产的平底篮球鞋,成了独树一帜的新产品。
(3)做好记录随时备查
发现缺点,并不就能搞出发明,有时要等待很久,联想或灵感使你想出一个发明。因此,做好记录,随时备查是很重要的。科学家们常说,最淡的墨迹胜过最好的记忆。这话是千真万确的,是经验之谈。这是说,记录能帮助你记忆。再者,发明者对物品所列举的缺点不可能都是很成熟的观点,都能演绎成发明命题。然而,记录得多了,增加了发明选题的灵活性,设计成熟方案的可能性增加了。日本有一位名叫斋藤的卡车司机,习惯于做记录。一天行车途中,因汽油用完而向过路的汽车索油。当时,他没有抽油的工具,只得对着橡皮管用嘴吸。人在途中,不可能就去研究发明方案,他便做了记录。事隔很久,他看到了这条记录,又联想到在橡皮管上安上个泵就可以代替嘴吸了。后来,他发明了输送汽油的蛇管泵,并获得了发明奖。
请你发明设计
怎样改进蚊香?
 
在炎热的夏天,讨厌的蚊子,嗡嗡之声扰人不得安宁。点上蚊香固然不错,但烟气缭绕,很呛人。再者,可利用蚊子的趋光性而避光,但是晚上又不能不点灯。最近市场上出售“电子蚊香”就是一块PTC材料制成的加热器上放置一片含有除虫菊脂的药片,受热时挥发出清香的气味,达到驱蚊的目的。但也有缺点,它增加了电能的消耗。上面列举了这些缺点,请你设法改进一下。
怎样克服筷子难夹球形物的不足?
筷子是人手的延长,经常使用筷子对锻炼小脑有好处。但筷子也有缺点,难夹豆子,花生之类的球形食物。你能否在这个古老的发明上再做出新的改进?
2、希望点列举法
达·芬奇是15世纪的意大利人。他曾希望人们能利用自己的力量飞上天。于是,他从愿望出发,设计了一种人力飞机,让人扒在上面,手脚一齐用力,使装有羽毛的飞机两翼像鸟一样,扑动并飞翔起来。尽管化的这个设计没有成功,但化希望用人力为实现飞行的愿望,经过人们几百年的努力,终于成功了。现在的人力飞机不仅能飞起来,而且能飞过英吉利海峡。达。芬奇的愿望实现了。
达·芬奇的发明技法叫什么呢?就称为希望点列举法。
希望点列举法就是发明者根据人们提出来的种种希望,经过归纳,沿着所提出的希望达到的目的,进行创造发明的方法。
希望点列举法不同缺点列举法。后者是围绕现有物品的缺点提出各种改进设想,这种设想不会离开物品的原型,因此,它是一种被动型的创造发明方法,而希望点列举法则是从发明者的意愿提出各种新的设想,它可以不受原有物品的束缚,因此,它是一种积极、主动型的创造发明方法。
现在,市场上许多新产品都是根据人们的“希望”研制出来的。例如,人们希望茶杯在冬天能保温,在夏天能隔热,就发明了一种保温杯。人们希望有一种能在暗处书写的笔,就发明了内装一节五号电池、既可照明又可书写的“光笔”。在研制一种新的服装时,人们提出的希望有:不要钮扣,冬天暖夏天凉,免洗免熨,可变花色,两面都可以穿,重量轻,肥瘦都可以穿,脱下来可作提物袋等等。现在,这些愿意大多数都在日常生活中变成了现实。
 
应用希望点列举法进行创造发明,有哪些要领呢?
(1)我们的希望是指社会的希望、大众的希望。因此,我们要向社会了解、向大众了解他们的希望是什么?比如,随着社会主义市场经济的发展,人们希望有迅速传递住处的工具诞生。于是发明家发明了“传呼机”。为了满足不同人的希望,发明了中文显示传呼机,用汉字显示简短电文、预报气象;字符显示传呼机,以字母显示传呼住处急救传呼机,供老年心脏病、高血压患者使用,发病时可按键发出求救信号;红外传呼机,常用在餐厅餐桌上,通过发射红外信号告诉服务台派人去服务……
(2)要随时注意观察周围的事物,处处留心有“希望”。郑州七中一年级的温智红想到小孩子端凉水瓶倒水很不安全,提出了不用倒水能喝到水的发明课题:“自动出水瓶”。他在凉水瓶上装一个软木塞,软木塞上钻两个孔,插入两根玻璃管,一根接近瓶底,叫出水管,另一根短的叫进气管。进气管口下头接一根不长的软皮管,从侧面切开一个10毫米的口子,下头用圆木棒堵死,这是进气阀。再找一个软塑料玩具,头上钻一个小进气孔,去掉圆哨,插在玻璃管上当作打气的球。当要喝水时,用指头按住小孔,来回地捏玩具,瓶内气压增高,水就会从出水口自动流出。这个发明课题就是温智红观察到小孩子倒水不安全而希望能安全喝水而来的。
 

在提希望点时要注意可能性和科学性,不要像科学幻想那样脱离现实太远。
(1)可能性
提希望点时要瞻前顾后。“瞻前”,是指所想到的希望点是否已有前例。“顾后”,是指所选题目是否与当时的技术水平相适应,自己能否有完成的可能性。著名发明家爱迪生曾运用希望点列举法选定一个崭新课题:声动马达。他设想,声音是能量的一种表现形式,将噪音收集存储起来,通过一个转换系统,将它转变成机械能,使机器运转。这个设想虽然合情合理,但这个选题在当时受到技术水平的限制,却无法实现。
(2)科学性
提希望点要符合自然规律。超越自然规律的任何设想,都是要落空的。自古以来有许多人希望自己长生不死,还有些人以“长生不老药”作为发明的研究课题。在很久以前,有人曾研究发明“永动机”,设想在没有温度差的情况下,在海水里不断吸取热量,再把这些热量转变成机械能,制成一部发动机。试想,这些违反自然的“发明”能成功吗?
 
请你发明设计
希望快速画角平分线?
画角平分线,一般的方法要利用直尺和圆规。在缺少工具的情况下怎么办?有人将画有角的纸对折,让两角边重合,则该折痕就是角平分线。但是,这种方法不巧妙。你能想出巧妙的办法吗?
 
