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BÜCHER UND ARTIKEL
KURS FÜR Kaviar
Bücher und Artikel / Und dann kam der Erfinder
Eine solche Geschichte ist kürzlich passiert. Ein Ingenieur beschäftigte sich mit Fett für die Metalllackierung. Hierbei handelt es sich um ein übliches Schmiermittel, dem einige Prozent fein verteiltes Metallpulver zugesetzt wurden. Während des Betriebs setzen sich Metallpartikel auf den Reibflächen ab und schützen diese vor Verschleiß. Je kleiner der Spalt zwischen den Oberflächen ist, desto feiner sollten die Metallpartikel im Schmierstoff sein. Es entsteht ein technischer Widerspruch: Je kleiner die Metallpartikel, desto besser das Schmiermittel, aber desto schwieriger ist seine Herstellung. Wenn wir nach der Theorie der Lösung erfinderischer Probleme handeln, müssen wir uns zunächst das ideale Endergebnis (IFR) vorstellen, also die Frage beantworten: Was möchten Sie im idealsten Fall erhalten? IFR – Fantasie, Traum. IFR ist unerreichbar. Aber er ebnet den Weg für eine Lösung. Erinnern Sie sich, dass wir die Theorie der erfinderischen Problemlösung mit einer Brücke verglichen haben? IFR ist also eine der Hauptsäulen dieser Brücke. Was ist das ideale Endergebnis für das Schmierproblem? Die Antwort ist nicht schwer: Ideal wäre es, Metallpartikel bis zum Äußersten, zu einzelnen Atomen, zu zermahlen. Die Theorie der erfinderischen Problemlösung gibt, wie Sie sehen, einen paradoxen Hinweis: „Ist es schwierig, kleine Metallpartikel zu bekommen? Wir werden also super-super-superkleine Partikel bekommen – das ist viel einfacher.“ Hier verstummt die Theorie, für den nächsten Schritt braucht es Chemie. Öl mit großen Metallpartikeln ist eine mechanische Suspension. Werden die Metallpartikel zerkleinert, entsteht eine kolloidale Lösung. Wenn das Metall schließlich in Atome oder Ionen zerkleinert wird, erhält man eine echte Lösung. Jetzt können wir die IFR verfeinern: Ideal wäre eine Lösung von Metall in Öl, also Öl und darin einzelne Metallatome. Leider ist eine solche IFR unerreichbar. Sogar Alchemisten wussten, dass sich Gleiches in Gleiches auflöst. Öl ist ein organischer Stoff, organische Stoffe lösen sich darin gut. Aber Metalle gehören leider nicht zu organischen Substanzen. Auf dem Weg zur IFR entsteht ein physikalischer Widerspruch: Metallatome müssen im Öl gelöst werden (es ist notwendig, IFR anzustreben!) Und sie dürfen nicht gelöst werden (man darf nicht gegen die Gesetze der Chemie verstoßen!). Weichen wir ein wenig von der IFR ab: Im Öl sollen nicht Atome, sondern metallhaltige Moleküle gelöst sein. Wir haben die bereits bekannte Technik „Machen Sie etwas weniger als erforderlich“ verwendet: Es ist nicht möglich, die Substanz in Atome zu zermahlen. Okay, lassen Sie die Partikel der Substanz etwas größer sein – keine Atome, sondern Moleküle. Und der Widerspruch verschwindet sofort. Es gibt keine Metallatome im Öl (es gibt Moleküle) – und es gibt Metallatome im Öl (sie sind in den Molekülen enthalten, in ihnen „versteckt“). Es bleibt noch eine Frage zu klären: Welche Moleküle sollen genommen werden? Dies ist die einzige klare Möglichkeit. Die Moleküle müssen ein Metall enthalten und organisch sein. Daher müssen Sie eine metallorganische Verbindung einnehmen. Es löst sich leicht in Öl (organische Stoffe lösen sich leicht in organischen Stoffen) und enthält Metallatome. Um das Problem zu lösen, musste ich ein paar einfache Konzepte (IQR, physikalischer Widerspruch, „etwas weniger als nötig machen“) und eine sehr einfache