应用矛盾矩阵表解决物理矛盾的案例

1.台北101大楼的一个物理矛盾

首先要确定楼高是一个矛盾因素。楼要高(高了建筑面积大)，楼又不能高(高了会晃动)。对101大楼的矛盾因素楼高提出相反要求，一个物理矛盾。

矛盾因素:楼高;

正向要求:楼要高，建筑面积大;转换成39参数，3运动物体尺寸;

反向要求:楼不要高，高了会晃动;转换成39参数，3运动物体尺寸。

正反向要求的通用工程参数是相同的。位置在矩阵表的对角线上。

解决这个物理矛盾的方向:满足矛盾双方的要求，楼高建筑面积大，还不晃动。

从矛盾矩阵表获取创新原理:以3运动物体尺寸VS3运动物体尺寸，在矛盾矩阵表的对角线上，可获取一组创新原理:

17多维化、1分割、3局部质量、35状态或参数变化、14曲面化、4增加不对称性、15动态化。

选择创新原理:3局部质量、15动态化、曲面化。与台北101大楼的一个技术矛盾所得结果一致。

把创新原理转换成具体方案:局部质量动态化;在大楼的上部悬挂一个可以摆动的大钢球，靠钢球的惯性防止晃动。

2.航空母舰舰载机机翼的一个物理矛盾

航空母舰舰载机停留在舰上的时候，机翼要短，节省空间，可多存放飞机;在起飞的时候，机翼要长，处于正常状态，以获取必要的升力。这就对舰载机机翼的长度提出相反要求，一个物理矛盾。

矛盾因素:机翼的长度;

正向要求:停机时，机翼要短，以节省空间;转换成39参数，3运动物体尺寸;

反向要求:起飞时，机翼要长，以获取必要的升力;转换成39参数，3运动物体尺寸;

解决这个物理矛盾的方向:满足矛盾双方的要求，停留时机翼短，起飞时机翼长。

从矛盾矩阵表获取创新原理:以3运动物体尺寸VS3运动物体尺寸，在矛盾矩阵表的对角线上，可获取一组创新原理:

17多维化、1分割、3局部质量、35状态或参数变化、14曲面化、4增加不对称性、15动态化。

选择创新原理:1分割、15动态化。

选择了创新原理，就完成了从具体问题到TRIZ理论的转换过程。

把创新原理转换成具体方案:创新原理“1分割”提示，把机翼分割成两段;创新原理“15动态化”提示，让分割的机翼动起来，折叠起来，如图3－30所示，机翼变短;起飞的时候，机翼展平变长如图3－31所示。满足了矛盾双方的要求。折叠实现了从TRIZ理论到创新方案的转换过程。

图3－30　机翼折叠

图3－31　机翼展开

图3－32　有过滤罩的豆浆机

3.豆浆机的一个物理矛盾

豆浆机内有一过滤网罩(图3－32)，防止豆渣进入豆浆之中，把豆浆和豆渣分开，这将使结构复杂化，这种复杂化是需要的。但过滤网罩网眼很小，易被豆渣堵死，难清洗，这种复杂化又是不需要的。

矛盾因素:过滤网罩(图3－33);

正向要求:需要过滤罩，把豆浆和豆渣分开，这种复杂化是需要的;转换成39参数，36系统的复杂性;

反向要求:不需要过滤罩(图3－34)，豆渣把网眼堵住难清洗;转换成39参数，36系统的复杂性;

解决这个物理矛盾的方向:满足矛盾双方的要求，有过滤罩，又没有过滤罩。

从矛盾矩阵表获取创新原理:以36系统的复杂性VS36系统的复杂性，在矛盾矩阵表的对角线上，可获取一组创新原理:

28机械系统替代、2抽取、13逆向思维、35状态和参数变化10预先作用、5组合、24借助中介物。

选择创新原理:2抽取。

把创新原理转换成具体方案:创新原理“2抽取”提示，把过滤网从豆浆机中抽出来，放到外面。豆浆打完了以后再过滤，显然做一个简单的过滤盘就可以了(图3－35)。这就满足了矛盾双方的要求，豆浆机里没有了过滤罩，豆浆打好了再用过滤盘过滤，又有了过滤罩。

图3－33　过滤罩

图3－34　无过滤罩的豆浆机

图3－35　过滤盘

4.打印机的一个物理矛盾(图3－36)

打印机一个很大的经济问题是，墨水盒装的墨水很有限，墨水用完了，就要换墨水盒，而墨水盒很贵。这里出现的矛盾是，希望墨水盒体积要大，可以多装墨水，可是打印机体积有限，墨水盒的体积又不能大。这是对墨盒的相反要求，一个物理矛盾。

矛盾因素:墨盒体积;

正向要求:体积要大，多装墨;转换成39参数，8静止物体体积;

反向要求:体积不能大，大了打印机装不下;转换成39参数，8静止物体体积。

解决这个物理矛盾的方向:墨盒体积加大，不存在打印机装不下的问题，满足矛盾双方的要求。

从矛盾矩阵表获取创新原理:以8静止物体体积VS8静止物体体积，在矛盾矩阵表的对角线上，可获取一组创新原理:

