Эволюция и изобретатель

Новые идеи, которые появились в процессе поиска продуктов-родственников.

Идеи появлялись в процессе работы без спроса и вполне беспорядочно, поэтому расположены они в произвольном порядке.

Идея каналов нулевой глубины для лаборатории на чипе

Технологии lab-on-a-chip (лаборатория на чипе) с "каналами нулевой глубины": капли различных растворов управляемо бегают по поверхности и сливаются. "Канал нулевой глубины" это дорожка на поверхности, образованная молекулярным покрытием, которое может контролируемо по сигналу извне менять свои свойства (например, гидрофобность -гидрофильность). Такой "канал" это вариант микроканала (microfluidics), у которого нет стенок, а доза жидкости - это капля. Взаимное расположение таких плоских каналов на поверхности и точки их пересечения может определять софтвэр, который управляет поверхностными свойствами каждой точки поверхности, например, способом наведения заряда в этой точке. Перспективный вариант - две поверхности, как пол и потолок между которыми "зажата" капля, которая может без трения бегать по своим "каналам нулевой глубины". Ресурсы:

· сплошная поверхность

· поверхность, на которой иммобилизованы длинные молекулы

· поверхность обработанная ионным пучком

· поверхность покрытая силиконовыми наностолбиками

Идея использования нанощетинок изготовленных из однонитчатых молекул ДНК

· Альтернативный способ изготовления высокоадгезивной "подошвы" для "ходьбы" по поверхности, на которой иммобилизованы однонитчатые молекулы ДНК. Сделать на подошве щетку с щетинками, на торцах которых прикреплены стандартные ДНК-чипы с такой ДНК, которая комплементарна ДНК иммобилизованной на поверхности. После того как щетинка уперлась в поверхность, температура в этом месте меняется обеспечивая гибридизацию ДНК. Если делать это периодическим нагревом и охлаждением, то это может быть способ шагать по "стенке или потолку". Нужен дешевый способ массового производства таких щетинок с ДНК чипами на концах. Управлять температурой можно нагревом электрическим током. Собственно денатурация и гибридизация ДНК это быстрые процессы.

· Степень суммарного родства двух наборов однонитчатых молекул ДНК, закрепленных на двух таких чипах, можно определять измеряя силу, необходимую для отрыва их друг от друга, после контакта и гибридизации. Эта сила будет пропорциональна количеству двунитчатых молекул ДНК, образовавшихся при гибридизации, то есть степени одинаковости этих двух наборов ДНК.

· Можно и нужно ориентироваться на ДНК чипы, которые надо стыковать и потом разделять стандартным способом и автоматически определяя возникли ДНК мостики между чипами или нет. Например, эти щетки сближены так, что искомая молекула ДНК может концами гибридизоваться к коротким однонитчатым молекулам ДНК, иммобилизованным на другой поверхности. Если такое узнавание произойдет, то поверхности будут соединены ДНК-мостиками и силу разрыва этих мостиков можно будет измерить, и таким образом определить присутствие искомых молекул ДНК в пробе. Если делать ПЦР (полимеразная цепная реакция) в такой щели между двумя ДНК чипами, на поверхности которых закреплены короткие ДНК праймеры, то в результате удлинения этих праймеров получатся длинные молекулы ДНК, которые ренатурируют с образованием мостиков. Такой прибор может быть интересен производителям ПЦР машин.

Идея гибридной микро-нано-системы для записи информации

Идея построения гибридной системы, возникшая после знакомства с "силиконовой нанотравой" разработанной в BellLab или Luscent Tech.

Ранее нами была предложена концепция ТММ, описанная в главе 6 этой книги. Одним из вариантов воплощения этой концепции была линейная цепочка наночастичек, сшитых друг с другом и пришитых одним концом к поверхности. Если на свободном конце таких бус находится парамагнитный шарик, то такую цепочку, иммобилизованную на поверхности, можно поднимать вертикально, а затем, меняя направление магнитного поля, укладывать в заданном направлении. Используя много таких цепочек можно записывать на поверхности информацию, которую, например, можно будет считывать лазерным лучом, определяя направления ориентации разных цепочек бус.

Гибридная идея выглядит следующим образом. В проходах между травинками такой селиконовой нанотравы можно пришить к дну цепочку микро- или нано-бусинок, построенных по технологии ТММ, описанной в главе 6 этой книги. Если на конце цепочки будет парамагнитный шарик, то эту цепочку можно будет поднимать вертикально и затем укладывать в любом из направлений (условно, север, запад, юг, восток). Так можно записывать и перезаписывать информацию, которую можно будет читать как набор двух перпендикулярно расположенных комплектов баркодов. Считывать можно будет обычным способом с помощью лазерного луча. Бусы могут быть либо флоресцентные, либо нет.

Возникает проблема, как индивидуально поднимать только одну цепочку бусинок? Укладывать их все в одно направление можно магнитным полем. Поднять их все, для того чтобы бесследно стереть сообщение, тоже можно магнитным полем. Например, можно локально нагревать одну парамагнитную и несущую электрический заряд частицу лазером так, чтобы она теряла магнитные свойства, для того чтобы ее могло поднять электрическое поле, которое слабее магнитного. Или наоборот, нагреть локально (лазером) все шарики, кроме тех, что надо поднять. Тогда нагретые шарики размагнитятся и останутся прилипшими к поверхности за счет зарядов поверхности (например, плюс) и зарядов всех тех шариков, из которых составлена данная цепочка бус (минус). Последний парамагнитный шарик может быть незаряжен. Затем можно приложить магнитное поле и поднять ненагретые парамагнитные шарики и переложить их в какое надо положение. Если нужна будет устойчивость такого сообщения против внешнего магнитного поля, то можно будет держать систему в нагретом состоянии так, что сродство подложки и бусинок будет удерживать все бусы в том положении, в которое они были уложены при записи информации. Магнитное поле снизу, плюс охлаждение и затем локальные нагревы и перенос магнитного поля вверх - это способ стереть часть информации. После этого магнитное поле вбок - это способ записать новую информацию.

Заранее не ясно, годится ли та нанотрава, которую для своих целей делают в Luscent Tech. Можно с ними законтактировать предварительно защитив обе идеи - 1) изготовление бус за счет сшивания шариков белками или ДНК и 2)способ изготовления из них управляемых баркодов. При этом способы могут быть разными, но базовая концепция это ТММ, потому что при изготовлении бус надо вначале бусинки сблизить и удерживать, а затем замыкать молекулярные мостики.

Между прочим, разная длина цепочки бус - это высота, на которую она в расправленном виде будет торчать над поверхностью травы. Поэтому сканируя лучом сбоку можно определить насколько цепочка торчит, и следовательно, к какой группе принадлежит. Это тоже может быть дополнительной информацией.

Один единственный (парамагнитный) шарик может быть пришит на конце одной молекулы ДНК (или любой длинной полимерной молекулы), потому что глубина канавки в нанотраве небольшая и сделать такой длины ДНК не сложно. Последовательность ДНК может быть такая, что к ней будет специфически прилипать определенный белок, узнающий эту последовательность ДНК (их известно сейчас сотни разных видов). Антитела к этим белкам можно пришить на дно канавок. Необходимо только найти условия, когда связь антиген-антитело будет ослабевать настолько, что магнитное поле приложенное к шарику сможет оторвать эту цепочку ДНК от поверхности. Например, это может быть изменение рН. После этого локальный нагрев парамагнитных шариков размагнитит все, кроме тех которые надо поднять. Лучше бы наоборот. С этим надо повозиться и подобрать все виды связей, которыми можно управлять.