希望使胶水在瓶中流动得快些
胶水是一种流动性很差的胶体。当胶水用得所剩无几时,再用它,则要倒转瓶子,耐心地等待它慢慢流出,令人着急。希望在不稀释胶水的条件下,能使胶水的流动速度快些。
3、设问发明法
设问发明法也称聪明的办法、检核表法。它享有创造技法之母的称号。
夜光粉是一种用量少用途不大的发光材料,多用于钟表和仪表。现在有人提出,它能有更大的用途吗?这个设问,诱人研制成夜光纸,可以裁剪成任何形状贴在夜间黑暗环境中,指示开关位置所在,既方便,又安全。可贴在火柴盒上、煤油灯座上、山区公路转弯处、楼梯扶手处等等。
这种发明技法叫设问发明法。设问发明法根据需要解决的问题,或需要创造发明的对象列出有关问题,然后一一核对思考,促进创造发明。可以设问现有的发明有无其他用途?能否引入其他创造性设想,或替代,或借用?现有发明可否改动一下?可否缩小、减轻、分割?可否扩大用途,延长寿命?可否更换型号或顺序?可否颠倒过来?有无替代用品?现有的几种发明是否可以组合一起?……从这段设问中可以获得解决问题的方法和创造发明的设想。
设问发明又称检核表法,在实践中有哪些具体方法呢?
我国的创造学专家根据美国著名的创造学奠基人奥斯本的检核表法,通过实践和研究,总结出一套具有中国特色的检核表法,即十二个“聪明的办法”。
1)加一加
把一件物品加大一点,加长一点,加高一点,或者把功能增多一点,使物品在形态上、功能上、尺寸上有所变化,有利于使用。
例如,把变通的印刷铅字加大一点,成为大号字,便于老年人阅览。把变通雨伞加大一点,成为海滨游泳场的晴雨两用伞。
铅笔和橡皮原来是分开的两件东西,美国威廉发明了橡皮头铅笔,这也是加一加的方法。帽子和衣服加在一起,有了带帽子的风雪大衣。X射线照相装置同电子计算机加在一起,成为“CT扫瞄仪”,使诊断脑内疾病和体内癌变等具有特殊效能。
2)减一减
把一件物品减小一点、减轻一点、减低一点,使它的形态、功能发生变化。
例如,电子管改成集成块,体积缩小了。钢铁架帆布帐篷改为充气塑料帐篷,重量大大减轻了。近视眼患者带上眼镜很不方便,发明微型隐形镜片,装在眼睛内,更方便了。
3)扩一扩
把一个物品放宽一点,扩大一点,使它的功能产生明显的变化。
例如,放大镜、显微镜、宽银幕电影、投影电视,都是运用扩一扩的技法。上珠算课,教师向全班同学演示怎样拨珠运算,制作一个大算盘,挂在黑板上,全班同学都看得清清楚楚。
4)缩一缩
使一个物品的体积缩小一点,缩短一点,给人使用带来方便,或者改变它的功能。
例如,制造压缩饼干、袖珍收音机、袖珍雨衣等,书籍的缩印本、袖珍词典等。
一位医师设想了利用气球作为疏通血管的工具。把气球缩得很小(直径只有几毫米),把它系在一个特制的导管的一端插入病人的动脉血管,当它探到被脂肪阻塞的地方时,就给小气球充气,小气球膨胀后,就挤压清除了沉积在那里的脂肪,使血液正常地疏通。
5)变一变
改变物品的形状、尺寸、颜色、味道、音响等,引起人们新的感觉,更有使用价值,更受消费者欢迎。
例如,服装的面料、款式、颜色、图案的变化。圆形铅笔变为六角形、扁圆形,不易滑手,不易从桌上滚下。圆珠笔从单色变为双色、三色等。
6)改一改
改进物品原来的形状、性能、结构,使之出现新形态、新的功能。
例如,对雨伞的改进。为了防止容易拿错,让伞布增加颜色和图案。为了防止风雨时伞布遮住视线,改用透明的塑料作伞布。为了撑伞时拿东西方便,设计成可戴在头上的帽式雨伞。还有,带“储水器”的伞,带照明的伞,等等。再如,拨环式电话机改为按键式电话机;单放机改为收音机;单卡改为双卡……,使产品朝着自动化、微型化、效率化、轻便化、简单化、省力化方向发展。
7)拼一拼
把一个物品与另一个物品拼起来。这和“加一加”有相同之处,但又不完全相同。这里指的是一种到多种规律的合并,一种到多种功能的合并。
例如,有的小刀把刀、指甲剪、开啤酒瓶的起子合并在一起。有的组合家具,这样一并可以坐,那样一并可以睡,再一种摆弄可作写字台等等。
8)学一学
通过学习、模仿别的产品的形状、结构、颜色、性能、规格、功能、动作来实现新的发明。
例如,鲁班被草划刮破了手,他模仿茅草边缘的小齿,发明了锯。有一位小发明家发明了方便的淘米器。平时淘米时,倒水很麻烦,一不小心,米就会流失。看了米筛做得密不易漏米,学着做个半圆形的铁丝网,罩在淘米桶上就不会使米流失了。
 
 

9)代一代
代是指代用,材料的代用,方法的代用,商品的代用。工具的代用。
例如,以塑料代钢,以喷塑代电镀,以集装代散装。运用代一代可以生产出许多新的产品。
10)搬一搬
把物品的某一部件搬动一下,产生一种新的物品。
例如,把电视机上的拉杆天线“搬”到圆珠笔上去,发明了可伸缩的“圆珠笔教棒”。在黑板上用三角板画图形不方便,一位同学在三角板的三个顶角各装一个小铁珠,这样,当三角板在黑板上移动时,减小了摩擦。
11)反一反
把某一事物的形态、性质、功能反一反,发明出新的物品。许多新产品往往是上与下、里与外、左与右、前与后、横与竖反一反。
例如,皮革里外反一反,成为翻毛制品。平时人们穿拖鞋只能朝一个方向穿进去,如果脱拖鞋时把拖鞋放倒了,那么,到要穿的时候,又需要把它摆正才能穿。能否做到反方向也能穿呢?日本横山康子发明了两面都能穿的拖鞋。这种拖鞋只是把拖鞋的十字搭攀移到中央就行了。
12)定一定
定指的是规定、约定。为了解决某一问题,或改进某一件东西,为了提高学习、工作效率和防止可能发生的事故或疏漏,需要做出一些规定。
例如,为了使交通有秩序,防止事故发生,发明了信号灯。规定黄灯亮时,车辆停止行驶,已经越过停车线的车辆可以继续行驶;红灯亮时,禁止车辆通行;绿灯亮时,车辆通行。再如,医师测定病人的体温要用温度计,温度计刻度的规定,是瑞典科学家摄尔休斯的一大创举,他规定水结冰时的温度(冰点)为零度,在一个标准大气压下沸水的温度(沸点)为100度,中间分为100等分,每一等为1度。这就是摄氏温度计使用的“温标”,记为“C”。
 
请你发明设计
观察与思考
请你观察周围的物品,其中哪些是用聪明的方法发明的?用了哪一种方法?这种方法对你有什么启发?
 
