40个发明原理cxff.hnkjt.gov.cn/upload/20141218/2.pdf · 2016-08-07 ·...

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40个发明原理

河南省科学技术信息研究院宁玉献

（教授级高级工程师、高级经济师）2015年

创新方法研究会 2009

事实上16世纪前中国是一个发明大国，世界史上的100项重大发明的前27项，其中有18项属于中国人的发明。到了先秦时期，老子、孔子、孟子等中国传统文化的导师，都从治学、治身、治政、治国等方面论述过创造，但他们极力反对标新立异，起到了压抑创造精神的负作用。致使自1610年以后的400年间，世界科技史的重大发明几乎与中国人无缘。

冶铁

石磨

丝绸造纸

引言


引言

科技发展的止步不前必然导致经济和社会的落后，而落后就会受欺压，中国遭受各国列强烧杀掠抢的近代史充分说明了这个道理。但这并不能抹杀中华民族的勤劳和聪明才智。解放思想、改革开放，几十年我们走过西方国家几百年所经历的路程，科技实力、综合国力显著增强。

天河二号重返世界之巅

天宫一号与神州9

号成功对接

中国高铁世界领先

“蛟龙”号深海探

测

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我们成为了第二大经济实体，2014年GDP超过10万亿美元。正在从世界制

造大国向制造强国转变，近一半的技术已接近、达到或领先国际水平。因此，

国际竞争日趋激烈，技术封锁日趋严重，再仅仅靠对外开放，学习、借鉴国外

先进技术而寻求发展的机会已经不多。在新的历史时期，新常态下，我们如何

办？要有新思路，新方法。

在国家层面要加强基础科学研究，国家财政科研经费支出已从几十亿人民

币增长到2700亿元,重大科研成果不断出现。但在科技应用层面，对企业技术

创新来讲，工程师面临的问题是—团乱麻，如何解决？有没有更好的办法？

引言

问题


有，TRIZ的40个发明原理。几乎所有技术冲突都可以在其中找到相应的答案或启示。

这是因为技术创新遇到的矛盾很多，但矛盾的类型却不多， 40个发明原理可以涵盖绝大多数技术发明所利用的原理。

例如：预应力可以在建筑、机械、包装等不同行业应用。

引言

预应力千斤顶预应力塑料管


引言

在过去的生活中我们是不是经常遇到这样的麻烦卫生纸难撕

开，醋瓶、酱油瓶难开等等。

现在都改进了，在卫生

纸上打了易撕开的孔；在瓶

盖上设计了易撕开的装置。

大大提高了效率，这些利用了什么原理？预操作原理。

什么是预操作原理？

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一、提高系统效率类

NO.10预操作

（1）在操作开始前，使物体（局部或全部）产生所需的变化；

实例：A 不干胶粘贴B 邮票打孔

在现实生活中也有许多，如方便面等方便食品、切好配好炒菜等很受顾客欢迎。

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（2）预先对物体进行特殊安排，使其在时间上有准备，或已处于易操作的位置。