Новая концепция записи и считывания информации в том, что надо или сканировать "такой баркод" и/или определять положение только шариков и/или цепочек бус или молекул ДНК (длинного полимера). В случае с длинной молекулой, конечно, еще надо будет ее вытянуть за счет оттягивания шарика вбок. Хотя это все равно надо делать, чтобы положить шарики в канавку. Короче, концепцию надо дожимать.

Можно работать двумя полями электрическим и магнитным. Цепочка заряжена, например, отрицательно. Поверхность может быть всех трех вариантов плюс-ноль-минус. Поле сверху тоже - может быть плюс-минус-ноль. Направление электрического поля может быть как вверх, так и вбок. Магнитное поле может тянуть как вверх, так и вниз, и вбок. Парамагнитные шарики при нагреве в присутствии магнитного поля должны обратимо размагничиваться. Их можно локально нагревать, например, лазерным лучом так, что остальные шарики при этом не греются. В этом случае при магнитном поле снизу и положительном электрическом потенциале сверху все цепочки, у которых парамагнитный шарик нагрет, поднимутся. Снизу может быть ноль или минус. В случае, если снизу минус и магнитные шарики, тем не менее, смогут удерживать цепочки около дна, верхнее поле понадобится только для переукладывания цепочек в нужном направлении. И их можно будет электрическим полем уложить в другом направлении (поскольку они остыли, при приближении к магнитному полю они прижмутся к дну).

Так можно записывать информацию на плоской поверхности. Но если делать это в канавках нанотравы, то это будет надежнее для хранения. Если сверху закрыть прозрачной пластинкой или залить прозрачным полимером, то это может быть чип с закодированной информацией для считывания как двумерный баркод, со своей двоичной логикой.

Коментарий к этой идее

Эволюцию способов управления свойствами поверхности можно представить следующим образом. Вначале открыли и начали применять эффект электросмачивания твердой поверхности за счет наведения заряда на поверхности. Следующий шаг - создание и использование газона иммобилизованных длинных молекул специальной структуры. Параллельно с этим появилась нано-трава, которая представляет собой поверхность, на которой изготовлены столбики, зазоры между которыми таковы, что капля жидкости лежит на торцах этих столбиков не проникая между ними. Нано-трава позволяет контролируемо менять заряд на торцевой поверхности травинок (столбиков).

Независимо от этого, в процессе работы с изобретением ТММ, мы предложили новую идею иммобилизации на поверхности цепочки шариков. Если верхний шарик парамагнитный и гидрофобный, а остальные гидрофильные, то появляется возможность управлять смачиваемостью поверхности за счет магнитного поля.

Гибридизовав такие цепочки с нано травой, можно получить такую поверхность, на которой можно магнитным полем укладывать цепочку, которая иммобилизованна на перекрестке каналов, между столбиками в любой канал. После того, как идея такого гибрида появилась, стало понятно, что может быть один парамагнитный шарик на конце длинной полимерной молекулы в некоторых случаях будет работать эффективнее, чем бусы (цепочка шариков).

Нижний точечный магнит вытолкнет наверх из канала только данную цепочку и поставит ее вертикально, а затем внешнее поле уложит, например, вправо все цепочки, которые мы точечно вытолкнули. Перекладывание шарика это, например, управление пропусканием каналов и другими свойствами поверхности.

Например, для нанобатареек это может дать дополнительные возможности, потому что переложив цепочку из одного положения в другое магнитным полем можно замкнуть или разомкнуть электрический контакт внутри батарейки. Например, поднятие гидрофильной цепочки шариков вверх под каплей, которая лежит на нанотраве, приведет к тому, что капля протечет по поверхности эти шариков вниз и включит батарейку. Поскольку это постоянный магнит, то это, фактически, механический включатель, который не старится со временем и не портится, в отличие от растворов химических веществ.

С точки зрения идеологии этой книги замечательно то, что эта идея действительно появилась в процессе работы по алгоритму, который заставил сопоставить эти идеи и увидеть возможность их объединения.

Если гидрофильные шарики - это нанодоты (или более крупные флуоресцентные шарики), то их будет видно как полоску и, таким образом, укладывая их по разному можно записывать информацию, которая может быть не одномерным, но двумерным штрихкодом написанным на квадрате. Используя заданное количество точек, из которых можно провести светящуюся линию в одном из четырех направлений, можно получить аналог иероглифа. Например, если группу из соседних четырех или девяти линий считать одним знаком, то таких знаков может быть очень много. В принципе такие знаки могут быть написаны при изготовлении, а затем прификсированы молекулярными сшивками к дну необратимо. В этом случае это будет закодированная информация. Для сохранения информации эти каналы можно, например, залить прозрачным полимером.

Продолжая эту линию развития изобретения надо изобретать или находить устройство, и аналог кода, который позволяет таким образом писать. В конце этой линии вполне просматривается многофункциональный гибрид твердой силиконовой нанотравы и нанотравы из цепочек бусинок.

Управляемый столбик на перекрестках улиц между травинками твердой нанотравы - это концептуальная идея, которую можно сформулировать как новую комплексную ПТИ-ПТС.

Практически важным может оказаться то, что для нанобатарейки, которую запланировал делать Lucent Technology, это может быть альтернативный включатель, который не зависит от электричества, и потому дает настоящее дублирование функции, особенно, учитывая, что речь идет о годах хранения батарейки на полке.

Идея нанодозатора жидкости на основе силиконовой нанотравы.

Можно сделать дозатор и переносчик нано- и микро-доз жидкости, потому что капля, которая втянута в нанотраву, при переварачивании поверхности не упадет. А после того, как капля выйдет на поверхность, которая перевернута, капля упадет. Это значит, что в одном положении и в одном месте можно посадить капли, а затем перенести держатель куда надо, и скапнуть или пересадить капли, куда надо. Это отличается от того, чтобы гонять капли по поверхности. Это может быть и такой дозатор, когда нанотрава прикасается к поверхности жидкости и поднимается унося в себе пленку жидкости, которая закрывает всю площадь травы (квадратные микроны или десятки микрон), а затем поле выключается и вся эта жидкость выскакивает на поверхность сворачиваясь в одну каплю, которую как дозу можно будет пересадить, куда надо. Для такого способа годятся не только нанотрава, но и варианты поверхности с управляемыми свойствами покрытые длинными полимерными молекулами или цепочками бус из наночастиц. Эти два варианта, фактически, аналоги нанотравы, когда травинка сделана не из твердого столбика или нанопроволки, а из бус или длинных гидрофильных молекул, у которых на конце находится гидрофобная группа.

Очень интересно и может быть достойно дополнительного рассмотрения и анализа то, что такой нано- и микро- дозатор это концептуальная альтернатива не только современной автоматической пипетке, которая работает создавая разрежение, которое засасывает дозу жидкости, но и пьезоэлектрическим и пузырьковым микродозаторам. В нашем случае работает другой эффект. Естественно, гибридная пипетка, в которой работают разные комбинации всех этих эффектов, может быть очень интересна.

