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? 1.5 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。 1.6 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? 1.7 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,