基于TRIZ理論的防藍光納米鍍膜機設計

劉鑫妹　賈玉玲　曹雪巖　孫麗男　

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

【關鍵詞】 藍光 納米 鍍膜機

伴隨著科學技術突飛猛進的發展，我國各類電子產品的普及率逐年升高，為人們的生產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，例如電子產品的輻射超過一定的量會引起癡呆癥、內分泌失調及鈣嚴重流失等疾病。長期使用電子產品對眼睛的危害尤為突出，會引起眼睛干澀、疲勞甚至疼痛，導致視力下降，誘發視網膜脫落、白內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生的藍光刺激形成的。近些年來，人們逐漸意識到藍光的危害，開始研發防藍光技術，主要包括軟硬件和貼膜防藍光技術。目前貼膜防藍光技術主要應用鋼化膜，但應用效果不是很理想，防藍光的同時會出現不清晰和色偏等問題，貼膜防藍光技術需要進一步優化。本文將利用TRIZ理論設計一款防藍光納米鍍膜機，改善以往的貼膜防藍光技術中存在的不足之處。

一、發明問題的初始形勢分析

目前市場上有很多防藍光的電子屏幕貼膜出售，但這些貼膜的防藍光效果一直堪憂。一方面要保證防藍光效果，另一方面還要保證成本低，價格便宜，這樣的矛盾最后導致一些貼膜不能保證較好的防藍光作用，甚至有些貼膜根本就沒有防藍光作用。市場上現有的防藍光貼膜多為鋼化膜，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。項目組成員擬結合TRIZ理論對現有貼膜防藍光技術進行以下幾方面的改進：既提高貼膜防藍光效果，又保證較為經濟實惠的價格;減小貼膜厚度，保證美觀;提高貼膜清晰度和紅綠藍三色純度;加強貼膜的防摔、防水等功能。相信經過改進的貼膜會受到廣大消費者的青睞。

二、系統分析

（一）系統完備性分析

每一個技術系統實現功能的必要條件是組成系統的基本要素和各要素之間的相互聯系，基本要素一般包括執行、傳動、動力及控制裝置，各要素之間的聯系一般包括物質、能量、信息及職能聯系。本文設計的防藍光納米鍍膜機的系統組成如圖1所示，通過外部控制及能源傳遞、轉化，該系統的每一個要素均可實現最低的工作能力，而各個要素之間相互協調可實現系統的最低的工作能力，即該系統符合完備性法則。

（二）系統功能分析

防藍光納米鍍膜機作為一個技術系統所具備的用途和功能如表1所示，其中功能分為技術功能和主要功能，技術功能展現了系統的關鍵技術，主要功能呈現了產品最終的實際應用效果，二者一脈相承，從不同角度分析了防藍光納米鍍膜機系統的功能。

防藍光納米鍍膜機功能也可通過功能矩陣進行分析，如圖2所示。該矩陣圖較為清晰地展示了技術系統和超系統的要素如何相互聯系并實現系統功能。

（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行系統轉換，空間軸向是由系統本身向子系統和超系統的轉換，時間軸向是由系統本身向過去和未來系統的轉換，兩個維度的轉換最終形成了九屏幕圖，融入了辯證思維模式。根據當前系統的九屏幕分析可知，該系統未來發展的趨勢是具有防水，防摔，防藍光等多種功能的納米鍍膜機，避免藍光對眼睛的傷害，這也是本系統設計的最終目的。

（四）功能模型

進一步建立防藍光納米鍍膜機系統的功能模型，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的各個組成部分是如何相互作用并實現其主要功能。

（五）因果分析

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

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和方向，避免傳統思維模式的束縛，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）技術矛盾

創新設計防藍光納米鍍膜機系統的主要目的是改進防藍光貼膜技術，使得防藍光納米鍍膜不論是在外觀還是功效上都優于普通的防藍光貼膜，既保證不影響手機的正常使用及美觀度，又具備防藍光、防塵及防水等功能。首先根據系統設計目標功能篩選各種具有相應功能的原材料，其中少數原材料對人體有害，這就構成了物體穩定性與內部有害因素的技術矛盾。改善的參數為物體穩定性，惡化的參數為內部有害因素，因此需要利用發明原理調和矛盾，由矛盾矩陣表查到發明原理如表3所示。

除了技術矛盾，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、熔點大不相同，導致物理矛盾，需要利用分離原理解決物理矛盾。

（三）物場分析

為了進一步尋求解決矛盾的有效方法，需要進行物—場結構分析，包括識別元素、構建模型、選擇解法及發展概念等步驟，防藍光納米鍍膜機的物—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、技術方案整理

經過上述分析后初步確定以下兩個技術方案，每個方案都有優缺點。

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，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

最終設計防藍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，還可以防藍光，而且不影響外觀和畫面的色彩，基本結構如圖7所示。

鍍膜過程：第一步采用離子蒸發式鍍膜原理，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，完成減反膜的鍍膜過程。第二步通過同樣的方法進行HT-100頂膜。

作用：減反膜可以阻隔、反射高能短波藍光，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、防刮及保護里面防藍光的鍍層。

【參考文獻】

[1] 嚴輝，蔡志龍.防藍光專利技術發展與分析[J] .科學技術創新，2018（4）：27-28.

[2] 檀潤華.TRIZ及應用技術創新過程與方法[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，學生，本科，黑河學院，統計學，黑龍江省黑河市，164300

項目：黑龍江省2019年立項大學生創新創業訓練計劃項目（項目編號：201913744023）：防藍光納米鍍膜機