Все применения, которые упомянуты в печати, рассматривают капли жидкости в воздухе или сплошные жидкости. Ничего нет о твердых шариках и о пузырях газа, которые тоже не заходят между травинками. Наверное, физический эффект, который заставит их двигаться другой. Но он тоже возможен.

Микромашины на основе эффектов электросмачивания и силиконовой нанотравы

· Можно сделать забавную машину. Если на поверхность нескольких капель, например, как мостик положить нитку, то ее можно гнуть и выпрямлять. Если такая нитка лежит на трех каплях, и центральная капля ныряет вглубь нанотравы и выныривает на поверхность, то это означает, что поверхность жидкости с ниткой на ней ходит вверх-вниз и изгибая нитку совершает механическую работу.

· Смело можно предложить то, что непонятно как защитить - если на таких каплях уложить очень тонкие, стеклянные нити, то гоняя их по поверхности либо по траве, например, за счет эффекта электросмачивания, можно менять положение нити и использовать это. Например, сближать и разближать нити, или сажать две нити на одну каплю и двигать дальше вместе (они, кстати, поднимутся на поверхность капли и окажутся рядом в контакте)

· Другой вариант машины - тонкая нить перекинута через блок, а на концах нити имеют плоские кружки, которые лежат на поверхности капли и прилипают к ней (к воде). Если обе капли растекутся и уплощатся, то они потянут блок вниз. Если они будут меняться по очереди, то они будут крутить блок туда-сюда.

· Как сделать вращение в одну сторону за счет переключения капель то в шар, то в лепешку? Минимальное решение - это храповик. Если использовать нити субмикронных диаметров, то можно сделать совсем маленький моторчик.

· Как отрезать кусок нити субмикронного диаметра длиной, например, несколько микрон или короче и расположить внутри гидрофобного канала диаметром, например, микрон или даже больше. Канал, например, сделан в пленке и внутри него находится такой кусок нити. Гидрофобная нить длиннее канала, и поэтому будет торчать или с одной стороны или с обоих. Если один конец сделать гидрофильным, то он торчать не будет. Можно сделать две дырки, между которыми по оси этих менисков торчит тонкая нить. Как теперь эту нить закрутить вокруг оси? Можно взять три дырки, тогда нить можно изогнуть

· Вариант - если капля бегает по внутренней поверхности кольца, то она может таскать за собой нить, которая будет как ручка крутить другой вал большего диаметра, в который она вставлена. Если этот вал густая жидкость типа масло и нить гидрофобная и стенка дырки гидрофильные, то эта жидкость будет крутиться как жидкий вал внутри дырки.

· Интересно, что это может быть каскад - капля бегает по внутренности большого кольца из-за электросмачивания. Внутри капли проходит тонкая нить, которая проходит через тонкое отверстие с жидкостью и далее входит в другое кольцо, и так много параллельных колец. Так можно обеспечить синхронное воздействие, которое будет вращать нить вокруг оси. Длина нити может быть большая, поэтому есть место для размещения конструкции вокруг такой втулки, в которой вращается ось. Если вязкость жидкости, которая бегает по кругу, выше, чем вязкость во втулке, то нить должна вращаться. Можно сделать каплю, которая бегает по кругу с пленкой на ее поверхности, тогда нитка будет сидеть в этой пленке не прокручиваясь, и будет вращаться внутри втулки.

· Это может быть не втулка, а открытая с одной стороны щель, что сделать легче. Это может быть пересечение двух таких нитей как две сцепленные петли. Тогда каждая из нитей крутится в свою сторону проскальзывая относительно другой нити.

Идея контакта через щетинки двух вставленных друг в друг щеток с нанощетинками

· Можно продавливать проволочки с двух сторон внутрь одного объема так, что получится две шетки, шетинки которых проходят внутрь друг друга. Если в теле таких щеток потом убрать шарики (растворить, например), то можно получить вариант соединения двух тел подобный диффузионной сварке металлов. Если теперь обжать это место, то будет очень плотный контакт любых двух материалов. Наверное можно и не убирать эти шарики?

· Так можно получать переходную зону, в которой два материала переплетены и имеют большую площадь контакта. Увеличение площади контакта может быть полезно в тех случаях, когда какой-нибудь молекулярный или атомного уровня эффект возникает на границе этих двух материалов.

· Две щетки на концах двух проводов можно прижать друг к другу так, чтобы их щетинки перепутались, тогда в середине провода будет образуется "сопротивление" или предохранитель, в котором ток идет по очень тонким проволочкам. Ну и что?

Радиатор тепло- и массо- переноса

· Применение продукта нанотрава для охлаждения поверхности "лежит на поверхности" и потому описано во всех публикациях об этом изобретении. Величина теплоотдачи пропорциональна площади поверхности контакта с другой средой, поэтому нанотрава это хороший радиатор охлаждения или нагрева.

· Аналогично переносу тепла нанотраву можно использовать и для переноса вещества. Например на боковых поверхностях "травинок" можно наращивать тонкие слои разных материалов, например, металлов. Другой вариант, можно снимать эти слои и переносить растворенный материал в любое место поверхности и там использовать. Это означает, например, что поверхностный микрореактор может быть в процессе изготовления заряжен всеми необходимыми реактивами, которые высушены до состояния сухой пленки на боковой поверхности "травинок". В таком сотоянии этот одноразовый микрореактор может хранится гораздо дольше и надежнее, чем жидкий раствор тех же молекул. Например, это может быть "сухое" исполнение устройства, в котором используют смешивание двух жидкостей для начала реакции или другого процесса. Аналог бинарное оружие - смешал два раствора и они взорвались. В данном случае это может быть контролируемая во времени серия локализованных микровзрывов в мирных целях.

Идея нано-штампования, нано-прессования, выдавливания проволочек и так далее

Показано, что ДНК упакована в головку бактериофага с давлением 60 атмосфер. (Nature 2001, 413:748-52). Практически это означает, что если оболочку бактериофага порвать, то ДНК вырвется наружу и будет давить на препятсятвие развивая давление 60 атм. Как использовать этот эффект?

Например, можно сделать совместную суспензию частиц бактерофага и наночастиц другой природы в замкнутом объеме и затем растворить оболочку вируса действием типа рН или температуры. ДНК вырвется наружу и с давлением 60 атм запрессует наночастицы или в комок или в пленку, трех мерное тело или проволоку. Очень интересной может быть пена, полученная из очень густой суспензии наночастиц, в которой были кристаллы бактериофагов разных размеров от одной частицы бактериофага до максимальных, которые удается получать. Это будет пресованная изнутри пена, которая так и будет хранить внутренне давление, потому что полностью распрямиться ДНК не сможет

Другой вариант - это использовать эти 60 атм, для того чтобы загнать материал наноразмеров в нано форму. 60 атм это может быть и не очень много, но это очень локальное действие, поэтому может сработать прицельно.

Продуктом старт ап компании могут быть как нанофабрикованные материалы и изделия типа проволок, так и сами установки, которые могут спрессовать и отформовать изделия из любого набора наночастиц.