NO.10预操作

实例：A 道路上转弯、分岔或出口的预先提示牌B 易拉罐一拉就开C 饮料瓶盖轻松拧开

※ 在真正需要某种作用之前，预先执行该作用的全部或一部分。



工业和工程应用实例

工厂在加工工件时先进行热处理（退火），再加工时就容易了。

在城市浇注混凝土时先在郊外原料场拌好，可以提高效率节约空间。

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赵州桥为什么千年坚固？

古代没有起重设备，如何搬运重物？


利用了什么原理？曲面化原理。


NO.14曲率增加（曲面化）

（1）将直线或平面部分用曲线或曲面代替，立方形用球形代替。

实例：A 圆形屋顶可以有效利用空间B 拱形桥有更好的稳定性C 轴承的球形钢珠可以减小摩擦力


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（2）使用辊、球、螺旋状物体；

实例：A 螺旋铣刀效率更高（切削面大）

B 球形轮使用更方便C 移动重物时垫上滚杠可以省力


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（3）用旋转运动代替直线运动，采用离心力。

实例：A 螺丝钉使用起来更方便、固定性更好B 环形运动场可以节约空间和成本C 洗衣机离心甩干衣物


这些都是提高效率类的

※ 通过将一维、二维或三维空间中的直线变为曲线，直线运动变为圆周运动，来增加曲率。用曲线属性或球面属性代替线性属性。


风力发电机：

1、叶片曲面设计获得动能

2、大型轴承减小摩擦

3、变直线运动为旋转运动发电


这些都是提高效率类的


提高系统效率的发明原理：

10、预操作

14、曲率增加（曲面化）

15、动态化

17、一维变多维

18、振动

19、周期性作用的连续性

20、有效作用的连续性

28、机械系统替代

29、气压或液压结构

35、参数变化

36、相变

37、热膨胀

40、复合材料


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NO.15动态化

（1）使一个物体或其环境在操作的每一个阶段自动调整以达到优化性能；

实例：A 飞机的机翼可伸缩可以适应起飞和飞行时的不同需要B 形状记忆合金可以达到预期目的C 变频空调更省电


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NO.15动态化

（2）划分一个物体成具有相互关系的元件，元件之间可以改变相对位置；

实例：A 汽车倒车镜可调整角度，以适应不同人的需要B 医护床可以满足病人的特殊要求C 汽车驾驶位座椅及方向盘可调整使不同体型的人都能舒服的开车



NO.15动态化

（3）如果一个物体是静止的，使之变为运动的或可改变的。

实例：A 胃镜和结肠镜能快速检查疾病B 可弯曲的饮用麦管使用起来更方便C 飞机上的折叠小桌满足人们休息和餐饮时的不同需要


※ 使一个系统、一种状态或一种属性，成为短暂的、临时的、可动的、自调的、灵活的或可变的；增加系统的可变性、可动性及适应性，经常用来处理与时间调配相关的问题。

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加工中心可实现刀头、工件的自动移动和自动换刀。

三轴联动加工中心四轴联动加工中心

五轴联动加工中心


机器人可以快速、准确、耐久地完成设计任务。



NO.17一维变多维

（1）将一维空间中的运动或静止的物体变成在二维空间中的运动或静止的

物体，在二维空间中的物体变成三维空间中的物体。

实例：A 红外线鼠标使用更方便B 旋转滑节约空间C 立体电影效果更好

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（2）将物体用多层排列代替单层排列；

实例：A 高层建筑使用面积更大B 立体停车库能停放更多车辆C 多层硬盘体积更小

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（3）使用给定表面的反面。

实例：A 集成电路板两面有元件充分利用空间B 双面胶使用起来很方便C 两面穿的衣服一次可穿更长时间



（4）使物体倾斜或改变其方向；

实例：A 自卸车效率高B 台式弹簧秤使用方便C 辘轳打水更省力


※ 分析一个系统，从几何学、新特性、参数增加、附加变量、新的相互作用及场等等。找出利用空间和创新机会。



在仓库中，将货物堆垛码放。在商场，将商品放在货架上。

波纹纸包装箱、建筑中的波纹板等。重量轻、强度高、节约材料。

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NO.18振动

（1）使物体处于振动状态；

实例：A 冲击式电钻打孔效率高B 振动式电动剃须刀效果好

（2）如果振动存在，增加其频率，直至到超声；

实例：A 超声波探伤快速准确B 振动送料机效果更好

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NO.18振动

（3）利用其共现象；

实例：A 体外震波碎石机简便快速治疗B 音叉快速调定乐器

（4）用压电振动代替机械震动；

实例：A 石英钟比机械钟更精准B 录音机比留声机效果好



NO.18振动

（5）超声波振动和电磁场共用

实例：A 加湿器使人冬天舒适B 电熔炉中的超声波使混合达到更佳效果

※

○通过振动 (振荡) 或摇动 (震动) 对象而使对象产生机械振动，增加振动的频率或利用共振频率。○利用振动 (颤动、摇动、摆动) 或振荡 (振动、振荡、摆动) ，在某个区间内产生一种规则的、周期性的变化。

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矿石振动给料矿石振动筛选

混凝土振动充实




NO.19周期性作用的连续性

（1）用周期性运动或脉动代替连续运动。

实例：A 电动呼吸器有助病人呼吸B 人们有节奏的心跳C 脉动冲洗效果更好

脉动式水疗洗鼻器

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（2）对周期性的运动改变其运动频率；

实例：A 电动按摩椅的调频满足不同人的需要B 使用AM（调幅）、FM（调频）、PWM（脉宽调制）能传

输更多的信息C 跑步机的调频满足人们的快跑与慢跑

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（3）在脉冲周期中利用暂停来执行另一动作。

实例：A 每五次胸廓运动，进行一次心肺呼吸可提高锻炼效果B 打鼓的鼓点和套路使节奏感更强C 机床加工零件时，在更换加工部位间歇可检查刀具

※ 通过有节奏的操作行为、振幅和频率的变化以及利用脉冲间隔，来实现周期性作用。


2、打桩机不用钻挖就能使桩基打得很深很牢

1、点焊机比普通焊机效率高

3、石油抽油机可以把石油从地下抽出



NO.20有效作用的连续性

（1）不停顿的工作，所有部件满负荷工作；

实例：A 生产流水线有非常高的生产效率B 出租车的“人停车不停”有更长的营运时间C 联系好返程货源有更高的盈利


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NO.20有效作用的连续性

（2）消除空闲或停止间隙性动作。

实例：A 双向喷墨打印机提高了效率B 光盘（连续转动）代替磁盘（往返运动）C 键盘电话比拨号电话快速和准确


※ 在时间、顺序、物质组成或范围广度上，建立连续的流程并消除所有空闲及间歇性动作以提高效率。


1、用加工中心代替多台机床，可以消除零件在不同机床之间的运输时间。

2、大型盾构机可实现地铁及大型管道的快速挖掘。

3、螺旋转送机代替带式转送机



NO.28机械系统替代

（1）用光学或视觉、听觉、味觉、嗅觉系统替代机械系统；

实例：A 指纹锁更加安全和方便B 计算机模拟训练成本更低C 经验丰富的师傅听声音就能快速判断汽车的故障


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（2）使用与物体相互作用的电场、磁场、电磁场；


实例：A 用电磁场混合粉末具有良好的效果B 静电植绒可以提高产品的品质C 磁悬浮克服了物体重力




（3）用运动替代静止场、时变场替代恒定场；结构化场替代非结构化场；

实例：A 电磁铁运送物料方便快速B 空调调节气温使人更舒服C 结构化全球卫星布点可实现全球通信




（4）把场与场作用和铁磁粒子组合使用。

实例：A 在锤子上安装一个磁铁就成了免扶钉锤，使用起来更方便B 电冰箱磁性密封条能起到更好的密封效果C 手提包及衣服的磁扣使用很方便


※ 用物理场代替机械的相互作用、装置、机构及系统；运用某种生物（人、动物、昆虫、植物等）感觉来替代原本是机械的作用或工具；考虑运用能与物质或对象相互作用的各种场及其组合；考虑增加场的动态性：恒定场可变或可动场，非结构化场结构化场；在非物理系统中，考虑概念、价值或属性的替代。

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2、磁性引导伸缩门（不再需要导轨导向）


1、电子计算替代机械计算，电子控制替代机械控制。

3、生命探测器（或狗）可以发现灾难废墟中生命的信息


（1）物体的固定零部件可用气动或液压零部件代替，将气体或液态用于膨胀

或减振。

NO.29气压或液压结构

实例：A 水床柔软舒适B 橡皮船更轻巧C 液压顶更省力D 气动射钉枪效率更高


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※ 利用空气或液压技术来代替普通的系统部件，即通过利用液体或气体，甚至利用可膨胀的或可充气的对象来实现气动和液压原理。