自由发明
观察周围的物品,哪些地方需要改进、革新?请你巧妙而灵活地运用“聪明的办法”进行创造发明。
为了节省空间,增加灵活性,请运用“缩一缩”的方法,发明一种折叠用具。可用画图说明,也可以用纸板制成模型。
 
4、联想发明法
瑞士工程师乔治.德梅斯特拉尔很喜欢打猎。每次打猎回来总发现有一种大蓟花粘在他的衣服上,粘得很紧,不易摘下。他逐渐对这种长有倒刺的野花发生了兴趣。有一次,他摘下一朵花放在显微镜下观察,发现花上长有许多小钩子。原来是这种小钩子紧紧地粘住了布料!由此,他联想到,假如在布上放置一些类似的小钩子,不就能够将两片布牢固地粘合在一起吗?经过反复思索,德梅斯特拉尔认为自己的设想是符合实际的。于是,他采取分析和类比的方法,经过8年的研究实验,终于制造出由两条尼龙带组成的尼龙搭扣。具体结构是:在一条尼龙带上布满小钩,另一条上布满小圈,将二者相对挤压就能牢牢地粘合一起了。这项发明是在1957年完成的,相继在许多国家获得专利权。
这种创造发明技法叫联想发明法,也叫想象法。它是把与发明对象不同领域中的事物与发明联系起来的思考方法。所谓联想,就是把头脑中不相关的事物重新进行组合。
联想发明法有两种方式:
1)随机联想法
随机联想不是出乎意料之中,而是出于意料之外,即人们常说的:踏破铁鞋无觅处,得来全不费功夫。由随机联想所做出的发明或发现,通常叫做“机遇”。
北京市铁六中黄建川同学,15岁时发明“爬楼梯车”。有一次,他看到小狗上楼梯,十分轻松、灵巧。于是,联想到搬运重物上楼却十分吃力,能否把小狗上楼梯的动作运用到运重物上楼梯呢?经过思考和试验,发明了“爬楼梯车”。狗和车本来毫不相干,他怎样把它们联想一块呢?关键在于“爬楼梯”这三个字。狗能爬楼梯,车能不能?狗能爬楼梯的动作,车能不能学?这些联想推动着董建川深入研究,他发明的“爬楼梯车”,运重物上楼时,先把小车前轮推近楼梯,压下扶手,前轮悬空,被橡皮筋拉起,再推进小车,使前轮搭在上面的楼梯上;再提起扶手,后轮悬空,后轮被橡皮筋拉起,稍向前稚,使后轮搭在上一级楼梯上……。这样一级一级地爬,小车就爬上楼去了。
 
 
爬楼梯车
随机联想能很快地促进一种新发明,而且往往是在没有命题的情况下一举构思成功的。但是,不要由此产生一种误解,认为搞发明要靠碰机会,甚至“守株待兔”坐等“机遇”的到来。俗语说得好:“机遇偏爱有准备的头脑”。只有有心人,时时思新索奇,处处接收新信息才能捕捉转瞬即逝的“机遇”。否则,发明的“机遇”撞到鼻尖上,也会失去的。
2)强制联想法
严格来说,强制进行的联想才可称作一种独立的创造发明的构思方法。随机进行的联想只是配合其他发明构思方法的一种辅助手段。因为随机联想不是对准发明目标有目的、有步骤地去联想,而是偶然受到某种表象的刺激突然联想到某一重大问题及其解决方案。
强制联想法是对照发明命题在构思其具体结构时,开动自己的思维机器,捕捉一切与本发明结构有关的表象和发明目标的要求或特性联系到一起去联想。
台湾省少年朋友翟梅发明下雨自动关窗户装置,是通过强制联想法构思成功的。她的发明过程是这样:首先通过窗户自动关闭这一要求联想到弹簧门,即应有一弹性张紧机构,下雨前窗户是开的,得有一控制机构与弹性张紧机构平衡。该控制机构如遇下雨就变湿,结果失去控制,让窗户关上。什么东西干时能承受拉力,下雨时就失去拉力?由此,她联想到卫生纸。于是,她设计出这样一种装置:打开的窗户外侧用一束卫生纸系结,内侧用一束橡皮筋张紧,这就解决了下雨自动关窗的问题。
请你发明设计
就餐时,怎样防止食物洒在衣物及地面上?
就餐时使用餐巾可以避免洒落的食物污染衣裤,但不能防止污染地面(地毯)。据国外报导,曾发明一种胸部装有手风琴式折叠的围嘴(如图)。这种围嘴设计新颖,对儿童十分适用,但给大人使用,不美观,看来传统的餐巾不能丢。你能设法改进吗?这里能否用上联想的方法?
 