Сейчас наиболее уникальным материалом выгдядит пена с микропорами, внутри которых давление от 60 атм и ниже, которое спресовало стенки между порами из наночастиц. Надо смешать наносуспензию и микросуспензию вирусов, сконцентрировать ее в плотно закрытом объеме и нарушить оболочки вирусов так, чтобы ДНК смогла выйти наружу. Можно ожидать, что в результате этого получится пористый материал с повышенным давлением в порах. Сама такая смесь в виде концентрированной суспензии или мокрого порошка может быть запатентована для разных применений как инструмент и метод.

Другая идея применения поверхности покрытой бусами из гидрофильных шариков как травой с парамагнитными гидрофобными шариками на конце травинки.

Эта управляемая поверхность может держать пленку воды, которая смачивает боковые поверхности травинок, между нижней поверхностью и верхним слоем, который образуют концевые шарики. Если нижняя поверхность тоже гидрофобна, то при опускании шариков вниз магнитным полем, пленка воды выйдет на поверхность и превратится в шарик. Если вниз сбоку подпустить воду, а шарики отпустить наверх (или лучше насильственно поднять вверх магнитом), то получится шарик воды, который лежит на пленке составленной из гидрофобных щариков, которые "плавают" на поверхности пленки воды, которая покрывает твердую поверхность.

(Может быть лучше вначале поднять шарики наверх магнитом, и на них будет лежать капля жидкости, а потом снизу подпустить жидкость и повторить процедуру)

Если верхний шарик снять контактом с капилляром, который или сосет или имеет гидрофильную поверхность канала, то так можно делать дозы жидкости. Если трава на дне трубки, а подсос воды идет сбоку, то так можно сделать вторую каплю, не убирая первую, и получить слой жидкости, который будет нарастать сверху за счет подсасывания снизу. То есть это может быть насос, который закачивает жидкость в гидрофобный капилляр из нижнего гидрофильного. Гидрофобность верхней части капилляра может быть важна для обеспечивания какой-нибудь функции. Фактически, на стыке гидрофильного и гидрофобного капилляров можно сделать площадку, покрытую такой управляемой травой, и она будет перекачивать воду из гидрофильного капиляра в гидрофобный как поршень

Пористое стеклянное тело с стеклянными (или сделанными из другого материала) нановолосками внутри пор.

Организовать продавливание шариков из мягкого легкоплавкого стекла сквозь слой шариков из твердого тугоплавкого стекла на уровне разных размеров - макро - микро - нано. Может получится волосатая стеклянная поверхность с определенными функциями на всех трех уровнях

Твердые стеклянные микронных размеров шарики делают, например, в качестве наполнителя смазки подшипников, то есть это массовый материал и размеры шариков достаточно точны.

Стеклянный блок собранный из таких твердых шариков будет иметь внутри тонкие стеклянные волоски. Если стекло достаточно тугоплавкое, то волоски могут быть из каталитического металла, например, золотые или платиновые.

Если использовать супертвердые керамические наносферы, то это может быть новый тип гетерогенных катализаторов любой заданной формы и размера. Если нужны макро размеры, то можно изготовить "лего конструктор" из мелких деталей и собирать из него крупные носители катализатора.

Идея катализатора, тело которого сотавленно (условно говоря) из шариков, а каталитические нанопроволочки находятся внутри тела в пространстве между этими шариками

· Множество вариантов, когда сквозь структуру, образованную такими щетками с щетинками из материала обладающего свойствами катализатора, продувают газы, и получают химический реактор.

Идея наслоения гелеобразных суспензий друг на друга и затем продавливания через "шприц"

Будет подробно описана ниже

1. Оценить новизну предложенных комплексных ПТИ-ПТС

После того как мы провели поиск, надо вернуться к ПТИ-ПТС, которые мы сформулировали ранее, и оценить их новизну.

1. Система, составленная из нескольких слоев выпуклых тел (например, шариков) так, что в каждом следующем слое размер тел (диаметр шариков) и, соответственно, промежутков между этими телами, больше, чем в предыдущем. Система позволяет продавливать сквозь нее пластичный материал таким образом, что он заполняет все пустоты в первом слое и образует нитевидные тела, которые находятся в промежутках между более крупными телами следующих слоев.

2. Система описанная в пункте 1, в которой все промежутки между телами (шариками) первого слоя заполнены пластичным материалом, а в промежутках между более крупными телами следующих слоев находятся нитевидные тела.

Такие системы нам в процессе поиска ни разу не попались, и на этой стадии мы можем ожидать, что это новая концепция

3. Система описанная в пункте 2, из которой все шарики, кроме шариков первого слоя, удалены, и поэтому получается тело с поверхностью, из которой выступают нити.

Фактически это описание щетки. Поверхность, из которой выступают щетинки, представляет собой поверхность композитного тела, которое образованно одним или несколькими слоями твердых шариков, промежутки между которыми заполнены тем материалом, из которого сделаны щетинки. Концепция нано- и микро-щетки, которая устроена таким образом может быть новой

4. Комплект из трех отдельных групп тел.

· Первая группа - это набор отдельных нитевидных тел разной формы и размеров, которые находились между шариками, и которые можно оттуда высвободить, потому что они не соединены ни с друг другом ни с шариками.

· Вторая группа - это отдельные шарики

· Третья группа - это система описанная в пункте 3

Концепция получения нано или микро проволочек, методом заполнения нанопор уже описана. Например в работе где висмут экструдировали сквозь пленку нанопористой окиси алюминия. Концепция, в которой нанопроволочки получаются выдавливанием твердого материала сквозь поры и сохраняются в виде свободных проволочек, отличается от простого заполнения пор жидким металлом и в этом смысле может оказаться новой.

5. Комплект из двух отдельных тел. Одно тело - это система описанная в пункте 3 в таком состоянии, когда она еще не вынута из держателя, который позволяет закреплять эту систему в устройстве, которое обеспечивает экструзию. Другое тело это система описанная в пункте 1, из которой удалены все шарики первого слоя и выступающие из этого слоя нити.

Очевидная новизна этой системы заключается, например, в том, что с щетки, которая еще не вынута из держателя можно "состричь" все щетинки и затем выдавить комплект новых щетинок. Если мы найдем такое применение щетки, при котором щетку можно использовать не вынимая из держателя, и при котором щетинки изнашиваются, то это система позволит регулярно "обновлять" щетку, экструдируя новые щетинки.

Таким образом, мы в очередной раз можем переформулировать предмет изобретения следующим образом :

· Нано- или микро-щетка, тело которой представляет собой композитное тело, образованное одним или несколькими слоями твердых шариков, промежутки между которыми заполнены тем материалом, из которого сделаны щетинки.

· Вышеописанная щетка в таком состоянии, когда она еще не вынута из держателя, который является частью устройства обеспечивающего экструзию.

· "Многодырчатая фильера" (сборное тело, составленное из множества тел, сжатых формообразующей силой так, что они контактируют и при этом между ними остаются полости), которая устроена таким образом, что позволяет получать выше описанные нано- или микро-щетки.

2. Определить к какому масштабу мира относится изобретение и найти или изобрести остальные два "масштабных аналога" этого изобретения

Границы между "мирами" можно провести следующим образом. Макро размеры начинаются с миллиметров. От микронов до миллиметра это микромир. Меньше микрона это наномир.