1、充气轮胎减震和耐磨性更好。

2、气垫船可以在复杂环境中快速移动。

3、液压顶可以提高施工效率。

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气垫搬运工具



NO.35参数变化

（1）改变物体的物理状态；

实例：A 将酒心冻成冰再蘸热巧克力就制成了酒心巧克力B 糖水或果汁制成冰糕C 天然气液化后运送效率大大提高


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NO.35参数变化

（2）改变物体的浓度或粘度；

实例：A 浓缩果汁可以提高储存、运输和使用效率B 酒精稀释后可以消毒（85%以上对人有害，70%以下达不到效果）C 洗手液比香皂使用更方便、更节约、效果更好

95% 70%～75%


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NO.35参数变化

（3）改变物体的柔性；

实例：A 衣物柔顺剂可以使衣服柔软B 橡胶硫化后使其强度更大，弹性更好（发明了硫化橡胶才具应用价值）C 高速旋转的布砂轮具有良好的抛光效果（此时会相对很硬）



NO.35参数变化

（4）改变温度。

实例：A 高温可以将柔软的粘土烧制成坚硬的陶瓷B 冷冻可以使活性疫苗保存较长时间C 温室或塑料大棚可以让我们冬季也能吃到多种新鲜蔬菜


※ 通过多种方法改变某个对象或系统的属性，以便提供某种有用的功能。


2、形状记忆合金利用温度变化可以体内碎石。

1、铺柏油路或房顶防水时，要将沥青加热使其浓度降低便于施工。


3、注塑是将塑料加热溶化后注入模具内定型而形成的。

初始状态的元件

已变形的元件

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NO.36相变

（1）利用物质在状态变化过程中的某种效应。（固态、液态、气态）

实例：A 利用水的热容比高，夏天动物园喷水降温B 利用氢气比重小，氢气瓶给气球充气后能上天C 石蜡融化后密封酒瓶口，可达到良好效果D 点燃蚊香后蚊香产生的气体能驱蚊


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※ 利用对象在相变 (相态改变) 过程中所产生的某种现象或效应。如体积改变、吸热或放热等。来实现某种效应或使某个系统发生改变。


3、人造水晶是在高压釜内产生高温、高压使其水晶石粉末升华，并在低温处结晶而形成的。

1、城市道路的洒水降温除尘。

2、火力发电是利用水蒸气的巨大推力带动涡轮机而实现的。



NO.37热膨胀

（1）利用材料的热膨胀或热收缩性质；

实例：A 利用液体的热膨胀性制成的温度计可及时测量温度B 利用热收缩管包装电线接头，可快速达到良好绝缘效果C 利用热膨胀可轻松实现工件紧配合的安装


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NO.37热膨胀

（2）使用具有不同热膨胀系数的材料。

实例：A 双金属片可使电饭锅保持一定恒温B 不同热膨胀系数的材料实现保险电器开关的自动跳闸C 闭合的记忆合金花朵加热后绽放


※ 利用对象受热膨胀（或受热收缩）的基本原理来产生“动力”，从而将热能转换为机械能或机械作用。


1、利用锆钨酸盐的热收缩性，可以调整电路板的热膨胀特性，使其保持稳定。

2、使用轴承与轴具不同膨胀系数的材料，使轴与轴承接合更为紧密。

3、在制造火车车轮时，需要在车轮外包一层高耐磨性的轮箍，为了实现紧密配合，采用的是过盈配合。为了将轮箍顺利装配到车轮上，在实际生产过程中对轮箍进行加热，使其膨胀，在此状态下进行装配。等轮箍冷却收缩后，轮箍就紧紧地包在车轮上了。



NO.40复合材料

（1）将材质单一的材料改为复合材料。

实例：A 预应力水泥管强度更高B 塑钢门窗耐久性更长C 防弹衣保保障人身安全D 复合袋结实耐用


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※ 通过将两种或多种不同的材料 (或服务) 紧密结合在一起而形成复合材料。

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1、用复合材料制成的汽车轮胎（橡胶、钢丝、帘子布等）具有高强度。

2、复合材料的刀具加工效率更高。

3、钢筋混凝土有很高的强度，可建成高楼大厦。



如何消除有害作用?

我们再来看看生活中的一些事：

家里空气污浊怎么办？当然是开窗换气。

室内飞进苍蝇、蚊子怎么办？把它消灭掉。

蔬菜、水果有虫孔、病斑怎么食用？挖掉。

这些都是消除了有害作用，在发明原理中，

消除有害作用类的有那些？


二、消除有害作用类

消除有害作用的发明原理：

2、分离(抽取)9、预加反作用11、预先防范21、减少有害作用时间22、变有害为有益32、改变颜色33、同质性34、抛弃或再生38、加速氧化39、惰性环境

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NO.2分离(抽取)

（1）将一个物体中的产生的负面影响部分或属性分离出去；

实例：A 为了消除空调压缩机的噪音由窗机到分体式空调

B 为了消除肾衰竭病人血液中的毒素用医学透析治疗

C 为了消除青菜的农药残留用开水烫一下

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NO.2分离(抽取)

（2）将物体中的关键部分挑选或分离出来。

实例：A 将光信号集中在玻璃纤维中可实现光纤通讯

B 拍摄X光片可检查体内骨头受伤状况

C 豆腐的制作是将大豆中的蛋白质提取出来


※ 将有害部分去除、或将精华部分抽取，为系统增加价值。分离可以用虚拟方式或实物方式来进行。



洗煤厂把煤炭中的杂质分离出去

酒精蒸馏将发酵产生的酒精从酒糟中提取出来

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NO.9预加反作用

（1）预先施加反作用用来消除不利影响；

实例：A 钉马掌可以提高马蹄的耐磨性B 消防队员穿上消防服以起到隔热作用C 塔吊的配重是在将要受力的反向施加

重力，以保证塔吊不倾斜

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NO.9预加反作用

（2）如果一物体处于或将处于受拉伸状态，预先增加压力。

实例：A 汽车缓冲器预先设定了所要承受的压力B 预应力管桩的钢筋预先施加了拉力，使其成型后的硬力与混凝

土保持一致C 载重汽车上坡时预先加大动力提高速度


※ 预先了解可能出现的问题，并采取行动来消除将要出现的问题，控制或防止非所需功能的出现。



缓降器减缓重力加速度

水下清洗器利用涡轮获得推力

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（1）采用预先准备好的应急措施补偿物体相对较低的可靠性。