5、组合发明法
橡皮和铅笔是两项不同的技术成果。一位贫穷的画家威廉把它们组合在一起,发明了把橡皮包在铅笔头上的铅笔。他获得了专利。他把这个专利和专利权卖给了拉巴地布铅笔公司,使该公司每年仅专利费一项收入,达50万美元。有一家音乐工业公司的技术员豪斯菲尔德,把超声检查仪与计算机图像识别两项技术组合起来,发明了能够进行人体内探测的CT扫描仪器,因而获得了诺贝尔医学奖。
这项发明技法叫组合法。它是在创造发明中,把多种技术成果综合在一起,构思出新颖的设计和独特的功能的方法。
组合法是详细构思设想的有效途径。有人对1900年以来的480项重大成果进行了分析,发现从1950年以后,组合型的成果的数量远远超过了突破型发明的数量,成为占主导地位的技术。组合型的技术发明使技术更加完善、成熟。
组合法也有一定的规律可循。在有了某个创造性设想,或者谋求某种特殊功能的时候,我们可以从原理的组合、内插式组合、辐集式组合等三种形式,从不同的角度进行发明设计。
1)原理的组合
所谓原理的组合,是指己有的技术原理为基础通过巧妙的组合,创造出新的功能或新颖的事物的方法。例如,人体内长结石的病人很多,结石病人多有剧烈疼痛等痛苦。一般治疗中采取外科手术的方法,摘除结石。但有许多结石病在手术后仍容易复发。若用药物治疗,可以排除小的体内的结石,而较大块的结石却难以通过服药来化解或排除。医生们一直在寻求着不做手术而排除人体内结石的方法。英国一家医疗研究中心提出了一项不需外科手术而粉碎结石的发明。这种发明是把两个原理巧妙地结合而得到的。一个原理是超声波可以破碎岩石,当然也可以破碎人体内的结石。但如果是把超声波加强到能够破碎人体内的结石时,人体也损坏了。用什么方法,既能破碎结石,又不损坏人体呢?他们想到了椭球内,一个焦点发出的光线或波会在另一个焦点聚焦的原理。根据这两个原理,他们建一个水槽,让结石病人躺在其中,使体内结石处于椭球内的一个焦点上,在另一焦点发射超声波。经过约1分钟的超声波冲击,体内结石就会化成小碎块,然后通过服用药物可以排除。磁半导体的发明也是霍尔效应与磁阻效应的结合。
2)内插式组合
内插式组合,是以一项技术措施、方法为主,再插入其他的技术措施、方法达到新功能的组合设计方法。有人说当今的技术有两个特点,一是结构变得越来越复杂,二是操作变得越来越简单。在现代技术中被认为最重要的技术——电子计算机技术是一个复合的技术产品。计算机最早出现于1890年,由霍勒斯里发明。这台机械的计算机能识别穿了孔的卡片,能计算,后来还能用于数据贮存和检索。但是这台庞大的机器的真正普及应用是在电子学发展,特别是晶体管的出现以后才实现的。计算机专家们把晶体管技术插到霍勒里斯的计算机技术中,使计算机更快速化、更多功能和小型化,才使计算机技术变为影响到现代人生活中每个方面的技术。
这种组合可应用于很多小的技术产品。比如,用于锻炼身体的计步鞋,就是将计步器插入到鞋底中实现的。将电炉插到水壶中,便产生了电水壶的新产品。将喷水的环节插入电熨斗中,出现了喷雾式电熨斗,等等。
3)辐集式组合
辐集式组合,是选取一项通用的技术或通用的技术产品,列出它所有可能应用的方面或所有可以与之结合的技术产品,以产生新的发现或发明的方法。
比如超声波技术,是一个通用的技术手段,它现在己发现的用途有:超声波熔化,用于熔化密度不同的金属,能够明显地将密度不同的金属分层熔出。超声波焊接,利用超声波装置放出的波,引起铝板表面发生小爆炸,除掉铝板表面的氧化膜,然后进行焊接。超声波烧结,通过在烧结物上加超声波,缩短烧结时间。超声波切削,利用超声波加到切削刀具上,以防止切削刀具与被切割物件之间熔化、粘着。还有我们比较熟悉的超声波搅拌,用在混凝土构件制造中。超声波探伤,可用于机器的整机检查。
超声波的这些应用是从一种应用技术和原理辐射出去,产生新的发明设想。你能利用这种辐集式组合,再创造,发明新产品吗?
运用组合发明法要注意些什么问题呢?有哪些要领?
(1)组合要有选择性
世界上的事物千千万万,把它一样一样不加选择地加以组合是不可能的,应该选择适当的物品进行组合,不能勉强凑合。如国外一家公司曾大力推销一种收音、照相两用机,即将收音机、照相机组装在一个外壳里。虽然广告宣传如何便利、实用。但实际上,拍照时,收音机毫无用处;而听收音机时,照相机又成了累赘,并且没有节省材料。这样的组合是不可取的。
(2)组合要有实用性
通过组合提高效益、增加功能,使事物相互补充,取长补短,和谐一致。例如,将普通卷笔刀、盛屑盒、橡皮、毛刷、小镜子组合起来的多功能卷笔刀,不仅能卷铅笔,还可以盛废屑、擦掉铅笔写错的字、可作镜子照,大大增加了卷笔刀的功能,很有实用性。
(3)组合应具创造性
通过组合要使产品内部协调,互相补充,相互适应,更加先进。山东青岛市合江路小学五年级刘筱锴同学发明保健电热烘鞋器。当鞋子湿了,将烘鞋器插入鞋里,可以把鞋烘干。这个烘鞋器用电熨斗芯作热源,用铜管、铜片当散热器,把除臭味的药粉填撒在散热片之间,用尼龙袜套起来。这样的组合确是有创造性的。
 
请你发明设计
观察与思考
1、举出5种是组合发明的物品,并指出它们是什么物品组合的?
2、判断小发明的标准是:新颖性、创造性和实用性。请以这“三性”判断下列两件发明能否成功,并说明理由。
(1)多功能旅行筷。筷子是空心的,顶上加个帽盖,空筷里可以放些调味器、牙签。
(2)厨房多用刀。旋下刀柄(内装电动旋转盘、插头等),在刀柄上装上附件,可以打蛋、洗碗。刀装上刀柄,可以切菜、刨丝、开瓶盖、开罐头、刨皮等。
 
为了节省空间,增加灵活性和功能,人们发明了不少组合用具,如组合螺丝刀、组合玩具、组合家具等。请你也来发明一种组合用具。可画图说明,也可制成模型或实物。
 
6、逆向思考法
电磁感应现象是科学法拉第一生中最重要的科学发现。大家知道1820年,奥斯特发现了电流的磁作用,当电流在金属丝中流动时,金属丝附近的磁针会偏向一边。不久,安培也发现带电流的导线能像磁铁一样相互作用。法拉第在了解了前人的知识后,用逆向法进行了思考。他想:既然电流能产生磁,那么磁能否产生电呢?为了验证这一想法,他和他的助手进行了多次实验。直到1831年,他偶然地把一根磁棒掷到一个线圈中,引起了电流的出现。法拉第发现的这一现象叫做电磁感应现象。他的这一划时代的重要发现,奠定了今天电磁学的基础,同时导致了发电机的发明。
这种发明技术法叫做逆向思考法。当人们按照常规思考问题时,常常受到经验的支配,不能全面地、正确地分析事物。而倒过来想一下,采用全新的观点看事物,却往往有所发现。
有逆向思考进行发明,有哪些形式和方法呢?
(1)方法逆向
很久前,平板玻璃的制造有两种制造方法:普通窗用玻璃制造法和厚玻璃制造法。普通窗用玻璃制造法是采用控制法或垂直向上法,伸展熔融玻璃。这种方法的缺点是玻璃伸展过程中容易产生畸变。厚玻璃制造法是将熔融玻璃铸造成厚板,再进行研磨和抛光。其缺点是质量不易合格。英国的匹尔金顿针对这些缺点,在制造方法上进行逆向思考。即应用水平而拉伸的方法,而不采用垂直向上伸展的方法。1952年,他提出了浮法玻璃生产法。这种制造法以液态的锡的平面为平面,当熔融玻璃由炉中流出,让它形成带状漂浮在液态锡面上。由于液态锡面平整,因而制成的玻璃表面也很平滑。玻璃在锡面上逐渐冷却,并进入退火窑,即成为光洁的玻璃。该法完全省略了机械研磨,保证了玻璃的质量。目前,这种制法己在全世界广泛应用。
2)因果逆向
因果逆向即从发明的结果(发明物)进行思考,分析这项发明有什么特点,用什么具体措施实现这些特点,最后再确定该发明的真正外观和结构。
浙江瑞安中学生洪伟力发明“新型节水龙头”。他从“当停水后,若忘记关闭水龙头,水再来时,能自动关闭,防止水浪费”这一结果出发进行思考,设计一个当停水后水再来时能自动切断水流的装置。他学习和应用了内燃机气缸结构的活塞运动和气缸外冷却水套的工作原理进行设计,当停水后水再来时,水从阀体进入空心活塞内,利用水流动量变化产生冲力推动活塞,实现自动放水。当水槽注满水后,浮球上浮,通过杠杆将力传递到活塞,使它反向运动,堵住阀门口,切断水流。
广西梧州市二轻局温煜廉同志发明变光节电开关。为了解决灯泡的寿命问题,一般人按照正常思路,总是想解决灯丝的质量问题,或者改进灯泡的制作工艺。温煜廉从分析原因入手。他分析电压与灯光使用时间的关系,发现电压与灯泡使用时间关系是按指数关系变化,电压上升5%,耗电量增加11%,灯泡寿命缩短50%。假若降低灯泡两端电压,则可大大提高灯泡寿命。根据这个原因分析,他研究了降低电压的办法,从而发明了“变光节电开关”,既延长灯泡寿命,又能节约用电。
 