В таком случае щетка, в которой много щетинок может одновременно попадать в два и даже три мира. Например, макрощетка с макрощетинками, каждая из которых на торце выполнена в виде щетки составленной из микрощетинок, которые в свою очередь могут иметь на торце нанощетинки (патент США № 6737160 на продукт копирующий строение подошвы ящериц гекконов).

При переходе к макро масштабу, очевидным образом, появляется новая концепция большой "волосатой пленки". Некоторые способы изготовления и применения таких пленок для изготовления как макро так и микро продуктов описаны ниже.

Другая концепция это каталитические таблетки (размером больше миллиметра) и макро лента носитель катализаторов также описанны ниже.

Новые идеи, которые появились при переходе на макро-уровень.

Идея большой "волосатой пленки". Способы изготовления и применения таких пленок для изготовления как макро так и микро продуктов.

Сделать настил из многих слоев шариков, диаметры которых уменьшаются от нижнего слоя к верхнему. Эти шарики можно соеденить молекулярными мостиками или даже склеить в точках касания. Самый верхний слой самых маленьких шариков насыпной и тонкий. На него сверху кладем пленку пластичного материала, например, металла или пластика. После этого прокатываем по пленке роликом так, что она вдавливается в верхний слой полностью и ролик упирается уже в многослойный слой шариков. После этого снимаем пленку, нижняя поверхность которой "волосатая". Длину и диаметр волосинок можно расчитать заранее. Она определяется толщиной пленки и диаметром шариков.

Применения таких пленок.

№1

Перед снятием такую пленку можно покрыть адгезивом и затем использовать аналогично "стенным обоям". Поскольку волоски имеют диаметр микроны и тоньше, а длина их тоже порядка микронов и десятков микронов, поверхность "обоев" будет выглядет очень гладкой. Она может быть очень интересной при подсветке светом разного цвета. Но главное - можно наклеить кусочек этих обоев на поверхность, например, кубика так, что его поверхность будет аналогична ответной части велкро. За счет большой поверхности контакта этот кубик должен прочно прикрепится к обоям без клея. Прикрепление будет обратимое и многократное, как подошва у гекконов. Если такое покрытие обработать гидрофобными молекулами, то оно станет супергидрофобным и не будет пачкаться, потому что жидкость с него будет стекать каплями как с поверхности лотоса.

№2

Совершенно иное применение. Если такую пленку скатать в рулон волосками внутрь, то получится плоский канал заполненный нано- или микро- волосками.

№2А

В случае, если пленка была изготовллена из полимера с ионообменными свойствами, получится ионообменная колонка, например, для хромотографии,. По длине рулона можно пропустить смесь молекул, а потом развернуть рулон и легко смыть все прилипшие молекулы без проблем с высоким давлением, которое необходимо для продавливания жидкости сквозь узкие каналы.

№2В

Если исходный металл был каталитическим, например, платина, то из пленки можно сделать трубу или рулон, в котором жидкость будет течь мимо нанокатализаторов. За счет увеличения длины трубы можно увеличить ширину зазора так, что волоски не будут перекрывать весь зазор, и тогда легче будет продавливать жидкость, но она на большой длине все равно вся "проконтактирует" с катализатором

№3

Если пленка будет золотая, то вся обратная волосатая поверхность, согласно информации описанной выше должна сильно флуоресциировать.

№4

Если пленку сложить в виде мозаики из разных материалов, то каждый участок будет иметь свои свойства. Это могут быть

· рисунки орнаменты и надписи

· разные катализаторы, которые окажутся на пути потока в свернутом рулоне в разных местах

Если пленка будет не сплошная, а например, в виде сот, то получится сетчатая

структура с любым рисунком дырок по форме размеру и положению. На таких пленках как на каркасе можно будет собирать мозаику из кусков другой пленки или делать многослойные пленки накладывая их одну на другую.

№5

Сцепление происходит за счет трения между сумарно большими поверхностями контакта щетинок двух щеток, поэтому материалы, из которых сделаны две пленки с волосатыми поверхностями, прижатые к друг другу могут быть любые. Например, если это два материала, которые при контакте дают разность потенциалов. Например, это могут быть два электрода замкнутых накоротко и тому подобное.

№6

Если волосатая пленка сделана так, что шарики растворены и на их месте в полостях будут микропузыри воздуха, то волоски будут прикрывать эти полости и пленка не будет пачкаться. Такая пленка будет подобна, опсанным выше, крыльям бабочек. При этом пленка не обязательно должна быть насквозь дырявая Если это были не два, а три или больше слоев шариков, то первых два слоя могут иметь одинаковые диаметры, но первый слой остается, а второй (растворимый) исчезнет образовав полость, в которой застрянет воздух и получится щетка с воздушной подушкой.

№7

Как сделать пленку, у которой волоски с обоих сторон? Очень просто - и снизу, и сверху должна быть одна и та же "форма" сделанная из слоев шариков, которые надо сначала сжать, а затем разнять. Пленка будет состоять не из одного, а из двух слоев шариков (будет более толстой) и на обоих поверхностях будет иметь волоски.

№8

Используя разные двусторонне волосатые пленки можно собирать "мармелад" из любого количества слоев. Например,

· транзисторы это трехслойный материал.

· полимерные солнечные батареи с нанопалочками можно сделать вначале изготовив пленку из полупроводникового материала с волосками на обе стороны, а затем с обоих сторон накатав полимерные пленки. Одна пленка будет для прикрепления к носителю, и в нее можно встроить места сплошного металла как проводки, которые выходят наружу. Вторая пленка с обратной стороны должна быть сплошная и прозрачная для света.

№9

Количество применений можно увеличивать. Но это не главная задача этой книги.

Промежуточное и предварительное обобщение идей

· Можно построить такую цепочку: соединение двух поверхностей за счет проникновения друг в друга на следующих уровнях - диффузия атомов и молекул; молекулярное велкро; нановелкро; микровелкро; шип - паз, например ласточкин хвост. Главное здесь то, что соединение не химическое, и поэтому можно состыковать любые два материала. Например, так можно сделать полимерную изоляцию из волосатой полимерной пленки, которая прижата к волосатой металлической поверхности другой (металлической) пленки.

· Надо отметить, что на современном этапе все способы изготовления нано и микро щеток стремятся изготовить щетки, которые имеют одинаковые щетинки. В нашем случае это невозможно, поэтому применения могут быть такие, в которых одинаковость щетинок не требуется.

· В зависимости от диаметров щетинок поверхность волосатой пленки будет иметь разный цвет в отраженном от нее свете

Другая формулировка исходного первичного изобретения спровоцированная переходом к макромасштабу.

"Шарики обеспечивают возможность организовать пустое пространство, в которое можно выдавить нити пластичного материала".

Такая переинтерпретация изобретения позволяет предложить другие альтернативные исходному способы обеспечения пространства для нитей. Переход от микроварианта к макро варианту снимает ограничение на то, что нити имеют нанодиаметры, и поэтому единственная возможность сделать фильеру - это собрать ее из слоев очень маленьких и одинаковых шариков, которые промышленность уже умеет делать.

