在澳大利亚各地的水荒声中,新南威尔士大学今年刚毕业的一名华裔学生设计的无水洗衣机,将可能对节约用水做出一定贡献。2007年获新南威尔士大学工业设计一级荣誉学位的黄承义,在该校求学时发明了用阳光来代替水的洗衣机,不用水,也不用洗衣粉。
黄承义是从一次在悉尼晒太阳时得来的灵感,想到用阳光的紫外线C来洗衣服。紫外线C可以氧化很多种类的有机物质。根据他的设计,利用家居内的光线便可产生强力的氧化剂——自由基氧,将污垢分解为二氧化碳和水。样机特别由瑞典电器公司的模拟专家制造,并在悉尼动力博物馆的澳大利亚设计奖展览中展出。
替代法是在省略的基础上进行的成分、材料、形式、结构的替代或动作的易主,是创造性思维的转化方法之一。替代是通过用其他的材料、成分、结构和功能来代替原有的部分,以寻求创新的方法。
在发明创造中,省略和替代这两种方法,有时分开使用,有时又如孪生兄弟,相伴出现。省略是替代的前提。适当的省略,恰当的替代,往往就可以产生崭新的事物、新颖的功能。木材是人类较早使用的材料,主要用于如梁、柱、椽、门窗、桌椅、木船、木桥等。钢材发明以后,迅速用于钢筋、钢轨、钢桥、汽车、船舶、武器、机械等。而塑料发明以后,又被普遍用在日用品、管道、装潢材料、汽车附件、农用薄膜、包装材料、轻型建材等方面。可见省略替代法在现实生产、生活中被普遍运用。
最常见的是材料的替代和技术的替代,它可使事物的材质、功能不断进步。替代法较广泛地应用于新产品的研制和新材料的开发中。
例如,有人已成功研制出以纳米技术增强塑料和纳米结构超强钢板替代传统金属材料的技术,这将使汽车重量大大减轻,从而节省燃油。
人类发明的第一代电视机是电子管电视机,后被第二代的晶体管电视机取代,如今又出现了清晰度高、色彩还原度好、显像清晰的集成电路电视机。
1.替代法的原理
用一种成分代替另一种成分、用一种材料代替另一种材料、用一种方法代替另一种方法的创造,是从事发明创造的人经常思考的。寻找替代物的过程也就成了解决问题的过程,这是发明创造的思路之一。例如,制造塑料往往用石油做原料。有人考虑到淀粉是天然高分子化合物,其化学结构与聚乙烯等合成的高分子化合物的结构很相似,天然淀粉便成了代替石油制造塑料的好原料。
物质材料的性能千差万别。为了解决某个问题,有时需在不同性能的物质材料之间进行替代;有时又需要在相同性能的物质材料之间进行替代。怎样使不同的物质材料具有相同的或者相近的性能,就成了实现替代的技术关键。如做面包用面粉,能不能用木薯、玉米和高粱代替面粉呢?这的确是个难题,难就难在做面包所需要的面筋,只有麦子才有足够的含量。联合国粮食组织的技术员萨丁,经过长期大量的试验,终于发现,只要把木薯粉或其他谷类如高粱、玉米粉在清水里煮沸,便能得到一种有黏性的物质,这种物质便可以取代面筋用来做面包。不用面粉也能做面包,这的确是一项重大突破,一些国家的人可以不用进口麦类便可以吃到面包了。
当今社会,各行各业的竞争日益激烈。我们必须勇于创新,敢于用新事物取代旧事物、新材料取代旧材料、新方法取代旧方法,才能在竞争中取胜。只有大力推行新技术、新材料、新工艺、新方法、新手段等,社会才能快速发展。
2.替代法的使用步骤及运用案例
替代法的使用步骤:
第一步,确定被代替的事物;
第二步,全面找出被代替事物的各种缺陷;
第三步,分析缺陷是什么原因造成的。如果被代替物的缺陷从结构设计上和制造方法上都不好解决或者根本就不能解决时,就考虑用别的材料来替代它;
第四步,分析如何才能找到替代的方法。
例如,设法改进一件家家户户必备的生活用品。
第一步,确定被代替物——切菜板;
第二步,以往的切菜板大都是木质的,缺点是沉重、易磨损、常掉屑、不结实、难洗刷等;
第三步,以上这些缺点的根本原因是由于切菜板是木质的,因此这些缺点难以克服;
第四步,用一种新的材料替代木材。这种新材料就是聚乙烯。近年来,这种强度高、韧性好、耐腐蚀、重量轻、洁白、无毒无味、易清洗且使用中不打滑、不起毛、不裂纹的新的切菜板,已经被广泛使用了。