请你发明设计
观察与思考
观察生活中的颠倒——逆反发明,举出两个实例加以分析。
 
 如何设计一个不影响煮饭烧菜的蒸物器具?
利用煮饭烧菜的热气来蒸熟食物,既省时间又省能源。但现有的蒸屉不是搁在碗上,就是搁在锅底或锅侧凸沿上,影响了煮饭烧菜。请你思考一下,设计一个不影响煮饭烧菜的蒸物器具?
 
7、移植发明法
广东省南雄县南龙中学初中一年级的杜建国同学发明了“折叠玩具箱”。他是把每个箱子装一类衣服和折叠式用具的原理移植来的。他想:家里玩具多,放在一个箱子里,往往为找一件玩具翻箱倒柜。于是想出了办法,用三合板做了一个折叠式玩具箱(见图示)。它和折扇差不多,每个小盒用铰链连接,既能打开,又能合拢,还挺轻便。他还在每个小盒上贴上标签,写上每个盒子里有什么玩具,找起来方便多了。
 
 

这种创造发明技法叫做移植发明法,也称移植法,渗透法。这种技法是将某个学科领域中已经发现的新原理、新技术、新方法、移植、应用到或渗透到其他学科、技术领域中去,为解决其他学科、技术领域中的疑难问题提供启动或帮助,从而使它得到新进展的一种创造发明方法。
从思维的角度看,移植法可说是一种侧向思维方法。它通过相似联想、相似类比,力求从表面上看来仿佛是毫不相关的两个事物或现象之间,发现它们的联系。因而,它与类比发明法(简称类比法)、联想发明法(简称联想法)有着密切的关系,在很多情况下还与灵感思维有关。
运用移植发明法有哪些要领呢?
1)考虑从原理上移植
就是说把某领域的原理移植到另一领域,做出发明。即超出原有技术原理的适用范围,来考虑使用这个原理。例如,巴斯德发表了关于有机物腐败和发酵的研究成果后,一位英国籍医生恍然大悟,他想,这个原理可以移植到外科手术上去。他认为有机物腐败和发酵是由于外来的细菌感染,而外科手术后病人伤口的化脓和溃烂也是外来细菌感染的结果。于是,他采取石碳酸消毒的办法,终于在1865年发明了无菌手术法,这个方法使得外科手术后病人的死亡率从80%以上降低到15%
2)灵活多样、讲究实效地从技术手段、方法上移植
比如,拉链的发明曾被誉为影响现代生活的最重要的10项发明之一。这项发明是一位叫卡特逊的人为解除系鞋带的麻烦而想到的。1893年他取得了专利权,并在“哥伦比亚博览会”上展出。这项发明一下子吸引住一位叫霍克的年轻军官。他决定建一个拉链厂,并雇用了卡特逊。没想到拉链机的组装并非易事,卡特逊畏难而罢休。霍克经过19年的周折,装好了拉链机,却没有人想用这东西做鞋带。这说明想到运用移植法是不容易的。但是后来,有家服装店的老板,把拉链移植到围腰式钱包上,一下子生意兴隆了。他又把拉链用到飞行服上,卖给了空军,很受欢迎。1930年法国经济不景气,什么产品都不好销,而服装设计师夏巴列夫却因将拉链用在女式外套上而畅销市场。另一家服装店老板因为将拉链用在裤子上,而使该店经营活跃起来。霍克花了19年时间完成的发明,却因没有找到合适的用途而没有销路。而这些服装厂巧妙地把这项技术移植到服装的某些部位,实现了服装制作的革新,振兴了经济。可见灵活、有效地移植是多么的富有价值。
3)多种移植的结合
上海市五十一中小发明组连鑫等同学发明充气太阳灶。他们把充气玩具的技术、日常商品的不干胶贴片,移植到太阳灶上来;把课本上的知识:帕斯卡原理移植到新型太阳灶的设计中去,采用了原理、技术、原料的多种移植方法。他们在确定课题后,一天在儿童玩具店玩,看见了充气玩具——救生圈,它充气后就鼓胀成一个大圆圈。他们想,假如将两片圆形塑料薄膜边缘粘结,充气后会不会膨胀成一个抛物面呢?如果可以,抛物面的加工量可大大减少,而且又轻。实验结果,充气后在底面贴上真空镀铝涤纶不干胶片,结果得到手掌般大小的聚焦斑点,很烫。他们又想到,帕斯卡原理讲到,在密闭的容器里,器壁受到的气体的压强是均匀的。既然如此,它形成的抛物面肯定是均匀的,聚焦效果更好。后来他们又用塑料管和铝合金管加工后成框架、支架,无基板充气太阳灶就创造出来了。这个充气太阳灶的核心气囊,气囊的底面上贴有反射膜。利用充气压力使底面形成很好的聚光反射镜,把阳光聚集在锅底上。气囊的上面是一层透明塑料膜,可以防尘、防水,保护反射膜。详见图解。这种充气太阳灶很轻,只有4千克,用料又省,镜面工艺简单,造价只有相同功率的其他形式太阳灶的20%左右。
 
 