Например, можно предложить такой альтернативный способ. Использовать в качестве фильеры пластину, в которой сделаны прорези, на которые сверху в ряд вплотную помещены шарики, диаметр которых немного больше, чем ширина щели. (Расстояния между каналами и форма бортиков могут быть разные, например, шарики соседних линий касаются друг друга или нет.)

Далее. Можно вместо пластины с пропилами использовать пачку тонких пластинок, которые расположены так, что между пластинами будут зазоры или просветы, которые будут имитировать канавки сделанные в сплошной поверхности.

Такие подобия канавок можно сделать по разному

· Можно собрать одинаковые пластинки в пачку, и каждую четную опустить ниже соседних так, что получится канавка заданной глубины.

· Можно использовать заостренные на краях пластинки, например, лезвия безопасной бритвы. В этом случае надо собрать лезвия в пачку и вставить в рамку так, чтобы сверху можно было насыпать один или более слоев шариков правильно подобранного размера. После этого сверху надо положить пленку или слой пластичного порошка, в котором частицы имеют размер больше, чем зазоры между шариками, и вдавить их в слой шариков.

Следующим вариантом может быть такой. Выложить на плоскости нити определенного диаметра вплотную к друг другу. Сверху насыпать слой шариков такого диаметра, чтобы под ними оставалось место, в которое можно выдавить нити.

Воможен еще один вариант алтернативный первоначальному изобретению. Множество одинаковых острых игл можно собрать в плотный пучок. Такой пучок можно, например, поставить вертикально и между остриями насыпать шарики.

Способ изготовления в этом случае может быть автоматизирован, например:

· насыпан монослой шариков,

· сверху в него втыкают пучок игл с правильно заточенными остриями

· пучок поднимают, шарики остаются между остриями игл.

· слой шариков переносят и

· вдавливают сверху в пленку или в слой пластичного достаточно крупного порошка пока весь материал не вдавится между шариками.

· после этого вытаскивают несколько игл, удерживая остальные на месте.

· это ослабляет зажатость остальных игл и позволяет удалить все иглы

· остается волосатая пленка.

Если пленку сдавить между двумя такими пучками игл с шариками, то получится двусторонне волосатая пленка. Если пленка достаточно толстая, то слои шариков, которые зажаты между иглами можно будет удалить вместе с иглами и получить некомпозитную пленку с волосками на обоих сторонах.

Фактически, это способ модифицировать форму поверхности любого тела. Если шарики были предварительно выложены на поверхности сложной формы, например, приклеены слабым клеем, то их можно будет перенести на поверхность щетки, которая будет повторять форму этой поверхности. Такой пучок игл можно будет многократно использовать как инструмент для создания волосков на поверхности заданной формы.

Для очень больших пленок можно сделать прокатывание и вдавливание пленки барабаном, который катится сверху пленки и вдавливает ее в подложку, сделанную любым из перечисленных выше спососбов.

Очевидно, что идея позволяет построить на ее основе концепцию непрерывного процесса получения волосатой пленки.

Еще один способ изготовления канавок, который годится для изготовления микропродуктов, например, щеток с размерами в сотни микронов. Сделать поверхность, которую называют "силиконовая нанотрава" (смотри раздел выше) с таким рисунком канавок на поверхности, который позволяет насыпать на поверхность слой шариков правильно подобранного размера, и вдавить в него пленку так, что получится пленка с нановолосками, которую потом можно снять. Если использовать "микротраву", то получится пленка с микроволосками.

Может быть пластинку с нанотравой (или микротравой) на поверхности можно использовать как штамп, и выдавливать комплиментарный данной траве рисунок на поверхности другого тела, и затем использовать комплиментарность этих двух поверхностей (нанотравы и полученной с ее помощью нанощетки) для разных целей.

Идея метода изготовления песочной фильеры.

Пусть это будет песок твердого материала, например, кварцевый. Фактически, речь идет о следующей последовательности действий.

· последовательное просеивание порошка через последовательные сита

· выбор промежуточных фракций размеров отличающихся от друг друга на необходимую заранее подобранную величину

· заключение каждой фракции в виде густой суспензии (slurry) в гель путем добавки в эту суспензию, например, полиакриламида или другого гелеобразующего материала.

· Далее, например (для простоты описания), надо открыть шприц со стороны иглы, и наслоить на поршень вставленный в шприц все эти слои, и после этого закрыть шприц.

· Самый первый слой это тот, который мы хотим вдавить в порошок.

· Далее надо продавить все, что получится, через иглу шприца.

· Внутри шприца останутся частицы, которые не поместятся в отверстие иглы (или дырки сетки).

Со стороны поршня к его поверхности прилипнет слой, поверхность которого будет волосатая. Затем можно поршень вынуть и поверхность помыть, чтобы удалить все частицы, а волоски останутся

Предлагаемый метод может быть одним из простых и стандартных способов сделать послойный порошок из частиц увеличивающегося размера, который заклинивает, и позволяет давить сквозь него пластичное тело как через фильеры и получать нити и волосатую поверхность.

Так можно получать волосатую поверхность используя не только slurry, но и сухой порошок и сплошное твердое пластичное тело.

Отдельные нити могут получаться при использовании slurry, когда каждая песчинка сама будет застревать в отверстии так, что давление будет ее продавливать между песчинками сплющивая и вытягивая в нить.

Еще одно применение на микро и макро уровне: такие волоски могут держать на поверхности шарики, которые застряли между этим нитями и никак иначе к поверхности не прикреплены. Такая поверхность и тело с такой поверхностью могут иметь специальные свойства.

3. Построить иерархию абстрактно-технических идей для каждой ПТИ-ПТС

Исходная идея, которая привела к изобретению в его первоначальном виде, может быть сформулирована так: тело проходит сквозь дырки в другом сборном теле, составленном из нескольких тел прижатых к друг другу.

Иерархию идей, частью которой является эта идея, я строил снизу вверх, от конкретных идей к более абстрактным. Для краткости изложения я опишу ее в обратном порядке, начав с самой абстрактной идеи.

Итак, начнем описание иерархии идей с самого верха:

Популяция супер-Абстрактных Идей (супер-АИ) :

супер-АИ 1 - существует пространство и время и "одно тело в поле"

супер-АИ 2 - существует пространство и время и "одно тело в двух (или более) полях"

супер-АИ 3 - существует пространство и время и "два тела и поле между ними".

супер-АИ 4 - существует пространство и время и "больше двух тел в поле или полях"

Выберем для дальнейшего рассмотрения одну супер-абстрактную идею и определим те абстрактные идеи, обобщением которых она является.

Супер-АИ 3 - существует пространство и время и "два тела и поле между ними"

АИ 3.1. - два тела в течение рассматриваемого промежутка времени находятся в разных объемах пространства и относительно друг друга неподвижны

АИ 3.2. - два тела в течение рассматриваемого промежутка времени находятся в разных объемах пространства и относительно друг друга движутся

АИ 3.3. - два тела в течение одного и того же промежутка времени находятся в одном и том же объеме пространства и относительно друг друга неподвижны

АИ 3.4. - два тела в течение одного и того же промежутка времени находятся в одном и том же объеме пространства и относительно друг друга движутся

АИ 3.5. - два тела находятся в заданном объеме пространства (входят в него, пребывают в нем и выходят) в разные промежутки времени

Следующий иерархический уровень популяции абстрактных идей, обобщением которых является супер-АИ 3, построим только для следующей абстрактной идеи:

АИ 3.4. - два тела в течение одного и того же промежутка времени находятся в одном и том же объеме пространства и относительно друг друга движутся.