Regel aus der Chemie (Gleiches löst Gleiches auf) verwenden. Es stimmt, das Problem ist noch nicht vollständig gelöst. Moleküle einer metallorganischen Substanz enthalten Metallatome, aber wir brauchen die Metallatome nicht in einer Verbindung, sondern separat ... Auch hier müssen wir uns an die Chemie erinnern. Damit sich ein Metallatom von einem Molekül trennen kann, muss das Molekül zersetzt werden. Wie kann man das machen? Im Chemieunterricht baut man solche Experimente auf: Man erhitzt einen Stoff und bei einer bestimmten Temperatur zersetzt er sich. Durch die Reibung erwärmt sich das Öl im Betrieb. Wenn wir eine metallorganische Substanz nehmen, die sich mit steigender Temperatur zersetzt, ist das Problem vollständig gelöst. Schauen wir uns nun an, wie dieses Problem tatsächlich gelöst wurde. Der Ingenieur suchte zunächst durch Versuch und Irrtum nach einer Lösung. Er probierte verschiedene Methoden zum Schleifen von Metallen aus, führte Experimente durch und versuchte, in der Literatur eine Lösung zu finden ... Jahre vergingen, und dann hörte der Ingenieur eines Tages in einer Buchhandlung, wie einer der Käufer den Verkäufer um ein Geschenk bat Leitfaden zu metallorganischen Verbindungen. Der Ingenieur überlegte. Zu den metallorganischen Stoffen zählen Metalle; Es handelt sich um organische Stoffe, das heißt, sie lösen sich in Öl auf – zwei ... Aber genau diese Kombination ist erforderlich! Der Ingenieur kaufte ein Fachbuch, blätterte darin und fand sofort einen passenden Stoff – Cadmiumsalz der Essigsäure. Solche Fälle werden oft in Geschichten über Erfindungen zitiert. Sie sind typisch, wenn nach dem Prinzip „Trial and Error“ gearbeitet wird. Eine Person sucht wahllos nach einer Lösung und erkennt nicht einmal, dass das Problem wissenschaftlich angegangen werden kann: eine IFR formulieren, einen physikalischen Widerspruch feststellen. Die Aufgabe ist nicht machbar und die Person versucht, alles zu nutzen, was sie sieht oder hört. Gut, dass jemand im Laden nach einem Ratgeber zu metallorganischen Stoffen gefragt hat. Ohne diesen zufälligen Hinweis, wer weiß, wie viele Jahre die Suche noch weitergegangen wäre ... Im vorherigen Kapitel haben wir eine Technik formuliert: „Wenn es notwendig ist, einem Stoff einen Zusatzstoff zu einem anderen Stoff hinzuzufügen, dies aber aus irgendeinem Grund nicht möglich ist, sollte der vorhandene Stoff als Zusatzstoff verwendet und ein wenig verändert werden.“ " Was bedeutet „eine kleine Veränderung“? Veränderungen können physikalischer Natur sein: erhitzen, abkühlen, einen Stoff in einen anderen Aggregatzustand bringen usw. Und chemisch: nehmen Sie einen Stoff nicht in seiner reinen Form, sondern in Form einer Verbindung, aus der er isoliert werden kann, oder umgekehrt Man nehme einen einfachen Stoff und wandele ihn dann, wenn er seine Rolle gespielt hat, in eine chemische Verbindung um. Ich werde ein weiteres interessantes Beispiel für die Verwendung dieser Technik geben. Aluminiumoxidkristalle werden aus einer sehr reinen Schmelze gezüchtet. Es ist sogar unmöglich, Aluminiumoxid in einem Platintiegel zu schmelzen: Platinatome können in die Schmelze gelangen. Im Wesentlichen handelt es sich hierbei um ein erfinderisches Problem mit einem klaren physikalischen Widerspruch: Es muss ein Gefäß vorhanden sein, damit die Schmelze nicht verschüttet wird, und es darf kein Gefäß vorhanden sein, damit die Schmelze nicht verunreinigt wird. Wir müssen Aluminiumoxid zu ... Aluminiumoxid schmelzen. Nehmen wir ein beliebiges