4)辐射能力要强,善于从“看来无关”的事物中寻找启示和线索
例如,发现二硫化钼作润滑剂就是如此。一个人踩到丢弃在路上的香蕉皮使他滑倒,这是众所周知的常识。香蕉皮为什么滑溜呢?想到这个问题的人也许不多,把它当作一个问题去研究的人,可能更少。有人用显微镜加以观察,发现它有几百个薄层构成,层与层间可以滑动。据此,有人推断,如果能找到类似结构,就可由此发现性能优异的润滑剂。在对许许多多的物质进行研究后,人们终于发现二硫化钼和石墨的结构完全类似于香蕉皮的结构。石墨早已被用作润滑剂,二硫化钼却是通过这种移植方法被发现的。它具有极薄的层结构,厚度为0.1微米,仅为香蕉皮层厚的二百万分之一,其易滑性相当于香蕉皮的二百万倍,它的熔点高达1800℃。常用润滑剂黄油只能在150℃以下的条件下使用,二硫化钼在400℃温度下使用也不成问题,是一种良好的耐热性润滑剂。可见,留意、探究“日常小事”,有时也可引出新发现,这对于我们从事技术开发、产品开发来说,是有启示作用的。
请你发明设计
随身钱包如何防盗
人人都注意保护钱包。有的人将钱包穿在皮带上,有的人在钱包上拴一根绳系在身上,有的人把钱包堂而皇之地系在腰上成腰包。这些方法行之有效,但称不上巧妙。于是,有人研制出电子报警皮夹。当皮夹离开人体一段距离,人体携带的电子报警器就报警。然而,这种报警器不是体积过大,就是价格偏高。请你利用移植发明法,发明一种防盗钱包。
 
8、巧妙仿生法
地球上的生物在漫长的进货过程中,通过自然选择,形成了许多卓有成效的器官或形态,其结构的精巧和可靠达到了令人难以置信的地步。例如,螳螂能在0.05秒的瞬间,计算出眼前小昆虫的速度、方向和距离,并能将其一下子捕获。蝙蝠是靠超声波定位的,蝙蝠的超声波定位器只有几分之一克,但是它能精确地导向,蝙蝠能依靠它迅速捕到昆虫,上万中蝙蝠在一个山洞里飞翔互不碰撞。生物具有各种丰富多彩的功能,具有复杂和精巧的机构,其奇妙程度是难以想象的。我们能否把生物的这些功能、机构运用到技术发明上去呢?
有一门仿生学的科学,它就是把各种生物系统所具有的功能原理和作用机理作为生物模型进行研究,希望在技术发明中能够利用这些原理和机理,实现新的技术设计并制造出更好的新型仪器、机械等。在实用发明中,仿效生物系统的功能、机理制造出产品的方法,就叫做仿生法。
让我们举几例来说明这种仿生法在创造发明中的作用。
1)人造海豚皮的说明
海豚在游泳时能轻而易举地超过快速航行的船只。原因在哪呢?科学研究表明,海豚不仅有一个理想的流线型体形,而且还有特殊的皮肤结构。海豚的皮肤分两层:外层薄而富有弹性,其下面是乳头层和刺状层。乳头下面有稠密的胶原纤维和弹性纤维联系,其间充满脂肪。海豚皮肤的这种结构有许多作用,从快速流动来说,它起消振器的作用,使水流引起的振动减弱,防止湍流的形成和液流的破坏。
人们依照海豚皮的这种功能和结构,研制成一种人造海豚皮,这种人造海豚皮由三层橡胶组成,表皮层平滑,厚约0.5毫米,起支持板的作用,它与船上的壳体连接。试验表明,把这种人造皮贴到鱼雷上时,鱼雷在水中的运动阻力至少减小50%
2)联动刃钻头的发明
恐龙已在地球上消失了。但是,考古人员发掘出来的恐龙的化石表明,有一种吃草的恐龙高数米,长达20多米,估计质量为40多吨。这么大的身躯,每天要消耗上吨的植物来维持生命,但是,恐龙的嘴很小,小小的口腔怎样才能将这么多植物嚼碎呢?原来,恐龙的口腔中排列有几排牙齿,每排有几十颗,一口牙约有四五百颗,有的多达2千颗以上。
按照恐龙的牙齿排列,人们发明了一种由两排刃齿组成的联动刃钻头。这种新型钻头的钻进速度比——般钻头要快一倍。其实,某些动物的器官很值得模仿制造。例如,螳螂的钩头大刀、壁虎脚上的吸盘、树獭的爪子、鳄鱼的鳞片、袋鼠的尾巴等,都和我们日常生活中的某些工具或物品相似。或许,从模仿这些动物的器官中可以获得某些有益的东西。
应用巧妙仿生法,有哪些方法和要领呢?
1)仿生物功能
例如蜻蜓和苍蝇的复眼由许多单眼组成。在每一只小方角形的单眼中,都有一小块角膜。这种角膜像照相机一样单独成像。在蜻蜓和苍蝇的复眼前边,即使只放一个目标,但通过一块块角膜,可以看到许许多多个相同的影像。人们仿照复眼的这个功能,把许多光学小镜排列组合起来,发明了复眼透镜。用这种复眼透镜制成照相机,一次就可以拍千百张相同的影像。在电视屏幕上,你看到过这样的影像吗?
2)仿生物结构
例如纸蜂窝墙板的发明。蜜蜂往往被称为昆虫界中的“建筑师”。这是因为它能一昼夜中用少量的蜂蜡建造上千间生儿育女的蜂房。据说有一种黄蜂,它能用不到半两的蜂蜡,建起数十间整齐的蜂房。而人类建造房屋用的砖,每立方米的质量约有1.8吨之多。看来,蜜蜂采用了“轻型材料”建房。依照蜂窝的结构,人们制成一种纸蜂窝墙板。纸蜂窝墙板是将厚约2.5毫米的石棉水泥和纱管纸,按一定方法粘结起来的新型建筑材料。目前,这种材料不仅用于建筑业,而且可用来制造家具。用相同原理制成的高强度纸蜂窝墙板还应用于火箭和飞机机翼的制造中。
 
3)仿生物语言
动物也有语言,称为“动物通信”。有一次,一位科研人员把动物的声音用录音机录下来,同时仔细观察该动物的相应行为动作,发现了它们之间有相互的关系。如把一支灵敏度很高的话筒放到人工孵卵器里,发现一种十分奇特的现象:原来在小鸡出壳前三天,就已“吱吱”地说话了。起先声音很低,后来把耳朵凑到鸡蛋上就能听得到。这些信号似在说:“我太热了”或“我冻坏了”,孵蛋鸡就根据这些要求翻动它们,改变着孵蛋动作:离开或孵在蛋上。据此,人们一量掌握了动物语言的秘密,就可以指挥动物的行动了。目前,有的飞机场、菜园、养鱼场等为了不受鸟的危害,依照鸟语设立“鸟语广播台”。这种广播台播放鸟类遇到危险时发出的惊叫声,以吓跑飞鸟。
4)仿生物钟
每天天刚破晓,公鸡便引吭高歌,喔喔地准时报晓。鸡叫三遍,天光大亮,豆类植物幼苗的叶子,白天抬起,晚上下垂。生物学上称这种现象为昼夜节律。生物界的许多活动还跟季节有关,植物的开花结果,候鸟的迁徙,鱼类的回游,都有这个规律。人的身体里也有生物钟系统,人的体温、血压、基础代谢、脉搏、细胞分裂和血液成分等等,都呈昼夜性变化。人们一旦揭开生物钟的奥妙,将有更多发明给人类生产、生活带来不可估量的好处。
 
 
请你发明设计
驱鼠有什么妙法?
 
