基于TRIZ理論的防藍(lán)光納米鍍膜機設(shè)計

劉鑫妹　賈玉玲　曹雪巖　孫麗男　

【摘 要】 針對手機屏幕產(chǎn)生的藍(lán)光對眼睛的危害，利用TRIZ創(chuàng)新理論設(shè)計防藍(lán)光納米鍍膜機為手機鍍上一層防藍(lán)光納米膜，既保證清晰度和色彩純度，又具備防藍(lán)光、防水及防摔等功能，改進(jìn)了防藍(lán)光貼膜技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】 藍(lán)光 納米 鍍膜機

伴隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，我國各類電子產(chǎn)品的普及率逐年升高，為人們的生產(chǎn)生活帶來便利的同時，也對人們的身體健康造成了一些不良的影響，例如電子產(chǎn)品的輻射超過一定的量會引起癡呆癥、內(nèi)分泌失調(diào)及鈣嚴(yán)重流失等疾病。長期使用電子產(chǎn)品對眼睛的危害尤為突出，會引起眼睛干澀、疲勞甚至疼痛，導(dǎo)致視力下降，誘發(fā)視網(wǎng)膜脫落、白內(nèi)障及青光眼等眼部疾病，其中一部分眼部疾病是由電子屏幕所產(chǎn)生的藍(lán)光刺激形成的。近些年來，人們逐漸意識到藍(lán)光的危害，開始研發(fā)防藍(lán)光技術(shù)，主要包括軟硬件和貼膜防藍(lán)光技術(shù)。目前貼膜防藍(lán)光技術(shù)主要應(yīng)用鋼化膜，但應(yīng)用效果不是很理想，防藍(lán)光的同時會出現(xiàn)不清晰和色偏等問題，貼膜防藍(lán)光技術(shù)需要進(jìn)一步優(yōu)化。本文將利用TRIZ理論設(shè)計一款防藍(lán)光納米鍍膜機，改善以往的貼膜防藍(lán)光技術(shù)中存在的不足之處。

一、發(fā)明問題的初始形勢分析

目前市場上有很多防藍(lán)光的電子屏幕貼膜出售，但這些貼膜的防藍(lán)光效果一直堪憂。一方面要保證防藍(lán)光效果，另一方面還要保證成本低，價格便宜，這樣的矛盾最后導(dǎo)致一些貼膜不能保證較好的防藍(lán)光作用，甚至有些貼膜根本就沒有防藍(lán)光作用。市場上現(xiàn)有的防藍(lán)光貼膜多為鋼化膜，此類貼膜一般較為厚重，既影響美觀和清晰度，又會降低紅綠藍(lán)三色純度，而且通常不具有防摔、防水等功能。項目組成員擬結(jié)合TRIZ理論對現(xiàn)有貼膜防藍(lán)光技術(shù)進(jìn)行以下幾方面的改進(jìn)：既提高貼膜防藍(lán)光效果，又保證較為經(jīng)濟(jì)實惠的價格;減小貼膜厚度，保證美觀;提高貼膜清晰度和紅綠藍(lán)三色純度;加強貼膜的防摔、防水等功能。相信經(jīng)過改進(jìn)的貼膜會受到廣大消費者的青睞。

二、系統(tǒng)分析

（一）系統(tǒng)完備性分析

每一個技術(shù)系統(tǒng)實現(xiàn)功能的必要條件是組成系統(tǒng)的基本要素和各要素之間的相互聯(lián)系，基本要素一般包括執(zhí)行、傳動、動力及控制裝置，各要素之間的聯(lián)系一般包括物質(zhì)、能量、信息及職能聯(lián)系。本文設(shè)計的防藍(lán)光納米鍍膜機的系統(tǒng)組成如圖1所示，通過外部控制及能源傳遞、轉(zhuǎn)化，該系統(tǒng)的每一個要素均可實現(xiàn)最低的工作能力，而各個要素之間相互協(xié)調(diào)可實現(xiàn)系統(tǒng)的最低的工作能力，即該系統(tǒng)符合完備性法則。

（二）系統(tǒng)功能分析

防藍(lán)光納米鍍膜機作為一個技術(shù)系統(tǒng)所具備的用途和功能如表1所示，其中功能分為技術(shù)功能和主要功能，技術(shù)功能展現(xiàn)了系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，主要功能呈現(xiàn)了產(chǎn)品最終的實際應(yīng)用效果，二者一脈相承，從不同角度分析了防藍(lán)光納米鍍膜機系統(tǒng)的功能。

防藍(lán)光納米鍍膜機功能也可通過功能矩陣進(jìn)行分析，如圖2所示。該矩陣圖較為清晰地展示了技術(shù)系統(tǒng)和超系統(tǒng)的要素如何相互聯(lián)系并實現(xiàn)系統(tǒng)功能。

（三）九屏幕分析

九屏幕分析法主要是從空間和時間兩個軸向進(jìn)行系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，空間軸向是由系統(tǒng)本身向子系統(tǒng)和超系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，時間軸向是由系統(tǒng)本身向過去和未來系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，兩個維度的轉(zhuǎn)換最終形成了九屏幕圖，融入了辯證思維模式。根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的九屏幕分析可知，該系統(tǒng)未來發(fā)展的趨勢是具有防水，防摔，防藍(lán)光等多種功能的納米鍍膜機，避免藍(lán)光對眼睛的傷害，這也是本系統(tǒng)設(shè)計的最終目的。

