彭洋预约 http://m.39.net/pf/a_9200235.html1.前言在工作中经常遇见左右为难的技术问题，如：（1）耐火材料导热系数希望又高又低。导热系数高，热量传递快，材料内部温度梯度小，相应产生的热应力较小，抗热震性能好；导热系数低，热量传递慢，保温性能好，热量损失低；（2）耐火预制件烘烤时间希望又长又短。烘烤时间长，烘烤彻底，耐火预制件质量好；烘烤时间短，效率高。这种左右为难的技术问题在TRIZ中被称为物理矛盾，指针对系统的某个参数，提出两种不同的要求。解决物理矛盾的核心思想是实现矛盾双方的分离，其主要方法为：空间分离、时间分离、条件分离和系统级别分离（4大分离原理，详见下文）。空间分离、时间分离和系统级别分离较好理解，而条件分离中的条件不够具体，如何寻找缺乏必要的步骤。技术问题可以采用科学效应来解决。我们在前文[1]中阐述了采用科学效应来解决技术矛盾的流程。科学效应也可以用来解决物理矛盾，科学效应中的控制参数就是解决物理矛盾的条件分离中的条件。具体流程为：（1）在科学效应库中分别检索提高和降低某个技术参数的科学效应，并确定其中重合的科学效应；（2）应用科学效应。结合具体问题，通过科学效应控制参数的变化，实现物理矛盾的条件分离，得出解决方案。2.典型案例——耐火材料导热系数希望又高又低（1）空间分离空间分离是将矛盾双方在不同的空间上分离。当关键子系统矛盾的双方在某一空间只出现一方时，可以进行空间分离。复合材料：将致密耐火材料和隔热耐火材料做成复合材料，一侧是致密耐火材料，具有高导热系数，另一侧是隔热耐火材料，具有低导热系数，实现性能的空间分离。（2）时间分离时间分离是指矛盾双方在不同的时间段上分离。当关键子系统矛盾双方在某一时间段上只出现一方时，可以进行时间分离。可更换耐火材料：假如某高温窑炉对炉衬耐火材料的导热性要求不在同一时间段。在需要高导热的时候，采用高导热耐火材料；在需要低导热的时候，更换成低导热耐火材料，如此循环往复，满足高导热和低导热两方面的要求。（3）系统级别分离系统分离是将矛盾双方在不同的层次分离。当矛盾双方在关键子系统层次只出现一方，而该方在子系统、系统或超系统层次内不出现时，可以进行系统级别分离。刚玉微球堆积衬体：具体到每个刚玉微球，导热系数很高，但整体形成的堆积衬体，因有大量空隙存在，导热系数较低。（4）条件分离条件分离是将矛盾双方在不同的条件下分离。当关键子系统矛盾双方在某一条件下只出现一方时，可以进行条件分离。在Oxford科学效应库中参数部分（Parameter）检索“提高热传导IncreaseHeatConduction”和“降低热传导DecreaseHeatConduction”，分别得到98个和63个科学效应（含应用），其中重合的有34个[2][3]。结合实际问题，得出部分解决方案和条件分离原理的条件参数，参见表1。表1科学效应和解决方案
序号
效应
解决方案
条件参数
1
Anisotropy各向异性
类似晶体的各向异性，制备各向异性的耐火材料，某一方向导热系数较高，另一方向导热系数较低。
方向
2
Deformation变形
通过耐火材料外部受力（导致变形）大小来改变导热系数[4][5][6]。
应力类型（拉、压等）及其大小
3
Fan风扇
耐火材料非服役表面通过风扇调控热交换，使导热系数“增加或降低”。
风扇速度等参数
4
Geometry几何学
通过结构和形状的设计来提高或降低导热系数。
结构和形状参数
5
PhaseChange相变
耐火材料内部某物质可在某一条件（如温度、压力等）下相变，吸收热量或放出热量，使导热系数“降低或增加”。同时，相变发生后，由于物质的不同，相变前后导热系数也会存在差异。例如，固体和液体（熔体）相互转换后就存在导热系数的变化。
（进一步说，当温度等控制参数的变化引起材料组成结构上的较大变化时，导热系数也会随着温度等控制参数的变化而增加或降低）
温度、压力等
6
Porosity多孔性
通过内部气孔率及气孔尺寸分布的控制来设计不同导热系数的耐火材料。
气孔率、气孔尺寸分布参数等
7
Sponge海绵
具有弹性的耐火材料（如纤维毡等），压缩时导热系数增加；当弹性恢复（膨胀）时，导热系数降低。
压缩率
*注：
（1）本文主要目的在于阐述解决问题的方法，有必要对该案例进行更加深入的分析，以得到更多有效的解决方案。
（2）理论上说，所有能调控或影响某个技术参数的控制参数、环境因素或手段，都可以作为物理矛盾中条件分离的条件候选。
撰稿：曹喜营
参考文献：
[1]曹喜营.如何协调提升技术参数？耐火材料杂志社
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