老鼠之患,人人恶之。驱鼠之法也多,有化学法(药物)和物理法(超声波)两大类。还有的将活鼠肛门塞上黄豆用线缝住放归,让老鼠胀肚乱咬同类。请你应用仿生法,发明一种驱鼠工具。
 
9、废物利用法
江苏昆山小桃园的中学生陈平,于13岁时设计并做出了“简易显微镜”这件小发明。陈平说:“我设计了一台简易显微镜,用的全部是废品。找一支空牙膏壳,剪下颈部以上的那一部分,洗干净。剪一小片透明纸贴在牙膏壳管口上,它就是载物台。
 
 

找一只锥子在牙膏壳盖顶正中钻一个小孔。将一只废小电珠轻轻敲碎,取出头部的聚光玻璃球,把它嵌在小孔里,就成了目镜。把需要观察的标本(例如蜘蛛脚)放在载物台上,盖上牙膏壳,旋动盖子(就是调整焦距),直到可以清楚地看见物像为止。”
江苏省靖江县斜桥中学初中三年级的朱力同学,14岁时做出了简易铅笔刀这件小发明。他说“我有一把大人刮胡子用的废刀片,削铅笔很快,但是,刀片容易断,真可惜。
如果像图示那样,用鸟粪纸剪两个等腰三角形,中间挖一个矩形方孔,用三个鞋眼钉起来,把刀片夹在里边,就好用多了。”
 
 

这些小发明构思巧妙,少花钱,有实效,废物利用得多好啊!
这种发明技法叫做废物利用法。废物利用法应用广泛,大有作为。
近些年来,随着各国工业的发展,公害已成为世人所关注的重大问题。由于大气、水源和土壤等环境污染日益加重,人类的健康受到严重的威胁,公害事件不断发生,生态系统也遭到破坏。为此,许多国家都专门制订了环境保护法,成立了专门的行政管理机构,同时加强了环境的监测和治理。
随着人类对环境污染的重视,又涌现出了一门新兴的学科——环境保护科学。环境保护工作包括两个面的内容:合理地利用资源,防止环境污染;在产生环境污染后,做好治理工作。
随着人们活动范围的扩大,活动后的废旧物料也越来越多。由于当代科学技术的发展,特别是化学、生物学的进步,发现许多废物旧料都是可以利用的,有些还是宝贵的东西。废旧利用技法(废物利用法)就是在这一过程中发展起来的一种创造发明方法。
回收废物既解决了环境污染又可以激励发明,这是一箭双雕的好方法。一种东西在一种场合下是废物,而在另一种场合下又是有用的物质,就看如何发明利用罢了。
废物利用法的关键是分析构成这种废物的物质是什么?这种物质的性质有哪些?再者,要观察废物的外形、结构,研究它可以作哪些替代物?我们可以从下列的废物利用中得到良好的启发。中学生科技网 www.zxskj.com  
1)在工业生产中,工业废物可以用来生产新产品。例如,煤渣可以变成制造水泥的原料,也可以直接压制成煤渣砖。这就开辟了建筑工业材料的一个新来源。在日常生活中,物质生活越发达,生产的垃圾也越多。在美国的洛杉矶市,垃圾成灾。但人们把垃圾分成四类:可燃性垃圾、不燃性垃圾、厨房垃圾、动物尸体。经过这样分类收集,每天得到的厨房垃圾成了大约1万头猪的好饲料;每天多达400万吨的不燃性垃圾转给副产公司,用磁选机回收出100~1250吨铁屑,残余的废物用于填坑;可燃性垃圾送发电厂燃烧发电。
2)二氧化硫是污染大气的主要有害物质之一,遭到二氧化硫污染的空气会刺激人的眼睛,损伤呼吸器官,有时还会引起某些疾病,另外还会损伤农作物。空气中二氧化硫的主要来源是含硫矿物冶炼及燃料的燃烧。中学生科技网 www.zxskj.com  
硫磺燃烧后污染了大气。从另一方面看,硫磺又是基本化工原料之一。它除了可以制造硫酸外,也可用来制造黑色火药、杀虫剂及焰火等。因此,设法从冶金和发电等行业中回收二氧化硫,既开发了资源,又减少了大气污染。为了除去烟气中的二氧化硫,有人发明了使用石灰的方法:让石灰与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙,然后加热至6090℃,将空气吹入含亚硫酸钙10~15%的胶体溶液,从而制出石膏。为了除去硫,还有人提出了细菌噬硫法。
3)废纸的量也很可观,过去只能付之一炬,既浪费了资源,又污染了大气。从世界范围来说,造纸工业所用的原材料大约90%来自木材,而世界森林的过量采伐己出现非常严重的后果。能不能利用废纸呢?能,废纸可用来做造纸原料。据统计,每回收一吨废纸,可节省纤维原料500~700千克、烧碱100~300千克、电400千瓦时、煤300~400千克、水100~300吨。为了充分利用废纸,人们提出了其他几种发明:丹麦有人发明了一种机器,可将废纸与其他物质混合,做成了“纸砖”。每一块0.5千克的纸砖可烧一小时左右。美国把旧纸币加式成细粉,用它用塑胶碟、柜子、天花板和隔热墙的填充料。德国有人把废纸粉碎后,加入35%的聚乙烯,再挤压成型加工,可制造成人造木材。这种人造木材可以锯,也可以钉上钉子。另外,还有人把废纸经过辐射后分解,生成葡萄糖,再使葡萄液发酵,可生产甲醇、乙醇等有机物。
4)各种各样的废物旧料,经过科学的分析之后,还可以发现它们具有反复利用的价值,产生多次增殖的效果。科学研究表明,鸡的消化肠道比较短,食进的饲料还未充分吸收就排出体外。因此,在鸡的粪便中还含有较多的营养物质,经过适当的处理后,就可以用来喂猪。而猪的粪便可以放进沼气池发酵产生沼气,沼气可以用来点灯点火。发酵后的沼气液可以用来灌溉农田,它既可以杀死寄生卵,肥料效果又比猪烘高。产气后的沼气渣还可以用来培养磨菇,然后再用来饲养蚯蚓,等等。
只要我们自觉地了解废旧利用技法的原理,并自觉地在日常生活中应用它,我们就会在许多不起眼的东西上做出惊人的创造发明来。
 
 

请你发明设计
如何使用废旧日光灯管复亮?
 