35状态或参数变化、3局部质量、2抽取、28测量精度、31物体产生的有害因素、1分割、14强度、4增加不对称度。

选择创新原理:选取了如下4个创新原理。35状态或参数变化、1分割、3局部质量、2抽取。

把创新原理转换成具体方案:创新原理“35状态或参数变化“提示，改变墨盒的状态，创新原理“1分割”提示，把庞大的墨盒与打印机分割开来，成一个局部质量，创新原理“2抽取”提示，把分割开的墨盒抽出来，作为一个局部质量，放在打印机外面，如图3－37所示。如是，墨盒体积不再受到限制，而且墨水用完了还可以添加。这就是现在普遍改装的连续供墨打印机。

5.飞机油箱的一个物理矛盾

飞机的油箱应该大，可以多装油，飞得远;但受到飞机体积的限制，油箱又不能大(图3－38)。对油箱提出相反的要求，一个物理矛盾。

矛盾因素:油箱;

正向要求:体积要大，多装油，飞得远，当然重量也加大了;转换成39参数，7运动物体体积、1运动物体重量;

反向要求:体积不能大，不仅庞大的体积飞机装不下，加大的重量飞机也承受不了;转换成39参数，7运动物体体积、1运动物体重量。

解决这个物理矛盾的方向:油箱大，又不大，满足矛盾双方的要求。

图3－36　打印机

图3－37　墨盒外挂打印机

3－38　飞机油箱容积有限

从矛盾矩阵表获取创新原理:以7运动物体体积VS7运动物体体积、1运动物体重量VS1运动物体重量，在矛盾矩阵表的对角线上，可获取2组创新原理:

35状态或参数变化、3局部质量、28机械系统替代、1分割、7嵌套、15动态化、10预先作用;

图3－39　加油机

35、28、31多孔材料、8重量补偿、2抽出、3、10。

选择创新原理:从2组创新原理中选择了如下6个创新原理。35状态或参数变化、1分割、2抽出、8重量补偿、28机械系统替代、7嵌套。

把创新原理转换成具体方案:创新原理“35状态或参数变化”提示，改变油箱的状态，创新原理“1分割”提示，把庞大的油箱与飞机分割开来，创新原理“2抽取”提示，把庞大的油箱抽出来，放到飞机外面去，放到哪里去?也像上面打印机那样，把庞大的油箱挂在飞机外面，显然，飞机承受不了。怎么办?创新原理“8重量补偿”提示，让庞大油箱也像飞机那样浮动起来，创新原理“28机械系统替代”提示，已不再是原来飞机中的一个机械部件，而是一个非机械系统——空气动力飞行器——空中加油飞机(图3－39)，创新原理“7嵌套”提示，庞大油箱是嵌套在加油机中的一个大容器。

6.过滤网眼孔径的一个物理矛盾

一般多层过滤网的过滤器的孔径太小就难清理，太大过滤效果就差，这就是一个物理矛盾。如何解决这个矛盾?

矛盾因素:过滤网眼孔径;

正向要求:要小，以提高过滤精度;转换成39参数，4静止物体的尺寸;

反向要求:要大，以免堵塞网眼，好清理;转换成39参数，4静止物体的尺寸;

解决这个物理矛盾的方向:过滤精度高，好清理。

从矛盾矩阵表获取创新原理:以4静止物体的尺寸VS4静止物体的尺寸，在矛盾矩阵表上获得8个创新原理。

17多维化、35状态或参数变化、3局部质量、28、机械系统替代、14曲面化、7嵌套、4增加不对称性、1分割。

选择创新原理:28机械系统替代;

图3－40　静电过滤器

把创新原理转换成具体方案:创新原理“28机械系统替代“提示，不用机械系统，要用非机械系统，不用简单的机械过滤，采用其他的过滤原理。容易想到的是用静电吸附粉尘过滤。这是一个物理效应问题。

将机械过滤改成静电过滤。如图3－40，三块板，平行放置构成一组平板电极，形成一个静电过滤器的滤芯。在相邻的电极间有小的空气间隙，每个电极与其他的电极相绝缘。相互间隔的电极与高压直流电源的正负极相连接。要过滤的气流沿着电极表面通过间隙。电极间的静电场使灰尘颗粒分子极化，并形成它们自己的电极。极化后的灰尘颗粒的分子使其正极与负电极的表面相吸，使其负极与正电极的表面相吸。从而，灰尘吸附在电极的表面而将其从空气中除去。静电过滤器电极间的空气通道将起到大直径孔的作用，灰尘堵塞通道会很慢，同时，静电场将起到小直径孔的作用，静电场将拦住小的灰尘颗粒使其落在电极的表面上。静电过滤同时起着孔径大和孔径小的作用，满足矛盾双方的要求。将电极抽出清理灰尘就很容易了。