引入物质和场的标准解法优化措施

第五类主要是简化和改善策略。

1.引入物质

（1）将空腔引入S₁或S₂，以改进物质-场元件的相互作用 应用“不存在的物体”替代引入新的物质，如增加空气、真空、气泡、泡沫、水泡、空穴、毛细管等；用外部添加物代替内部添加物；用少量高活性的添加物；临时引入添加剂等。

【例7-73】对于水下保暖衣（S₁）来说，如果仅通过增加衣服橡胶（S₂）厚度的方法来改善保暖性，整个衣服就会变得很厚重。可以在其中加入泡沫结构（S_V），既不增加衣服厚度，还可以使衣服变得轻薄。

（2）将产品（S₀）分成相互作用的若干部分 将物质分割为更小的组成部分。

【例7-74】降低气流产生噪声问题的标准解决方案是将基本气流（S₁）分成两股气流（S_1′），从不同的方向形成涡流，并相互抵消。

（3）引入的物质使物质-场的相互作用正常并自行消除 添加物在使用完毕之后自动消失。

【例7-75】用冰（S₃）把粗糙物体（S₁）表面打磨光滑。

（4）用膨胀结构和泡沫使物质-场的相互作用正常化 如果条件不允许加入大量的物质，则加入虚空的物质。

【例7-76】空难后要移走飞机（S₁），将充气结构放在机翼下面。当充气以后，就将飞机抬了起来，运输车（S₂）可以放到充气结构的下面。

2.引入场

（1）使用技术系统中现有的场不会使系统变得更复杂 应用一种场，产生另一种场。

【例7-77】电场产生磁场。

【例7-78】采用机械场将液态氧流（S₂）中的气体（S₁）分离出，通过流体的旋转来改变物质的运动，增加分离作用。

（2）使用环境中的场 应用环境中存在的场。

【例7-79】电子设备（S₂）在使用时产生大量的热。这些热（F_Th）可以使周围空气（S₁）流动，从而冷却电子设备自身。

（3）使用技术系统中现有物质的备用性能作为场资源 应用能产生场的物质。

【例7-80】医生将放射性物质（S₃）植入到病人的肿瘤位置，来杀死癌细胞（S₁），以后再进行清除。

3.运用自然现象

（1）改变物质的相态 相变1：改变相态。

【例7-81】为了在矿井中提供风力系统（S₁），使用液化气体（S_2′）代替压缩气体（S₂）。(www.xing528.com)

（2）两种相态相互转换 相变2：双相互换。

【例7-82】在滑冰过程中，通过将刀片（S₁）下的冰（S₂）转化成水（S_2′），来减小摩擦力，然后水又结成冰。

（3）将一种相态转换成另一种相态，并利用伴随相转移的现象 相变3：应用相变过程中伴随的现象。

【例7-83】暖手器（S₁）里面，有一个盛有液体的塑料袋，袋内有一个薄金属片。在释放热量的过程中，薄金属片在液体中弯曲，可以产生一定的电信号，触发液体转变为固体（S₂）。当全部液体转变为固体后，人们将暖手器放回热源中加热，固体即可还原为液体。

（4）转换到物质的双相态 相变4：转化为双相状态。

【例7-84】在切削区域涂敷一层泡沫（S₁），刀具（S₂）能穿透泡沫持续切削加工零件（S₃）；而噪声、蒸汽等（S₄）却不能穿透这层泡沫，这可用于消除噪声。

（5）利用系统部件（相位）之间的交互作用 利用系统的相态交互，增强系统的效率。

【例7-85】在液体输送管系统中，电源线路（S₁）中使用的工作介质是由这样一种化学相互反应的物质制成的：当受热时分解，导致热吸收、相对分子质量减小；冷却时再结合到原始状态。

（6）利用可逆性物理转换 状态的自动调节和转换。如果一个物体必须处于不同的状态，那么它应该能够自动从一种状态转化为另一种状态。

【例7-86】变色太阳镜在阳光下颜色变深；在阴暗处又恢复透明。

（7）出口处场的增强 将输出场放大。

【例7-87】测试密封物体密封性的一个方法是：将物体浸在液体中，同时保持液体上的压力小于物体中的压力，气泡会显示在密封破裂的地方。为增加测试的可见性，可将液体加热。

4.产生物质的高级和低级方法

（1）通过降解更高一级结构的物质来获取所需的物质 通过降解来获取物质颗粒（离子、原子、分子等）。

【例7-88】如果系统需要氢（S₄），但系统本身又不允许引入氢，可以向系统引入水（S₃），再将水电解成氢和氧。

（2）通过合并较低等级结构的物质来获得所需要的物质 通过组合，获得物质粒子。

【例7-89】树木（S₁）吸收水分（S₂）、二氧化碳（S₃），并且运用太阳光进行光合作用而获得营养物质（S₄），得以生长壮大。

（3）介于（1）和（2）两个解法之间 如果一个高级结构的物质需要降解，但是又不能降解，就应用次高级结构的物质。另外，如果需要低级结构的物质组合起来，就可以直接应用较高级结构的物质。

【例7-90】如需要传导电流，可先将物质（S₁）变成导电的离子（S₃）和电子（S₄）。离子和电子脱离电场之后，还可以重新结合在一起。