Стандарты изобретательства. Учебник. ТРИЗ

Решение

Перчатки делаются двухслойными и между слоями помещают микрокапсулы с антимикробными и антивирусными веществами

(рис. 3.4). Эти капсулы лопаются при разрыве или слишком сильном натяжении резины[9 - Патент США 5 024 852.]. Этот способ может быть использован и в других предохранительных средствах из резины (напальчник, презерватив и т. д.).

Рис. 3.4. Хирургическая перчатка. Патент США 5 024 852

Пример 3.3. Экзоскелет

Экзоскелет прикрепляется к телу человека, помогает ему быстрее и легче передвигаться, нести больший груз, легче выполнять любые физические нагрузки. Он может использоваться в медицине, например для восстановления утраченных функций, при выполнении тяжелых работ, в военных целях, например для более эффективного выполнения функций солдата, и т. д.

Стандарт 1.1.4. Веполь на внешней среде

Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, а условия задачи содержат ограничения на введение в него или присоединение к нему веществ, задачу решают достройкой веполя, используя в качестве вводимого вещества имеющуюся внешнюю среду. См. схемы (3.6), (3.7).

Пример 3.4. Кабель

Кабельная обмотка, которая набухает при контакте с водой, выполняет функцию уплотнения. Набухание происходит за счет суперабсорбирующего порошка[10 - Патент США 5 298 284.].

Пример 3.5. Мускулы на пару

Ученые Массачусетского технологического университета создали полимерную пленку, которая работает как искусственная мышечная ткань: поглощая водяные пары, она сокращается. Такая пленка весом 25 мг позволяет поднять груз в 380 раз большего веса. Эта полимерная мышца имеет трехслойную конструкцию. Средний слой образован полипирролом, который создает гибкую матрицу. Два краевых слоя представляют собой мягкий гель из борат-полиола-полимера, который меняет свою форму при поглощении воды. Если пленку толщиной 20 микрон положить на слегка влажную поверхность, то нижний её слой, впитав влагу, разбухает и пленка искривляется. Потеряв контакт с влажной поверхностью, этот слой испаряет влагу и пленка выпрямляется. Цикл многократно повторяется. Если пленку соединить с пьезоэлектриком, то можно получить электрическую энергию[11 - Популярная механика, 2013, №3. С. 22.].

Стандарт1.1.5. Веполь на внешней среде с добавками

Если внешняя среда не содержит веществ, необходимых для построения веполя по стандарту 1.1.4, это вещество может быть получено заменой внешней среды, ее разложением или введением в нее добавок. См. схемы (3.8) – (3.10).

Пример 3.6. Коптильная среда

При копчении рыбных и мясных продуктов создают коптильную среду. Коптильный препарат получают путем насыщения воды компонентами дыма и очищают от смолистых веществ.

В предлагаемом изобретении дополнительно в коптильную среду вносятся растительные добавки в виде спиртового раствора лекарственных растений, например элеутерококка, женьшеня или лимонника в очень малых количествах (коптильная жидкость: спиртовой раствор 1: 0,001—0,049)[12 - Патент РФ 2 220 578.].

Пример 3.7. Самоочищающиеся здания

Алюминиевая обшивка зданий покрывается двуокисью титана, которая под действием солнечных лучей начинает испускать свободные радикалы. Эти радикалы разлагают налипшую на стены копоть, а также преобразуют рассеянные в воздухе ядовитые молекулы окиси азота в безвредные нитраты. Все отходы этого процесса смываются дождем[13 - Популярная механика, 2013, №1. С. 48.].

Стандарт1.1.6. Минимальный режим

Если нужен минимальный (дозированный, оптимальный) режим действия, а обеспечить его по условиям задачи трудно или невозможно, надо использовать максимальный режим, а избыток убрать.

При этом избыток поля убирают веществом, а избыток вещества полем.