mit Aluminiumoxid gefülltes Gefäß und erhitzen Sie das Oxid, sodass nur der mittlere Teil schmilzt. Das Ergebnis ist eine Schmelze aus Aluminiumoxid im „Tiegel“ aus festem Aluminiumoxid. Zum Erhitzen muss elektromagnetische Induktion eingesetzt werden: Die Energiequelle kommt nicht mit der erhitzten Substanz in Kontakt. Alles ist in Ordnung, aber festes Aluminiumoxid ist ein Dielektrikum und leitet keinen Strom. Daher gibt es keine elektromagnetische Induktion. Geschmolzenes Oxid ist zwar ein Leiter. Aber das Schmelzen erfordert Erhitzen, aber es findet keine Erhitzung statt, da das feste Oxid ein Dielektrikum ist ... Bei Aufgaben passiert das oft: Wenn man einen Widerspruch überwindet, dann entsteht ein anderer, dann entsteht ein dritter... Es ist wie bei einem Hürdenlauf: Man überwindet eine Hürde, und danach noch eine Hürde und noch eine... Es liegt also ein physikalischer Widerspruch vor: Dem Aluminiumoxid müssen Metallstücke zugesetzt werden, damit elektromagnetische Induktion auftritt, und Metallstücke können nicht hinzugefügt werden, da eine Verunreinigung des Oxids nicht akzeptabel ist. Die Erfindung, die diesen Widerspruch überwindet, erwies sich als überraschend einfach. Aluminiumstücke werden vor dem Schmelzen in Aluminiumoxid eingebracht. Aluminium leitet Elektrizität gut, daher erwärmt es sich unter dem Einfluss von Induktion schnell selbst und erhitzt das Aluminiumoxid – es beginnt zu schmelzen. Jetzt wird kein Aluminium mehr benötigt, das geschmolzene Oxid selbst leitet den Strom. Und Aluminium verschwindet: Bei hoher Temperatur verbrennt es einfach und verwandelt sich in Aluminiumoxid. Und das Oxid verschmutzt die Oxide natürlich nicht ... Versuchen Sie, ein einfaches Problem zu lösen. Um eine Antwort zu erhalten, müssen Sie nur zwei Schritte unternehmen. Erster Schritt: Stellen Sie sich die ideale Lösung vor. Benimm dich wie ein Zauberer. Die Dinge folgen Ihren Befehlen... Der zweite Schritt: Überlegen Sie, wie Sie ohne Umbauten und Nacharbeiten zur perfekten Lösung kommen – mit möglichst minimalen Änderungen. Problem 33. DER BALLON HÖFLICH BERICHTET... In vielen Haushalten werden Gasbrenner mit Flüssiggas betrieben. Sie lagern dieses Gas in Metallflaschen. Wenn nur noch wenig Kraftstoff übrig ist, sollte die Gastgeberin über einen baldigen Austausch des Zylinders nachdenken. Doch woher wissen Sie, dass die Flüssigkeit im Tank fast aufgebraucht ist? Diese Aufgabe wurde von Mitarbeitern eines Designbüros gelöst. Es musste eine einfache und bequeme Möglichkeit gefunden werden, sofort zu erkennen, dass beispielsweise ein Zehntel der Flüssigkeit im Zylinder verblieben war. - Gasdruck messen? sagte ein Ingenieur nachdenklich. - Nein, nichts wird funktionieren. Solange sich mindestens ein Tropfen Flüssigkeit in der Flasche befindet, ändert sich der Druck nicht: Das verbrauchte Gas wird durch Verdunstung wieder aufgefüllt. - Und wenn Sie den Ballon wiegen? fragte ein anderer Ingenieur. Nein, das funktioniert wahrscheinlich auch nicht. Hin und wieder ist es umständlich, eine schwere Flasche abzutrennen, zu wiegen, wieder anzubringen ... Und dann tauchte ein Erfinder auf. „Ich kenne die perfekte Lösung“, sagte er. - Der Zylinder selbst muss höflich melden, dass noch ein Zehntel der Flüssigkeit übrig ist. Und er erklärte, wie man zur perfekten Lösung kommt. Was würdest du vorschlagen? Bitte beachten Sie, dass Glasröhrchen nicht am Zylinder befestigt werden können, da dies gefährlich ist.
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