АИ 3.4.1. - тело, сквозь которое может пройти другое тело.

На следующем шаге впервые появляются абстрактные технические идеи и иерархическую цепь абстрактных идей можно продолжить следующим образом:

АИ 3.4.1. - тело, сквозь которое может пройти другое тело.

АТИ 3.4.1.1 - тело, сквозь которое не взаимодействуя с ним может пройти другое тело

· АТИ 3.4.1.2. - тело, сквозь которое взаимодействуя с ним может пройти другое тело

Следующий шаг:

АТИ 3.4.1.2. - тело, сквозь которое взаимодействуя с ним может пройти другое тело

· АТИ 3.4.1.2.1 - тело, сквозь которое с обратимыми взаимодействиями, без повреждения обоих тел может пройти другое тело.

АТИ 3.4.1.2.2 - тело, сквозь которое с необратимыми повреждениями обоих тел, может пройти другое тело.

АТИ 3.4.1.2.3 - тело, сквозь которое с необратимыми повреждениями этого тела, может пройти без повреждения себя другое тело.

· АТИ 3.4.1.2.4 - тело, сквозь которое без повреждения (или с обратимыми повреждениями) этого тела, может пройти необратимо повреждаясь другое тело.

Следующий шаг:

· АТИ 3.4.1. 2.4 - тело, сквозь которое без повреждения (или с обратимыми повреждениями) этого тела, может пройти необратимо повреждаясь другое тело.

АТИ 3.4.1.2.4.1 - твердое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое тело

· 3.4.1. 2.4 2 - жидкое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое тело

· АТИ 3.4.1. 2.4 3 - газобразное тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое тело.

Далее:

АТИ 3.4.1.2.4.1 - твердое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое тело

АТИ 3.4.1. 2.4 1.1 - твердое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое твердое тело

· АТИ 3.4.1. 2.4 1.2 - твердое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое жидкое тело

· АТИ 3.4.1. 2.4 1.3 - твердое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое газообразное тело

· АТИ 3.4.1. 2.4 2 - жидкое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое тело

АТИ 3.4.1. 2.4 2.1 - жидкое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое твердое тело

· АТИ 3.4.1. 2.4 2.2 - жидкое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое жидкое тело

· АТИ 3.4.1. 2.4 2.3 - жидкое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое газообразное тело

· АТИ 3.4.1. 2.4 3 - газобразное тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое тело

· АТИ 3.4.1. 2.4 3.1 - газообразное тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое твердое тело

· АТИ 3.4.1. 2.4 3.2 - газообразное тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое жидкое тело

· АТИ 3.4.1. 2.4 3.3 - газообразное тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое газообразное тело

Из всего этого многобразия выберем для дальнейшего рассмотрения следующую цепочку, которую обозначим с самого начала:

· Супер-АИ 3 - существует пространство и время и "два тела и поле между ними"

АИ 3.4. - два тела в течение одного и того же промежутка времени находятся в одном и том же объеме пространства и относительно друг друга движутся

АИ 3.4.1. - тело, сквозь которое может пройти другое тело.

АТИ 3.4.1.2. - тело, сквозь которое взаимодействуя с ним может пройти другое тело

· АТИ 3.4.1. 2.4 - тело, сквозь которое без повреждения (или с обратимыми повреждениями) этого тела, может пройти необратимо повреждаясь другое тело.

АТИ 3.4.1. 2.4 1 - твердое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое тело

АТИ 3.4.1. 2.4 1.1 - твердое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое твердое тело

Следующий шаг:

АТИ 3.4.1. 2.4 1.1 - твердое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое твердое тело

АТИ 3.4.1.2.4.1.1.1. - твердое тело с отверстиями, сквозь которые без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое твердое тело

· АТИ 3.4.1.2.4.1.1.2. - порошок частиц твердого тела, (частицы сжаты в ограниченном объеме и не могут двигаться, так что порошок ведет себя как сплошное твердое тело с отверстиями) сквозь который без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое твердое тело

Следующий шаг:

· АТИ 3.4.1.2.4.1.1.2. - порошок частиц твердого тела, (частицы сжаты в ограниченном объеме и не могут двигаться, так что порошок ведет себя как сплошное твердое тело с отверстиями) сквозь который без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое твердое тело

АТИ 3.4.1.2.4.1.1.2.1. - порошок, (частицы которого сжаты в ограниченном объеме и не могут двигаться, но при освобождении рассыпятся в порошок), который ведет себя как сплошное твердое тело с отверстиями. Через пустоты между частицами порошка без повреждения частиц можно продавливать другое сплошное твердое тело

§ АТИ 3.4.1.2.4.1.1.2.1.1. - порошок, (частицы которого сжаты в ограниченном объеме и не могут двигаться, но при освобождении рассыпятся в порошок), который ведет себя как твердое тело с отверстиями. Через пустоты между частицами порошка без повреждения этих частиц может пройти необратимо повреждаясь другое сплошное твердое тело

АТИ 3.4.1.2.4.1.1.2.2. - порошок, (частицы которого сжаты в ограниченном объеме и не могут двигаться, но при освобождении рассыпятся в порошок), который ведет себя как сплошное твердое тело с отверстиями. Через пустоты между частицами порошка без повреждения частиц можно продавливать другой порошок

§ АТИ 3.4.1.2.4.1.1.2.2.1. - порошок, (частицы которого сжаты в ограниченном объеме и не могут двигаться, но при освобождении рассыпятся в порошок), который ведет себя как твердое тело с отверстиями. Через пустоты между частицами порошка без повреждения этих частиц может пройти необратимо повреждаясь другой порошок

Наконец-то мы добрались до простых технических идей, которые описывают простые технические системы.

Полученная нами цепочка абстрактных и абстрактных-технических идей выглядит следующим образом:

Супер-АИ 3 - АИ 3.4. - АИ 3.4.1. - АТИ 3.4.1.2. - АТИ 3.4.1. 2.4 - АТИ 3.4.1. 2.4 1 - АТИ 3.4.1. 2.4 1.1 - АТИ 3.4.1.2.4.1.1.2. - АТИ 3.4.1.2.4.1.1.2.2 - АТИ 3.4.1.2.4.1.1.2.2.1.

Далее следует развилка, как минимум, на два пути.

Путь первый:

· ПТИ 3.4.1. 2.4.1.1.2.2.1.1. - порошок, (частицы которого сжаты в ограниченном объеме, например, внутри коробки, и не могут двигаться, но при освобождении рассыпятся в порошок), который ведет себя как сплошное твердое тело с отверстиями, через пустоты между частицами которого без повреждения этих частиц можно продавливать другой порошок, который находится вне этой коробки и проходит ее насквозь выходя из нее

· ПТС 3.4.1. 2.4.1.1.2.2.1.1 - пористое "тело", представляющие собой коробку с отверстиями, внутри которой находится порошок, (частицы которого сжаты в ограниченном объеме и не могут двигаться, но при освобождении рассыпятся в порошок), через который можно продавливать пластичный порошок, который находится вне коробки и проходит ее насквозь выходя из нее.