NO.11预先防范

实例：A 应急灯停电时照明B 汽车安全气囊在发生事故时保护人体C 降落伞的备用伞包在主出伞故障时应急D 汽车、工厂、办公室、家庭等配置灭火器

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※ 在多数情况下问题是可控制的，但复杂系统不可接受故障出现。如果故障不能完全排除，则对可靠性的缺乏进行防范或补偿。如备用系统、保护设施、应急装备等。



高层建筑的避雷针可避免建筑物被雷电击伤

医院、通讯、机房等重要部门设置双回路供电、发电机、电瓶组来保证供电不间断。

双回路供电自动转换开关发电机组电瓶组


(1)以快的快速完成有害操作。

NO.21减少有害作用时间

实例：A 为避免牙齿组织受热损伤，用高速牙钻B 照相时使用闪光灯，避免强光使人伤害C 为了保持菜品色香味和减少营养流失，厨师通常都采用“急火快勺”来炒菜

D 超音速飞机高速通过音障区，以避免共振

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超音速飞机突破音障的瞬间

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为避免塑料等容易受热变形的材料，在切割时产生摩擦升温变形，而采取高速切割。

※ 评价一个动作执行期间出现有害（或危险）功能、事件或状况的原因，寻找各种方式来改变速度，用尽可能短的时间，快速地通过某个过程中困难的或有害的部分。

锻造时汽锤快速落下，可使工件变形，却不损伤砧板。


NO.22变有害为有益

（1）利用有害因素，特别是对环境有害的因素，获得有益的结果；

实例：A 接种各种疫苗可以提高人们对这些疾病的免疫力B 农村的沼气利用实现了变害为宝（清能、减污、降病虫）C 利用城市垃圾发电增添能源、减少减污

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（2）通过与另一种有害因素的结合消除一种有害因素；

实例：A 潜水氧气瓶中的氮、氧混合气体解决纯氧人体醉氧问题B 居民天然气管道中加入有刺激味的物质，便于漏气时及时发现C 不少治病的药物是“以毒攻毒”来达到治疗效果（胃舒平的主要成分为

氢氧化铝碱性物质，中和胃酸。所以…）

毒虫入药


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（3）加大一种有害因素的程度使其不再有害。

实例：A 森林灭火时在着火的前方再点燃并控制着火方向实现以火灭火B 特大洪水时采用在泄洪区泄洪来消除经济发达地区的洪灾C 肉少、子大、子多的西瓜品种可用来专门生产西瓜子


※ 何为“好”，何为“坏”转变态度而已。如果害处的产生不可避免，想办法利用这种害处，将其转化为有价值的东西；以毒攻毒来消除有害的影响；如果不能使害处减小到可以接受的低水平，那么就尝试使其增大到不再构成问题的高水平


排放酸性废水与排放碱性废水的两个

工厂安置在一起，中和成中性水，

可再利用。

利用建筑垃圾制作建筑材料变害为宝，减少污染。

废品分类回收，变废为宝。



NO.32改变颜色

（1）改变物体或环境的颜色；

实例：A 迷彩服不容易被发现B 室内壁画改变了室内色彩单调C 焊接罩的墨镜消除了强光对眼睛

的伤害

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NO.32改变颜色

（2）改变物体或环境的透明度；

实例：A 玻璃窗消除了室内光线阴暗B 植树造林可改善环境提高空气透明度C 切除白内障消除了其对光线的遮挡



NO.32改变颜色

（3）在难以看清的物体中，使用有色添加剂或发光物质；

实例：A 在道路上汽车发生故障时放置荧光警示牌避免被撞B 环卫工人荧光服克服了夜晚难以被汽车司机发现C 夜光灭火器克服了夜晚难寻找



NO.32改变颜色

（4）通过辐射加热，改变物体的热辐射性。

实例：A 热变色水杯使人不会被热水烫伤B 冷变色啤酒商标便于人们选择C 发烧变色衣使婴儿发烧时容易发现

高温中温常温

常温冰镇

正常发烧


※ 改变系统或部件颜色，以便区别多种系统特征。

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特种车辆有特殊的颜色

城市夜晚照明绚丽多彩

烟雾弹便于隐藏

照明弹夜晚如昼


（1）采用相同或相似的物质制造与某物体相互作用的物体。

NO.33同质性

实例：A 焊接时需要在两个被焊体之间填充相同或相近的焊接材料

B 在制作饺子皮时在面皮之间撒上干面粉防止粘连案板

C 用膨化食材制成的冰激凌底座防止误食异物D 以钻石粉粒作为切割钻石的工具，（切割产生的

粉末可回收再利用）解决其切割难

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※ 在系统中寻找利用均质材料，寻找各作用、对象、特征及功能中的均质性。



金属冶炼时，炉内留存的废渣会很快冷却变硬，不容易清除。在冶炼炉倒完金属水后，马上撒上一层粉碎的矿渣保温，就能轻松解决。

较薄的平板玻璃在运输途中很容易破碎。在吧玻璃板之间涂上一层水，使多个玻璃板形成一个整体，就能很好解决问题。

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NO.34抛弃或再生 2

（1）采用溶解、蒸发等手段废弃已完成其功能的组件，或在系统运行过程中

直接修复他们；

实例：A 胶囊药物的外壳在肠胃自动溶性不产生有害作用B 可降解的一次性餐具，用完后废弃。

C 农作物秸秆还田保持肥力不产生污染



NO.34抛弃或再生

（2）在工作过程中迅速补充系统或物体消耗的部分。

实例：A 自动铅笔快速补充铅芯节约时间B 飞机空中加油加大了战斗机续航能力

C 自动步枪子弹自动上堂减少操作动作，缩短射击时间


※ 抛弃和再生原理是两条原理合二为一而形成的一个发明原理。一旦一种功能完成，立即从系统中去除；或立即对系统中的某些被消耗的对象进行恢复，以便再次利用。



火箭助推器完成功能后自动抛离不增加重量

蜡模浇铸蜡模机

蜡模

铸件

收割机自磨刃，可在刀刃磨损的同时产生新刃口。

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NO.38加速氧化

（1）用富氧空气代替普通空气；

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实例：A 潜水氧气瓶保证潜水员在水下有足够的氧气供应B 高压氧治疗缺氧、缺血性疾病C 在富氧的森林里生活可以提高人体免疫力



