Законы и закономерности развития систем. ТРИЗ. Изд. 2-е, испр. и дополненное

).

Электрокапиллярный эффект – зависимость поверхностного натяжения на границе раздела твердых и жидких электродов с растворами электролитов и расплавами ионных соединений от электрического потенциала. Эта зависимость обусловлена образованием двойного электрического слоя на границе раздела фаз.

Воздействие электрического потенциала (+U, -U) к капилляру условно показано стрелками (рис. 5.52в). Электрический ток заставляет жидкость течь в капилляре в определенном направлении и поднимается на высоту h

большую, чем в капилляре без воздействия тока h

(h

> h

). Приложение потенциала зависит от вида жидкости.

Изменением потенциала можно осуществлять инверсию смачивания – переход от несмачивания к смачиванию и наоборот[56 - Указатель физических эффектов и явлений для изобретателей и рационализаторов. – Обнинск, 1977.].

Геометрический капиллярный эффект – это условное название явления (название дал автор), при котором жидкость течет в сторону меньшего диаметра капилляра (рис. 5.52 г). Диаметр верхнего конца капилляра d

меньше диаметра нижнего конца капилляра d

(d

> d

). На рисунке утрированно показано сужение капилляра. В сужающемся капилляре жидкость поднимается на высоту h

большую, чем в ровном капилляре h

(h

> h

).

Изменить диаметр капилляра можно, например, если сделать его из материала с эффектом обратимой памяти формы. Тогда можно управлять движением жидкости.

Управлять процессами, происходящими в капиллярах, можно, изменяя вязкость и смачивание жидкости всеми известными способами, в том числе и химическими, например, использование поверхностно-активных веществ. Кроме того, можно использовать ферромагнитную или реологическую жидкости и магнитное или электрическое поля.

Наиболее эффективно применение сочетаний описанных эффектов для управления процессами, происходящими в капиллярах.

Помимо указанных ранее эффектов, в линии перехода к КПМ применяются осмос и электроосмос, эффекты, связанные с сорбцией и хемосорбцией (капиллярная конденсация, фотоадсорбционный эффект, влияние электрического поля на адсорбцию, адсорблюминисценция и хемолюминисценция, радикально-рекомбинационная люминесценция, адсорбционная эмиссия, влияния адсорбции на электропроводимость полупроводника).

Выше были описаны три линии развития КПМ (см. рис. 5.49, 5.50, 5.51):

1. Монолит твердое (1) или эластичное (2) ? Вещество с одной полостью (A) ? Вещество со многими полостями (B) ? КПМ (C) ? µКПМ (рис. 5.52а).

2. Полость ? Структурированная полость ? Полость, заполненная веществом ? использование технологических эффектов ТЭ (рис. 5.52б).

3. Вещество с одной полостью A1? вещество с двумя полостями A2 ? вещество со многими полостями A3-A4 (рис. 5.52в).

Они представлены вместе на рис. 5.53.

Рис. 5.53. Линии развития капиллярно-пористого материала (КПМ)

В общем виде система развивается по всем трем направлениям, а все состояния могут быть описаны в виде морфологической матрицы, где в качестве морфем, помимо указанных трех составляющих может быть еще четвертая – виды технологических эффектов.

В упрощенном виде эту закономерность можно представить в виде схемы (рис. 5.54).

Рис. 5.54. Общая схема перехода к КПМ

Где

КПМ

 – КПМ со структурированными капиллярами,

µКПМ

 – µКПМ со структурированными капиллярами.

Структура полостей (ее форма) определяется функцией, которую должен выполнять данный материал или конструкция.

Например, для функции устойчивость часто делают перегородки в форме треугольников, пятиугольников, шестиугольников, кругов, их частей или других геометрических фигур. Наиболее часто встречаются полости в форме гиперболического параболоида, эллипсоидов, сфер и полусфер, конусов, сотовых конструкций.

Эти формы могут использоваться и для других функций.

5.3.6. Уменьшение степени управляемости

Закономерность уменьшения степени управляемости указывает на тенденцию создания простых приспособлений без механизации и автоматизации. Эта закономерность противоположена закону увеличения степени управляемости.

5.3.7. Закономерность увеличения степени динамичности

Определения

Развитие системы идет в направлении увеличения степени динамичности.

Динамичная система может изменять свои параметры, структуру (в частности форму), алгоритм,принцип действия и функции, чтобы наиболее эффективно достичь поставленную цель и удовлетворить потребность. Динамическая система в своем развитии может менять так же цель и потребность,приспосабливаясь к внешним и внутренним изменениям.

Изменения могут происходит:

– во времени;

– по условию.

Следствия из закономерности.

1. Статические системы стремятся стать динамическими.

2. Системы развиваются в сторону увеличения степени динамичности.