三 应用举例
以工业上常用的电解法生产纯铜为例。在电解过程中,会有少量的电解液残留在纯铜的表面,而在储存过程中,电解液会蒸发并产生氧化斑点。这些斑点使每片纯铜上都存在不同程度的缺陷,造成了很大的经济损失。为了减少损失,在对纯铜进行储存前,每片纯铜都要清洗,但是因为纯铜表面的毛孔非常细小,要彻底清除纯铜表面的电解液很困难。怎样才能改善清洗过程,使纯铜得到彻底的清洗呢?下面应用物场模型分析方法来解决这个问题。
首先,构建物场模型。图7-10为该系统的物场模型,其中,电解液为S1;水为S2;机械清洗过程为FME。在现有的情况下,系统不能满足需求,因为纯铜表面有电解液的存在而变色。
其次,从76个标准解中选择合适的解。在76个标准解中,研究人员发现,在该模型中插入一种附加场F?以增加这种效应(清洗)是一种可行方案,如图7-11所示。
图7-10 不能满足渴望效应的物-场模型
图7-11 附加一种场以加强效应
接着,进一步完善这个方案,使之可以具体实施。事实上,有几种场可以用来加强清洗的效应。例如,利用超声波;利用热水的热能;利用表面活性剂的化学特性;利用磁场磁化水;等等。同时,还可以考虑选择另一种标准解,从而再循环进行上一步的过程。对选定的每一种标准解,其相关的完善方案都应该在下一步中得到继续的发展,探求所有的可能性。
最后对该问题,研究人员从标准解中选择出另一个不同的解:插入物质S3和另一种场F2,如图7-12所示。
图7-12 另一种解决方法
对这个方案进行完善,F2具体确定为热能,S3是水蒸气。利用过热水蒸气(水在一定的压力下,温度可达1 000℃以上)。水蒸气将被迫进入纯铜表面非常细小的毛孔中,使电解液离开纯铜表面。
总结上述实例,我们可以得出构造物场模型通常遵循的流程,如图7-13所示。该图是一个标准的工作流程,步骤如下:(1)识别元件,定义模型中的三个要素;(2)构建模型;(3)从76个标准解中选择合适的解作为解决方案;(4)进一步发展解,以达到系统的有效和完善;(5)实现具体解;(6)探求另外可行解。
图7-13 构建“物场模型”流程图
在技术领域里的一种常规做法:把一个比较复杂的问题分成许多个简单易解的问题。物场模型分析方法就是基于这种思路。这种分析可以用在解决复杂的问题上,同时也可应用在解决小的问题上。灵活地运用物场分析,把实际工作中需要解决的问题用物场模型描述,明确物场模型中三元素的相互关系,把需要解决的问题格式化,然后应用76个标准解就可以解决技术矛盾或物理矛盾,从而实现发明创造和创新设计。