NO.38加速氧化

（2）用纯氧代替富氧空气；

实例：A 用纯氧+乙炔气体可以进行气割、气焊B 用纯氧治疗暗疮菌（厌氧菌）

C 危重病人或呼吸困难的病人在医院吸氧



NO.38加速氧化

（3）将空气或氧进行电离辐射；

实例：A 空气净化灯能电离氧气、空气，杀菌、供氧B 离子空气清新机产生活性负离子C 电离空气可以产生奇妙的视觉效果（电视、电影都在用）


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NO.38加速氧化

（4）使用臭氧替代氧气。

实例：A 杀菌洗脚盆，利用臭氧杀灭脚部病菌B 杀菌洗衣机，利用臭氧杀灭衣服细菌C 杀菌消毒柜，利用臭氧对塑料餐具（不耐高温）杀菌消毒


※ 使氧化从一个级别转变到另一个级别，如从环境气体到充满氧气，从充满氧气到纯氧气，从纯氧气到离子态氧。



在炼制超低碳钢时，为了减少钢中碳、磷和硫的含量，可以向钢液中吹入高压纯氧。

为了增强锅炉燃烧，加上鼓风机。

为保证矿井下工人的安全，进行矿井下鼓风送气。


NO.39惰性环境

（1）用惰性环境代替通常环境。

实例：A 氮气包装食品，隔绝氧气保质期更长B 灯泡内充氩气，阻止氧化使用寿命延长C 在氮气环境下生产脱水蔬菜，隔绝氧化质量更好

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NO.39惰性环境

（2）使用真空环境。

实例：A 真空包装食品，没有空气保质期更长

B 真空玻璃窗，不传递声音和热量，隔音、保暖效果更好

C 真空包装袋，抽出空气使衣物占用更小的空间


※ 通过去除所有的氧化性的资源(例如，氧气)和容易与目标对象起反应的资源，从而建立一个惰性或中性环境；真空也可视为惰性环境。



在机房等不能污染的地方安装七氟乙烷消防设备，或二氧化碳灭火器。

真空焊接，质量好。


如何解决尴尬的事？

生活中是不是经常会出现一些尴尬的事？

比如过去经常会一不小心把米饭蒸湖了。到别人家串门，人家热情的给我们倒水，喝吧，怕不卫生；不喝吧，怕伤面子。当然，由于科技进步，这些问题都解决了。电饭锅一按就行，电磁炉不但有定时，还有过热保护。招待客人用的都是一次性纸杯。

是不是所有问题都解决了？没有。例如：年纪大了，眼力不行，穿个针、樶个扣显得力不从心，又得戴眼镜、又得用穿针器。这些是什么类型的问题？易于操作和控制类，发明原理中有那些？

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三、易于操作和控制类

易于操作和控制的发明原理：

12、等势13、反向作用16、未达到或超过的作用23、反馈24、借助中介物25、自服务26、复制27、廉价替代品


NO.12等势

（1）改变工作条件，使物体不需要被

升高或降低。

实例：A 方便轮椅通行的无障碍公交；B 为方便汽车维修的升降架；C 能让船舶通行的河流大坝船闸；D 便人们上下楼的电梯。


1

※ 通过调整相同的高度 (级别) 执行某个过程或操作，来减轻工作的要求。



建筑塔吊，把建筑材料送的要求的高度。

景区高山缆车，便于游客上、下山。

公路（铁路）的隧道、桥梁，克服了汽车（火车）爬山、下沟的障碍。

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NO.13反向作用

（1）将一个问题说明中所规定的操作改为相反的操作；

实例：A 滑轮移动物体时更易操作B 发动机缸筒内的螺纹结构有助润滑和减小摩擦C 用黑笔和白板代替传统的黑板白粉笔（环保、防近视）


3


NO.13反向作用

（2）使物体中的运动部分静止，静止部分运动；

实例：A 商场中的助步扶梯（梯动人不动）很方便

B 通信卫星（卫星与地球都在运动，但相对位置

不变）便于通讯C 自动传菜自助餐厅（菜动人不动）便于取菜



NO.13反向作用

（3）使一个物体的位置颠倒。

实例：A 倾倒液体时颠倒方便操作B 倒计时工作方法便于控制进度C 立体运动场、剧场便于观看


※ 在空间上将对象翻转过来(上下翻转、左右翻转、前后翻转、内外翻转) ，时间上将顺序颠倒过来，在逻辑关系上将原因与结果反过来，本质上是逆向思维。

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3D打印（加法制造）比机械制造（减法制

造）更加合理、科学

风洞试验比实际测试更容易获得可靠的设计数据


无塔供水比建水塔更省事


NO.16未达到或超过的作用

实例：A 铁匠打铁时使工件稍微小一些，木匠下料稍微多一些（铁匠怕长，木匠怕短）

B 停船靠岸时稍微留些距离停机，靠惯性及缆绳拉而安全停靠

C 批墙时多上些料再刮去便于掌握

（1）如果100%达到所希望的效果是困难的，稍微未达到或稍微超过预期的效果将大大简化问题。


1


铣床

工件

磨床

机加工时留有加工余量（加工不到位），待精密机床完成，简单易行。

砌墙多放一些砂浆然后再刮去多余,便于操作。

※ 在不能获得准确数量的情况下探求，以便获得所需要的结果：1、尝试允许“多于”准确数量。 2、尝试允许“小于”准确数量。3、考虑使用“更少”，然后再使用“更多”。 4、考虑使用“更多”，然后再使用“更少”。5、选择“更多”的事实，选择性的使用所需要的部分，并寻求方式转移多余部分。6、选择“更少”的事实，并在所需要的场合以特定的方式对作用进行选择性的添加、补充、集中或放大。