日光灯己进入千家万户。由于日光灯的制造质量问题和电网电压波动,以及人为安装使用不当等,造成灯管报废。请你应用废物利用法,怎样使废旧日光灯管重新点亮?
 
自由发明
请观察、分析日常生活中各种废弃的饮料袋(瓶)、一次性注射器等的材料、结构和形状,如可重新利用,请设计发明作品。中学生科技网 www.zxskj.com  
 
10、专利发明法
在查阅专利文献的基础上创制发明新产品是一种很好的发明技法。1938年,匈牙利拜罗和他的弟弟申请了圆珠笔的专利,第二次世界大战期间开始在阿根廷正式生产。美国人雷诺兹从专利文献中得到了这个情报,1945年,他设法弄到一支这样的圆珠笔回到美国。雷诺兹断定,圆珠笔将有一定的销路。为此,他极力想制造出一种新的圆珠笔,但又不能同拜罗的专利相冲突。最后,在专利律师的帮助下,雷诺庇终于试制出一种新型的圆珠笔。这种圆珠笔畅销世界,销售量远远超过了拜罗的圆珠笔。
这种发明技法称为利用专利发明法。简称专利发明法、专利分析法。它是一种利用情报、专利的发明方法。
任何一项发明首先必须是新颖的,因此发明人总希望自己的研究成果是独创的,而不是重复他人的劳动。为此,就要查阅文献。由于文献数量很大,不可能都查阅,按照“国际专利合作条约”规定的最低限度文献范围,应查阅1920年以后的美国、日本、德国、英国、法国、苏联、瑞士七国以及欧洲专利局、国际专利局等专利组织出版的专利,和169种所谓非专利科技期刊。
专利文献是指发明人向专利局申请专利时写的专利说明书等。按照专利法的规定,发明人必须在说明书中将发明技术公开。据统计,目前全世界每年发明的新技术中,90~95%是发表在专利文献上,其余发表在技术刊物中。因此,利用专利文献进行发明创造,是发明的一条重要途径,并且已引起了越来越多的人的重视。
对于从事发明的人来说,专利文献具有新颖、及时、详细、完整等特点。由于大多数国家的专利法都规定了先申请制(即专利局向最先提出申请的人授予专利权),因而发明人总是抢先提出申请,以免丧失获得专利的机会。据估计,专利文献公开的发明要比其他文献早数年。这对于预测有关科学技术的动向和水平有很大的参考价值。专利文献的第二个特点是详细完整。这是因为按照专利法的规定,专利说明书及其附图必须清晰、完整和具体,并能使所属技术领域的普通专业人员能够实施为准。从实用性来看,专利文献比其他科技文献更详细、完整。另外,专利文献包含的技术领域广,数量大,从简单的小改革到高、精、尖的发明都有。专利文献是从事发明的重要宝库,不少人采用调查、综合、分析专利文献等方法,使自己的发明获得了成功。中学生科技网 www.zxskj.com  
利用专利文献进行发明有哪些具体的方法呢?
1)查找专利文献发现新课题
查找专利文献可以得到启示,发现有待于研究的新课题。另外,在初步定下发明对象后,也可以从专利文献中寻找借鉴,以进一步明确需要解决的任务。以电灯的发明为例,英国有个自学成才的业余科学家叫斯旺,早年曾在一药剂师手下当学徒,只是利用业余时间学文化。1845年,他得到一份斯塔尔关于电灯专利的文章,读后便开始研究如何制造出来这种白炽灯。1860年终于制造出世界上第一盏碳化灯丝的灯泡,但实用价值不高。不久,爱迪生制成了有实用价值的白炽灯。他是在阅读了斯旺发表在美国《科学美国人》杂志上的文章得到启示后,才研制成功的。这种通过调查专利文献,选择发明目标,从中寻求启示,促进发明创造获得成功的例子是很多的。
2)综合专利成果进行创造发明
在实际创造发明活动中,有时单凭一篇专利文献,还不能解决创造发明中的问题,还需要综合一定数量的专利文献来进行创造发明。例如,日本的丰田佐吉在为自己的企业寻找出路的时候,订阅了全部类别的专利文献,他综合了几个专利成果,找到了发明自动织布机的研究课题。不久便研制出了优良的自动织布机。当时以纺织工业著称于世的英国对此大吃一惊,并向丰田佐吉购买了自动织布的专利。中学生科技网 www.zxskj.com  
3)寻找专利空隙进行创造发明
通过对众多专利的研究,不仅可以寻找到许多成功发明的脉络,也可以找到许多失败技术的脉络,还可以找到潜在的、经过努力可望成功的技术的脉络。通过对这些脉络的调查,可以进一步发现成功与失败的原因在哪里?要使现在专利实用化的关键何在?可见,研究发明的脉络是一种有效的发明方法。这种方法,可以说是一种寻找现有专利的知识空隙的发明方法。它的具体步骤如下:
       a、确定初始课题;
       b、专利文献调查;
       c、评价;
       d、找出专利文献的知识空隙(被忽视的现象,未引起人们注意的问题,文献缺乏的新知识……);
       e、增加新知识;
       f、制订正式课题。中学生科技网 www.zxskj.com  
例如,美国的发明家卡尔森看到普通的复写文件要花费大量的劳动,于是就想发明复印机,但是,他的几次实验都以失败而告终。为了保证研究工作的顺利开展,他在三四年的时间里,将大部分业余时间消耗在查阅专利文献上。通过对查出的文献的分析。卡尔森发现,前人的研究都是采用化学方法,并未利用过物理效应。他根据专利文献中存在的这一知识空隙,发明了一种完全干式的复印技术,这种新方法运用了光导电性和静电学相结合的原理。
 
请你发明设计
            输液时如何自动停针?
 
输液是觉的治疗手段,但因护士或家属稍一疏忽,药液滴完而未发觉,空气乘虚进入静脉,往往造成意外事故。为解决这个问题,在专利文献中出现过许多方案。这些方案有一个共同缺点,即不论是从控制药液重还是控制液面高度,均采用较复杂的电子线路,它们或发出报警讯号,或自动切断液路,使输液安全。这种电子线路价格高,在无电源的野外使用也受到限制。你能从分析专利中的不足之处,另辟蹊径,想出更好的办法吗?
 
自由发明
 
运用寻找专利空隙进行创造发明。如查阅我国专利公告,看到北京市青年发明家发明一种安全图钉(如图),在图钉帽下加一金属重物使重心移到针端,当它落地时,图钉针朝地面,不会伤人的脚。请分析一下其利弊,做出新的发明。中学生科技网 www.zxskj.com


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