（四）功能模型

進(jìn)一步建立防藍(lán)光納米鍍膜機系統(tǒng)的功能模型，如圖4所示。通過建立功能模型可以更為直觀地了解該系統(tǒng)的各個組成部分是如何相互作用并實現(xiàn)其主要功能。

（五）因果分析

從因果鏈可以看出，普通鍍膜機無法阻擋藍(lán)光主要原因有兩個：一是人類過度使用電子產(chǎn)品所產(chǎn)生的藍(lán)光會對人來眼睛產(chǎn)生危害;二是傳統(tǒng)鍍膜機無防藍(lán)光功能。

三、運用TRIZ工具解決問題

（一）最終理想解

運用TRIZ工具解決問題時，首先在不考慮任何客觀條件和影響因素的情況下定義最終理想解，明確解決問題的目標(biāo)和方向，避免傳統(tǒng)思維模式的束縛，有利于提高問題解決的效率。最終理想解確定的步驟如表2所示。

（二）技術(shù)矛盾

創(chuàng)新設(shè)計防藍(lán)光納米鍍膜機系統(tǒng)的主要目的是改進(jìn)防藍(lán)光貼膜技術(shù)，使得防藍(lán)光納米鍍膜不論是在外觀還是功效上都優(yōu)于普通的防藍(lán)光貼膜，既保證不影響手機的正常使用及美觀度，又具備防藍(lán)光、防塵及防水等功能。首先根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)功能篩選各種具有相應(yīng)功能的原材料，其中少數(shù)原材料對人體有害，這就構(gòu)成了物體穩(wěn)定性與內(nèi)部有害因素的技術(shù)矛盾。改善的參數(shù)為物體穩(wěn)定性，惡化的參數(shù)為內(nèi)部有害因素，因此需要利用發(fā)明原理調(diào)和矛盾，由矛盾矩陣表查到發(fā)明原理如表3所示。

除了技術(shù)矛盾，也存在物理矛盾：由于納米鍍膜的具有超薄的特性，需要將各種原材料混合成鍍膜液，而原材料的形態(tài)、熔點大不相同，導(dǎo)致物理矛盾，需要利用分離原理解決物理矛盾。

（三）物場分析

為了進(jìn)一步尋求解決矛盾的有效方法，需要進(jìn)行物—場結(jié)構(gòu)分析，包括識別元素、構(gòu)建模型、選擇解法及發(fā)展概念等步驟，防藍(lán)光納米鍍膜機的物—場模型涉及機械場和電場，元素包括人、鍍膜機、鍍膜液及手機，具體模型如圖6所示。

四、技術(shù)方案整理

經(jīng)過上述分析后初步確定以下兩個技術(shù)方案，每個方案都有優(yōu)缺點。

方案1：采用磁控濺射式鍍膜原理，通過磁場控制著鍍膜液的電離濺射，完成一次性的鍍膜，鍍膜液的成分則還是二氧化硅、二氧化鋯、二氧化鋅、ITO、HT-100，但是由于是磁控濺射式的鍍膜方式，控制起來相對來說不是很容易。

方案2：采用離子蒸發(fā)式鍍膜原理，通過電子槍使鍍膜液電離，在啟動加熱裝置使鍍膜液充分蒸發(fā)，完成一次性鍍膜的過程，鍍膜液的成分是二氧化硅、二氧化鋯、二氧化鋅、ITO、HT-100，這種離子蒸發(fā)式鍍膜操作簡單，易控制，完成后的效果一般。

五、最終確定方案

最終設(shè)計防藍(lán)光納米鍍膜機為手機鍍的膜不僅具有防水、防摔、防刮、防塵的功能，還可以防藍(lán)光，而且不影響外觀和畫面的色彩，基本結(jié)構(gòu)如圖7所示。

鍍膜過程：第一步采用離子蒸發(fā)式鍍膜原理，通過電子槍使鍍膜液充分電離，在啟動加熱裝置使鍍膜液充分蒸發(fā)，完成減反膜的鍍膜過程。第二步通過同樣的方法進(jìn)行HT-100頂膜。

作用：減反膜可以阻隔、反射高能短波藍(lán)光，同時擁有較高的透光率，此膜由可以防塵、防菌、散熱好、硬度高的納米級二氧化硅，二氧化鋯、二氧化鋅及ITO組成。HT-100頂膜的作用是防水、防摔、防刮及保護(hù)里面防藍(lán)光的鍍層。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 嚴(yán)輝，蔡志龍.防藍(lán)光專利技術(shù)發(fā)展與分析[J] .科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（4）：27-28.

[2] 檀潤華.TRIZ及應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新過程與方法[M].北京：高等教育出版社，2010.

作者簡介：劉鑫妹（1999年5月—），女，漢，黑龍江，學(xué)生，本科，黑河學(xué)院，統(tǒng)計學(xué)，黑龍江省黑河市，164300

項目：黑龍江省2019年立項大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（項目編號：201913744023）：防藍(lán)光納米鍍膜機