城市公交车无法到达每一个旅客目的地，可与公共自行车结合。

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NO.23反馈 2

（1）引人反馈以改善过程或动作；

实例：A 感应水龙头使用很方便B 汽车导航系统驾驶更轻松C 楼道感应灯方便又节能



NO.23反馈

（2）如果反馈已经存在，改变反馈控制信号的大小或灵敏度。

实例：A 集成光电感烟传感器及时烟雾报警B 红外线监控器昼夜都放心C 空调调控器灵敏调室温


※ 将系统的输出信息作为输入信息返回到系统中，以便增强对输出的控制。


汽车超速报警、胎压报警、机油报警、汽油报警、防盗报警等。

煤矿瓦斯等有害气体报警。

煤矿专用瓦斯报警断电仪甲烷、瓦斯报警灯

激光三坐标测量。


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NO.24借助中介物 2

（1）使用中介物质实现所需动作；

实例：A 电源转换插头方便于使用各种电源插头的电器B 使用筷子、勺子就餐安全、卫生C 弹琴的指甲套保护指甲不受伤害



NO.24借助中介物

（2）将一容易移动的物体与另一物体暂时接合。

实例：A 使用小推车移动较重物体时很轻松B 使用镊子移动微小物体时较容易C 使用钳子移动较紧或扭动较硬物体时很方便


※ 寻找将某对象临时或永久地放置在两个或多个现有的对象，作为一个中间“调停装置”来实现本原理。通常利用某种易于去除的中间载体、中间阻断物或中间过程来实现这种链接。


雕刻时用雕刻刀。钻孔时用钻孔导套。

工业机械手。如：芯片生产要求非常严，只能用机械手完成。机加工时用的工装夹具。


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NO.25自服务

（1）使一物体通过附加功能产生自己服务于自己的功能；

2

实例：A 自磨刃收割机实现刀刃自磨B 自动售货机商品自己销售C 自动售票机购买机票、车票时自动服务



NO.25自服务

（2）利用废弃的材料、能量与物质。

实例：A 利用汽车发电机的余热可实现车内供暖B 利用热电厂的余热可实现城市供暖C 利用枯草落叶可做公园植物的肥料


※ 在完成主要功能的同时完成相关功能。



利用纸张的穿孔和折叠发明了无针订书机。利用计算机实现了飞机的自动驾驶。

利用钢铁厂、水泥厂等余热发电。利用工厂废料提取有用物质。

利用陶瓷厂废料制作的砖头

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NO.26复制 3

（1）用简单低廉复制品代替复杂、昂贵、易碎或不易操作物体；

实例：A 人体塑料模特代替人体模特B 利用成本较低的纸币来代替贵重的金属币

C 仿真首饰代替真金白银和宝石等



NO.26复制

（2）用光学拷贝或图像代替物体本身，可以放大或缩小图像；

实例：A 数字投影替代挂图和黑板B 用教授的讲课录像可代替他亲身的讲座

C 计算机设计场景代替实际场景（拍电视、电影等）



NO.26复制

（3）如果已使用了可见光拷贝，用红外线或紫外线代替。

实例：A 黑夜红外线夜视仪可观察物体。B X光安检设备检查方便C 紫外线消毒灯使用简单


※ 利用复制品、复制物或模型来代替某一成本过高而不能运用（难以操作）的事物。1、考虑运用可用的、低成本的或耐用的复制品；2、考虑改变复制物的比例；3、除了实物模型以外，考虑是否计算机模型、数学模型、流程图或其他模拟技术能起作用。

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飞行员训练，利用计算机模拟训练，代替驾机飞行训练。

采用卫星照片或飞机航拍代替陆地勘测

汶川地震航拍图

医院里B超、CT、磁共振等检查项目。



（1）用一些低成本物体代替昂贵物体，用一些不耐用物体代替耐用物体。

NO.27廉价替代品

实例：A 免洗尿布使用方便B 一次性纸杯安全卫生C 一次性口罩方便卫生D 简易衣柜搬运简单

1


※ 用廉价的、易处理的或一次性的等物品来代替昂贵的、长期使用的对象，以便降低成本、增强便利性等。虽然降低了某些特性(例如，耐用性)，但是能够实现相同的功能。但，在某些特定的情况下该原理可反向用。



2014年发明：价值 5 0美分的纸质显微镜。

显微镜的各个部件都印刷在一张硬纸上，纸上没有任何说明，用户只需要按照附在上面的颜色编码便可以将其组装成一台显微镜。整个组装过程不到 10 分钟，放大率可达 200 倍，能够用于诊断多种疟疾菌株及其它疾病，而成本甚至不到 50 美分。

日本某设计师设计的便携拖鞋。在组装之前，拖鞋与普通鞋垫没什么区别，可以很方便的塞进旅行箱，带上五六双也没有问题。在使用时，只要将两头微微翘起的环状边缘向内拉起并扣在一起，一双漂亮的拖鞋就瞬间现身了。

一次性医疗用品。

一次性注射器、输液器、手套、口罩、帽子、检查用品等等，使用方便，安全可靠。

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如何减少不必要的麻烦？

过去我们出门旅游要带上照相机、摄像机、手机等等，大包小包一堆，现在一部手机就解决了，回来后也不必到照相馆冲洗，往计算机里一存就OK。

过去远距离发个资料要邮寄或传真，现在电子邮件轻松解决。

这些问题又属于什么类型的问题？提高系统协调性问题。


四、提高系统协调性类

提高系统协调性的发明原理：

1、分割3、局部质量4、增加不对称5、组合、合并6、多用性7、嵌套（套装）8、重量补偿30、柔性壳体或薄膜31、多孔材料


NO.1分割 3

（1）将一个物体分成相互独立的几个部分（整体与部分）；

实例：A 面包大包装分成小包装食用方便

B 轮船内部分成多个独立的船舱

C 单位分成若干部门更加协调

管理部门

办公室

人力部

技术部

后勤部

生产部门

一车间

二车间

三车间

四车间

厂领导


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NO.1分割

（2）使物体分成容易组装和拆卸的部分（连接性）；

实例：A 简易房拆、建协调

B 消防水管拆卸连方便

C 组合家具结构合理，安装、拆卸、调整方便



NO.1分割

（3）提高物体的可分性，以实现系统的改造（独立程度）。

实例：A 活字印刷方便制版

B 武器中的子母弹难以拦截

C 组合玩具开发儿童智力


※ 以虚拟方式或实物方式将一个系统分成若干部分，以便抽取或合并一种有益的或有害的系统属性。在多数情况下，可对各部分进行重组（合并），以执行某些新的功能，以及/或是消除某一问题。应用分割原理不限于几何学：如心理学上的观念分割及合并。