Путь второй:

· ПТИ 3.4.1. 2.4.1.1.2.2.1.2. - порошок, (частицы которого сжаты в ограниченном объеме и не могут двигаться, но при освобождении рассыпятся в порошок), который ведет себя как сплошное твердое тело, через пустоты между частицами которого без повреждения этих частиц можно продавливать другой порошок, который также находится в этом объеме

· ПТС 3.4.1. 2.4.1.1.2.2.1.2 - пористое "тело", представляющее собой коробку с отверстиями, внутри которой находится порошок, (частицы которого сжаты в ограниченном объеме и не могут двигаться, но при освобождении рассыпятся в порошок), через который можно продавливать пластичный порошок, который также находится в этом объеме (внутри коробки)

Описанная выше иерархия идей может быть представлена графически следующим образом:

Переобозначим все боксы кроме тех, что мы выбрали для работы, так чтобы они уменьшились в размерах, и перестроим диаграмму следующим образом.

В результате такой перестройки можно отчетливо видеть цепочку идей, которые были непосредственно и неосознанно использованы в интуитивном процессе рождения новой идеи "продавливание пластичного порошка через твердый порошок для получения нанопроволочек".

Хорошо видно, что реально использованная цепочка идей (затемненные боксы на рисунке) описывает только часть тех возможностей, которые могли быть использованы для систематического построения того изобретения, которое было придумано интуитивно.

Из диаграммы видно, что первая развилка на боксы 8 и АТИ 3.4.1.2 - это разделение на два идеальных процесса. Бокс 8 утверждает, что одно тело проходит сквозь другое не взаимодействуя с ним, например, маленький бумажный самолетик пролетает сквозь большое окно в стене. АТИ 3.4.1.2. утверждает, что одно тело проходит сквозь другое взаимодействуя с ним тем или иным образом. В реальности это разделение означает, что в одном случае мы можем себе позволить принебречь последствиями взаимодействия этих двух тел, а в другом - нет.

Бокс 8 описывает, в частности, идею идеальной трубы, в которой поток любого вещества не взаимодействует со стенками. Мимоходом отмечу, что этот бокс накрывает большое количество интересных изобретений, на которые мы не имеем возможности отвлекаться.

Следующая развилка, которая создает четыре направления: боксы 9, 10, 11 и АТИ 3.4.1.2.4., построена на комбинаторике двух вариантов последствий такого прохождения одного тела сквозь другое. Каждое тело может быть повреждено обратимо или необратимо.

Рассмотрим те варианты (боксы 9, 10, 11), которые в случае необходимости можно будет использовать как ресурс для построения новых изобретений методом объединения двух разных идей в одну гибридную.

АТИ 3.4.1.2.1 - тело, сквозь которое с обратимыми взаимодействиями, без повреждения обоих тел может пройти другое тело.

Примеры - труба; пленка масла на поверхности воды, сквозь которую насквозь проходит пузырек воздуха, который всплывает в воде; пленка масла на поверхности воды, сквозь которую насквозь проходит гидрофильное (несмачиваемое маслом) тело, например дождевая капля

АТИ 3.4.1. 2.2 - тело, сквозь которое с необратимыми повреждениями обоих тел, может пройти другое тело.

Пример - твердая мишень, которую пробивает пуля.

АТИ 3.4.1. 2.3 - тело, сквозь которое с необратимыми повреждениями этого тела, может пройти без повреждения себя другое тело.

Пример - тонкий слой льда на поверхности воды, сквозь который насквозь разрушая этот слой проходит камень и тонет в воде

Обобщаемое изобретение соответствует случаю

АТИ 3.4.1. 2.4 - тело, сквозь которое без повреждения (или с обратимыми повреждениями) этого тела, может пройти необратимо повреждаясь другое тело.

Следующая развилка, которая создает три направления: боксы 12, 13 и АТИ 3.4.1.2.4.3, построена на комбинаторике трех вариантов фазового состояния (твердое, жидкое, газообразное) того тела, сквозь которое проходит другое тело.

АТИ 3.4.1.2.4.1 - твердое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое тело

3.4.1. 2.4 2 - жидкое тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое тело

АТИ 3.4.1. 2.4 3 - газобразное тело, сквозь которое без его повреждения может пройти необратимо повреждаясь другое тело.

Каждое из этих направлений далее раскладывается на три, в соответствии с тем, что тело проходящее сквозь другое может быть твердым, жидким или газообразным. В результате мы получаем боксы 14 - 21, и АТИ 3.4.1. 2.4 3.1.

Далее мы рассмотрели единственный вариант - "твердое тело проходит сквозь твердое тело" и вышли на исходное изобретение. Однако вышеприведенные примеры пузырька воздуха или капли воды, проходящих сквозь пленку масла намекают, что не менее интересно было бы рассмотреть каждый из боксов 14 - 21 и дойти в этом рассмотрении до уровней ПТИ - ПТС.

Прежде чем строить эти ветви единой иерархии абстрактных идей надо отметить, что порошок, который мы интуитивно использовали для продавливания сквозь другой порошок, строго говоря, является "гибридным телом", которое содержит две фазы - твердую и газообразную, неустранимо присутствующую между твердыми частичками. Это означает, что обобщая это наблюдение, мы должны рассмотреть также и гибрид, в котором частички взвешены в жидкости - суспензию.

Таким образом, процессы, которые должны интересовать нас - это продавливание не только твердого, но и жидкого и газообразного материала через твердый порошок, который организован таким образом, что обладает свойствами твердого тела с отверстиями.

Почему? Потому что мы можем построить гибридные тела, в которых носителями частиц твердого тела является не только газ (получается порошок), но и жидкость (получается суспензия).

В этом месте невозможно не подумать о том, что гибридные тела, которые образованы газом и жидкостью, тоже могут быть интересны и работая с ними можно найти идеи, которые затем можно будет, как минимум, использовать для усиления и развития исходного изобретения.

Представленная выше иерархия идей показывает, что необходимо рассмотреть следующие гибриды:

· Гибрид твердого и газообразного материала - это порошок представляющий собой частицы твердого материала в сплошной фазе газообразного материала.

· Гибрид газообразного и твердого материала - это пористое твердое тело представляющее собой пузыри газа (поры) в сплошной фазе твердого материала

· Гибрид твердого и жидкого материала - это суспензия частиц твердого тела в жидкости

· Гибрид жидкого и твердого материала - это пористое твердое тело представляющее собой пузыри газа в сплошной фазе твердого материала, которое погружено в жидкость так, что все поры этого тела заполнены жидкостью

· Гибрид двух несмешиваемых жидкостей - это эмульсия, представляющая собой капельки одной жидкости взвешенные в другой

· Гибрид жидкости и газа - это аэрозоль, туман, дождь, брызги и т.п.

· Гибрид газообразного и жидкого материала - это жидкость, в которой есть пузыри газа

Итак, переосмыслив порошок как "двуфазовый" гибрид твердого тела и газа мы видим, что надо пробовать не только порошок, но и суспензию - взвесь твердых частичек в жидкости.

Некоторые из новых изобретений которые были сделаны на основе такого анализа описаны ниже.