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TRIZ进化法则与新材料研发问题解决

作为TRIZ理论体系之首的技术进化法则,有业者指出,其与达尔文的生物进化论、斯宾塞的社会达尔文主义并称为“三大进化论”,评价之高可见一斑。TRIZ技术进化法则由10条子法则构成:

1. 系统完备性法则

6. 子系统不均衡进化法则

2. 系统能量传递法则

7. 协调-失调性进化法则

3. 提高理想度法则

8. 提高动态性和可控性进化法则

4. S-曲线法则

9. 向微观级进化法则

5. 矛盾产生及克服法则

10. 向超系统进化法则

在此仅探讨第9、第10条法则对新材料产业创新的前瞻和引领意义。第9条“向微观级进化法则”指出,技术系统的进化特征之一是沿着减少其元件外观尺寸方向发展的。手机,是最易理解的进化案例。法则所指的“外观尺寸减少”涵盖如下四种情景:

TRIZ进化法则与新材料研发问题解决(图1)

规模微观化:元件及物品的尺寸向原子、基本粒子的尺寸进化。这可以看作是纳米技术、石墨烯技术、生物电池、芯片及集成电路等前沿微观科技出现的理论基础。

TRIZ进化法则与新材料研发问题解决(图2)

增加离散度:改变物质的关联性、加大物质的分散程度,向多孔、毛细管等物质性态转变、加大中空度。联想到气凝胶这种新兴特种功能材料,不正是“增加离散度”最好例子吗。


引入空洞:通过引入其它材料或空洞到单块物料中、减轻物料重量;而且空洞本身也可以填入某种材料实现特定功能。已经实际应用的多孔多腔轮胎、多孔材料、发泡水泥、以及发泡金属板材(用于汽车轻量化),都是“空洞”原理在材料领域的现实案例。笔者曾接触的德国产灌装珍珠岩页岩砌块也是“引入空洞”理念在建材领域的具体应用;即使国内建筑行业也有灌注EPS的建筑砌块制品。

TRIZ进化法则与新材料研发问题解决(图3)

场的应用:以“场”作为某种介质物质,使体系向“场+物质”转变。磁悬浮技术中的“磁场”正是连接车轮与轨道之间的介质物质吧。(天行健咨询一家专注于精益生产管理,六西格玛管理培训咨询与项目辅导的管理咨询公司)中国的人造太阳“东方超环”EAST中的超级磁场也不失为一种连接体系的特殊介质材料。

提示1:依据TRIZ技术系统进化法则,新材料企业大可不必“你有我有”地开展业务同质化的竞争,完全可以剑走偏锋、以市场应用及刚需为导向、从新材料向微观级进化这个“物理问题”为视角、对既有材料开展新功能的深入开发。

TRIZ技术系统进化法则第10条“向超系统进化法则”,是指一个系统发展到极限时(比如材料性能发挥),系统将于其它体系联合、向超系统和更高水平、更多系统功能方向发展进化。这个进化法则在化工新材料领域很多,包括合成树脂材料的共混改性、不同性态或功能结合而成的复合材料等。

TRIZ进化法则与新材料研发问题解决(图4)

在军工、航空航天、交通等领域这些应用较为突出。还有风电机组扇叶片、新一代作战飞机部件、工民液化天然气钢瓶缠绕涂覆等等,这些对材料有更高性能要求的场合,都呈现不同材料的组合、集成、形成更高性能的所谓超系统。

提示2:向超系统进化法则也告诫扎堆新材料产能构建的企业们,与其抢着千把吨的量产,不如潜心于高精尖的复合与集成应用研发,也许更具产业的先进性和商业操作性。

同时我们注意到,向微观级进化法则与向超系统进化法则,正好是一对互为反向的体系。(天行健咨询一家专注于精益生产管理,六西格玛管理培训咨询与项目辅导的管理咨询公司)这正好体现了TRIZ理论的唯物辩证思维的魅力和它的生命力。

TRIZ进化法则与新材料研发问题解决(图5)

提示3:沿着上述思路思考当下新能源汽车的发展路径,产业新来者要么聚焦于系统集成、向上占据产业“超系统”架构能力;要么向下实施系统微观级的解析、专注车用材料品质功能升级。

事实上,如果分析埃隆·马斯克的产业投资逻辑,也无不闪烁TRIZ理论的亮点。他的火箭、储能电站、电动汽车和下一步的新材料甚至糖果公司,都有TRIZ技术系统进化论的影子,核心都围绕着实现人类深空梦的目标。

TRIZ进化法则与新材料研发问题解决(图6)

初识TRIZ理论,尚难理解其全貌、也难免偏颇。一种理论最大价值就是让其迅速与现实互动、产生价值。这既符合当前中国社会和产业发展需要、也促进TRIZ理论再完善更丰富、反过来指导产业更进一步。欢迎商榷。

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