分割与分离比较：共性：将整个系统分成若干部分。区别：分离原理是将一个或多个部分去除。分割原理提供其他备选方案。


管道分成一节一节，便于施工和运输。


建筑脚手架搭建拆卸很方便。

纳米材料性能优异。

纳米防弹衣可自我修复纳米绝热材料

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NO.3局部质量

(1)将物体或环境的均匀结构变成不均匀结构；

实例：A 好钢用在刀刃上

B 凸轮机构可把旋转运动变为上下运动

C 硬质金属表面涂层提高强度、耐磨性等

3


表面涂层刀具航空发动机表面涂层


NO.3局部质量

（2）使组成物体的不同部分完成不同的功能；

实例：A 手机键盘不同按键完成各自功能

B 组合刀不同组件适应不同需要

C 多色笔不同的笔芯写出各自颜色



NO.3局部质量

（3）使组成物体的每一部分都大限度地发挥作用。

实例：A 起钉锤发挥钉钉子和起钉子作用

B 带橡皮的铅笔具有记录信号和消除信号功能

C 房间各个功能区充分发挥不同的作用


※ 在一个对象中，特殊(特定)的部分应该具有相应的功能或条件，能够好地适应其所处的环境，或更好地满足特定的要求。

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齿轮传动比皮带传动更可靠，为保证发动机的协调运转，在特定位置，采用正时皮带传动。

组合扳手适用于多种型号，不同位置的螺栓。

多功能工程机械，推土、挖土、装载、破碎等功能充分发挥作用。



NO.4增加不对称 2

（1）将物体的形状由对称变为不对称；

实例：A 坦克装甲在不同部位厚度不同，来满足防护和减重需要B USB盘插口两面形状不同，使用时不会插反C 大型飞机的鱼嘴型导流罩



NO.4增加不对称

（2）如果物体是不对称的，增加其不对称的程度。

实例：A 不对称伞、偏心伞起到更好防护效果B 建筑屋顶重坡增强防水和保温性效果C 拖拉机加大后轮具有更强的农田耕作动力


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利用偏心轮产生的振动机。

※ 不对称性可以应用于实物几何结构，也可应用于任何相互作用。增加不对称性可用于：减小材料使用量、减小总重量、物质流更高效、改变平衡、支持负载更加有效、确保正确的装配、对部件进行检测及定位、对部件进行整理等。

楼房上水管细，下水管粗更合理。

按实际需求设计的道路是城市密而宽，农村疏而窄。但城市仍然经常拥堵，怎么办？再建高架路。



学员创新实例

渣滓

转炉炼钢时钢水上面漂浮着一层渣滓会腐蚀炉壁，因此严重影响转炉寿命。学习TRIZ后，学员根据钢水表面的出现频率，设计出钢炉上端的不对称结构。


NO.5组合、合并 2

（1）在空间上将相似的物体连接在一起，使其完成并行的操作；

实例：A 多用健身器多种锻炼项目汇集在一起B 多用插线板把多个插座组合在一起C 多用装订机把裁切、打孔、装订等功能集合在一起


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NO.5组合、合并

（2）在时间上合并相似或相连的操作。

实例：A 医院体检一次抽血完成多个生理指标检测B 冷热水混合龙头同时调整冷水和热水流量C 自动豆浆机同时完成加热和磨浆动作


※ 使一个系统的各项功能、特性或部分之间建立一种联系，其可产生一种新的、理想的或唯一的结果；要产生新的功能，可对先前不存在的功能进行组合；此原理也可用于心理学或人力资源等领域，以产生新的功能或能力。


工厂将加工工艺相同或相似的多台机床组合在一起便于生产管理。

联合收割机同时完成收割和脱粒功能


根据比重、大小、形状等原理而生产的各类筛选机。

花生米筛选机

多个机械手同时在一个工序是完成组装工作。


NO.6多用性 2

（1）使一个物体能完成多项功能；（可以减少原设计中完成这些功能多个物体的数量而精简：一举两得、一箭双雕、一物多用。）

实例：A 多功能家具具有沙发、桌子、睡床、衣箱等功能B 多功能拐杖具有收音机、报警器、手电筒、闪光灯等功能C 多用扳手可以用于松、紧多种型号的螺丝帽


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NO.6多用性

（2）消除了该功能在其他物体内存在的必要性后，进行裁减其他物体。

实例：A 便携式水壶的盖子同时也是水杯，出门不用再带水杯B 将计时、照相、通讯录等功能附加到手机上，这些物品就不必携带C 隐形眼镜不需要镜框、镜腿的支撑，进行裁减


× ×

※ 多用性是一种普遍的状态，包括：1、特征、作用或状况在空间或时间上的均匀性。2、将某一对象均匀用于不同的目的。3、将相同对象、作用或特征用于不同目的或以不同的方式加以运用。4、将相同需求或特征应用于不同对象、情况或作用。该原理认为每个事物均不是孤立的，不是只有有限的用途。