Избыточное действие обозначено двумя стрелками:

Пример 3.8. Оплодотворение яйцеклетки

Во время эякуляции (мужского семяизвержения) мужчина производит 250 млн сперматозоидов, но оплодотворяет яйцеклетку только один.

В результате эволюции был выработан механизм естественного отбора, в результате которого выбирается самый активный и самый сильный сперматозоид.

При естественном половом акте сперма мужчины попадает во влагалище женщины. Мужская сперма для женского организма – чужеродный объект, поэтому он будет атаковать ее. Иммунная система старается уничтожить чужеродный элемент. Борьба начинается еще во влагалище. Во влагалище повышенная кислотность (pH около 4). Это первая атака с помощью химического поля.

Самые активные сперматозоиды находятся в центре потока, их «защищают» более пассивные, окружающие их, а самые подвижные движутся к шейке матки и дальше, в матку.

Спустя два часа после эякуляции большая часть сперматозоидов погибает во влагалище.

Таким образом, пассивные сперматозоиды уже выполнили свою защитную функцию.

Шейка матки заполнена шеечной (цервикальной) слизью, которая является барьером для проникновения микроорганизмов из влагалища в матку, но она также препятствует проникновению сперматозоидов в матку. Наиболее активна она по периферии. Это еще один барьер естественного отбора. Его проходят только сильнейшие.

Для успешного зачатия в матку должно проникнуть не менее 10 млн сперматозоидов.

Из матки сперматозоиды проникают в маточные, или фаллопиевы, трубы, где движутся против потока жидкости, так как поток создан для движения яйцеклетки из яичника к матке. Кроме того, выстоявшие в потоке сперматозоиды попадают в мягкие стенки фаллопиевой трубы, где выживают сильнейшие, которые ожидают сигнала от яйцеклетки.

Таким образом, это дополнительное препятствие движению сперматозоидов к яйцеклетке.

При получении сигнала от яйцеклетки, движущейся по трубе к матке, оставшиеся сперматозоиды устремляются к яйцеклетке и пытаются пробить плотную белковую оболочку. При этом многие из оставшихся сперматозоидов погибают. Наконец один пробивает оболочку и попадает в яйцеклетку. Если проникнет еще один сперматозоид, то яйцеклетка погибнет. В связи с этим в процессе эволюции был выработан механизм защиты яйцеклетки. Под ее оболочкой имеются микрогранулы, которые при попадании сперматозоида взрываются, и яйцеклетка становится непроницаемой.

Задача 3.4. Зарядка батарей

Условия задачи

Зарядка батарей происходит в течение нескольких часов. Как значительно ускорить этот процесс?

Разбор задачи

Использовать стандарт 1.1.6.

Решение

Израильская стартап-компания StoreDot разработала батареи, которые быстро заряжаются. Она использовала технологию, основанную на исследованиях болезни Альцгеймера, проводившихся в Тель-Авивском университете. Ученые выяснили, что пептиды (вещества, молекулы которых построены из двух и более остатков аминокислот) можно использовать в качестве органической батареи. Из этих молекул ученые смогли получить нанокристаллы, которые можно использовать в качестве полупроводников. Принцип зарядки основан на использовании квантовых точек – фрагментов проводника или полупроводника, настолько крохотных, что на них начинают проявляться квантовые эффекты. Разработчики создали электроды нового типа, получившие название MFE – Multi Function Electrod[14 - Патент США 9 225 187.].

Зарядка батареи для смартфона занимает 30 сек., а аккумуляторов электромобиля – 5 мин. После этого автомобиль может пройти 300 миль.

Стандарт1.1.7. Максимальный режим

Если нужно обеспечить максимальный режим действия на вещество, а это по тем или иным причинам недопустимо, максимальное действие следует сохранить, но направить его на другое вещество, связанное с первым:

Пример 3.9. Осьминог

Осьминог для отвлечения внимания хищника выбрасывает чернильное облако.

Задача 3.5. Получение знаний

Условия задачи

Человеку желательно знать всю информацию, которая имеется, но он не способен все воспринять. Как быть?