4.6.4　材料维和替代法则耦合范例

4.6.4　材料维和替代法则耦合范例

材料维和替代法则耦合的实质是将系统（机器、产品或工程等）在材料维的表征（如材料构成、材料相态等二级子维要素）进行主动或被动、界内或跨界、高端和低端等替代，为系统涉及材料维及其二级子维的创新发明问题提供完整的解决方案。

其中，材料维中的材料构成、材料相态等二级子维要素可以分别和替代法则迭代变换，重构出多种创新方案。

1）材料构成和替代法则耦合范例

图4-123　石墨烯电池

如石墨烯电池。石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性开发出的一种新能源电池，如图4-123所示。又如非晶态材料。作为一类特殊结构的刚性固体，非晶态材料也被称为无定形或玻璃态材料，具有较晶态材料更高的硬度和高黏滞系数，较一般金属具有更高的强度和弹性。非晶态材料由于其优异的软磁性能，稳定的物理、化学性能（耐磨、铁损低、耐腐蚀）和优良的电学性能（电阻率高、机电耦合系数高），所以具有产品使用寿命长、安全高效、环保、成本低和电抗性能优等特点，如图4-124所示。

图4-124　非晶态材料替代普通材料

再如电子纸。电子纸是用浸在透明或彩色液体中的电离子替代传统材料的“纸”，是通过翻转或流动的微粒子使像素变亮或变暗，实现像纸一样超薄轻便、舒适阅读、可弯曲、超低电耗的一项显示技术，如图4-125所示。

2）材料相态和替代法则耦合范例

如液态金属。液态金属是不同于传统玻璃材料的一种高性能金属材料，兼有金属、玻璃、固体和液体的特性，这些特性使其可以在需要高弹性、高硬度、耐磨损、耐腐蚀的产品中发挥重要的作用，如图4-126所示。

图4-125　电子纸

图4-126　液态金属