水陆两用汽车即可在陆地跑又可在水中行。多用性可视磁吸盒，可存放多种食品、调味品等，可在多种恶劣条件下保持稳定，多在轮船、列车、汽车上使用。


自动挡汽车不需要踩离合器，因此裁减了离合器。

全自动烹饪锅，省去人工烹饪的烦恼。（2013年全国我爱发明电视大赛第一名）


NO.7嵌套（套装） 2

（1）将一个物体放在第二个物体中，将第二个物体放在第三个物体中，进行下去；

实例：A 俄罗斯套娃一个套一个B 收音机、电视机伸缩天线可长可短C 便携式鱼竿途中折叠，钓鱼时拉开


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NO.7嵌套（套装）

（2）使一个物体穿过另一个物体的空腔。

实例：A 钢卷尺平时米尺卷在壳体内B 手机书写笔平时插入机体内C 汽车安全带收缩在车体内


※ 目的是提高空间应用的价值；常用: 1、设法使彼此吻合、配合或放入。2、考虑各种嵌套方式：如水平、垂直、旋转或包容。好处：节省空间、保护对象不受损伤，或使其通过某个过程/系统更容易。将具有不同功能的若干物体嵌套至同一个物体内，还可使这个物体产生多种独特的功能.。


自行式吊车行走时吊臂收缩，支承架收缩在车体内。

起吊时拉出并固定支承架，伸出吊臂开始工作。

飞机起飞后起落架收缩在机体内，正常飞行时机翼收缩至小。



NO.8重量补偿 2

（1）用另一个能产生提升力的物体补偿第一个物体的重量。

实例：A 氢气挺利用氢气比空气轻提供升力B 救生圈利用材质轻产生浮力C 热气球利用空气密度小（轻）提供升力


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NO.8重量补偿

（2）通过与环境相互作用产生的空气动力、流体动力等方法补偿第一个

物体的重量。

实例：A 根据空气动力学设计的飞机机翼B 赛车阻流板使用空气动力学产生压力（增加车身与地面摩擦力）

C 直升飞机利用反作用力提供升力


※ 通过寻求一个相反的作用力 (浮力、弹力或类似的力) ，来阻遏 (抵消) 一个不良的 (不希望有的) 力。


磁悬浮列车靠磁性的同性相斥产生动力和升力

水翼船使用流体力学减小阻力

气象气球用氢气产生升力把仪器送往高空

喷气机利用反作用力提供动力



NO.30柔性壳体或薄膜 2

（1）用柔性壳体或薄膜代替传统结构；

实例：A 家庭折叠游泳池使孩子不必到游泳馆一样可以戏水B 充气服装模特逼真、耐用、易搬运C 塑料袋使人们不必提篮子就可买菜


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NO.30柔性壳体或薄膜

（2）使用柔性壳体或薄膜将物体与环境隔离。

实例：A 牛奶软包装运输、使用方便B 真空软包装便于储藏C 野营帐篷野外安家


※ 寻求利用柔性壳体或薄膜来代替传统的结构，或利用柔性壳体或薄膜将一个对象与其所处的外界环境隔离开。以此来降低成本、提高功能、简化系统等。


塑料大棚比建温室成本低，更易操作。

水立方采用了塑料充气薄膜代替传统的建筑结构。


新车出厂前附上一层保护膜，防止运输途中被擦伤。

地膜覆盖可以起到保水、保温的作用。


NO.31多孔材料 2

（1）使物体多孔或通过插入、涂层等增加多孔元素；

实例：A 尿不湿保证婴儿卫生和睡眠B 泡沫或海绵状结构的材料可以保温和隔音C 多孔包装材料保护效果更好


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NO.31多孔材料

（2）如果物体已是多孔的，用这些孔引人有用的物质或功能。

实例：A 活性炭过滤器有很好的滤器效果B 酒精棉球、创可贴等使用方便C 充满活性物质的汽车保险杠防护效果更好


※通过在材料或对象中产生、孔穴、气泡、毛细管等来增强其多孔性，从而改变某种气体、液体或固体的状态，来增强其功能。


多孔砖、空心板等建筑材料节约原料、减少重量。

多孔（泡沫）金属材料用途广泛（失重条件下形成）。

储氢合金：

一个单位体积的储氢合金能储存

1000—1300单位体积的氢。吸收与氢气瓶容量相等的氢气，重量只有氢气瓶的1/3，体积不到其1/10。

储氢合金有极强的储氢功能。

泡沫金属材在汽车上应用


球墨铸铁强度利用率达到70—90%。


40个发明原理

发明原理的分类

10、14、15、17、18、19、20、28、29、35、36、37、40

2、9、11、21、22、32、33、34、38、39

12、13、16、23、24、25、26、27

1、3、4、5、6、7、8、30、31

※提高系统效率：

※消除有害作用：

※易于操作和控制：

※提高系统协调性：说明：1、这是按作用的分类，也可以按功能转换等分类。2、即便是按作用分类，也不是绝对的，一些发明原理可能有多种作用。

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40个发明原理与成语表达（为便于学习理解）

编号及原理成语表达编号及原理成语表达

01、分割原理化整为零 11、预先防范原理未雨绸缪

02、抽取原理拨沙捡金 12、等势原理平起平坐

03、局部质量原理天方地圆 13、反向作用原理倒行逆施

04、不对称原理以偏盖全 14、曲面化原理毁方投圆

05、组合原理集思广益 15、动态化原理静不如动

06、多用性原理一专多能 16、不足或过量作用多退少补

07、嵌套原理层出不穷 17、一维变多维原理山不转水转

08、重量补偿原理分庭抗争 18、振动原理天摇地动

09、预加反作用原理先发制人 19、周期性作用原理周而复始

10、预操作原理先斩后奏 20、有效作用连续性马不停蹄


编号及原理成语表达编号及原理成语表达

21、减少有害作用时间快刀斩乱麻 31、多孔材料原理无孔不入

22、变害为益原理以毒攻毒 32、改变颜色原理五光十色

23、反馈原理察言观色 33、同质性原理物以类聚

24、借助中介物原理穿针引线 34、抛弃或再生原理兔死狗烹

25、自服务原理自动自发 35、参数变化原理随机应变

26、复制原理以假乱真 36、相变原理女大十八变

27、廉价替代品原理废物利用 37、热膨胀原理热胀冷缩

28、机械系统替代原理以桃代李 38、加速氧化原理推波助澜

29、气、液压机构原理水涨船高 39、惰性环境原理孟母三迁

30、柔性壳体或薄膜薄如蝉翼 40、复合材料原理相辅相成

40个发明原理与成语表达（为便于学习理解）

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