基于TRIZ理论的防蓝光纳米镀膜机设计

刘鑫妹　贾玉玲　曹雪岩　孙丽男　

【摘 要】 针对手机屏幕产生的蓝光对眼睛的危害，利用TRIZ创新理论设计防蓝光纳米镀膜机为手机镀上一层防蓝光纳米膜，既保证清晰度和色彩纯度，又具备防蓝光、防水及防摔等功能，改进了防蓝光贴膜技术。

【关键词】 蓝光 纳米 镀膜机

伴随着科学技术突飞猛进的发展，我国各类电子产品的普及率逐年升高，为人们的生产生活带来便利的同时，也对人们的身体健康造成了一些不良的影响，例如电子产品的辐射超过一定的量会引起痴呆症、内分泌失调及钙严重流失等疾病。长期使用电子产品对眼睛的危害尤为突出，会引起眼睛干涩、疲劳甚至疼痛，导致视力下降，诱发视网膜脱落、白内障及青光眼等眼部疾病，其中一部分眼部疾病是由电子屏幕所产生的蓝光刺激形成的。近些年来，人们逐渐意识到蓝光的危害，开始研发防蓝光技术，主要包括软硬件和贴膜防蓝光技术。目前贴膜防蓝光技术主要应用钢化膜，但应用效果不是很理想，防蓝光的同时会出现不清晰和色偏等问题，贴膜防蓝光技术需要进一步优化。本文将利用TRIZ理论设计一款防蓝光纳米镀膜机，改善以往的贴膜防蓝光技术中存在的不足之处。

一、发明问题的初始形势分析

目前市场上有很多防蓝光的电子屏幕贴膜出售，但这些贴膜的防蓝光效果一直堪忧。一方面要保证防蓝光效果，另一方面还要保证成本低，价格便宜，这样的矛盾最后导致一些贴膜不能保证较好的防蓝光作用，甚至有些贴膜根本就没有防蓝光作用。市场上现有的防蓝光贴膜多为钢化膜，此类贴膜一般较为厚重，既影响美观和清晰度，又会降低红绿蓝三色纯度，而且通常不具有防摔、防水等功能。项目组成员拟结合TRIZ理论对现有贴膜防蓝光技术进行以下几方面的改进：既提高贴膜防蓝光效果，又保证较为经济实惠的价格;减小贴膜厚度，保证美观;提高贴膜清晰度和红绿蓝三色纯度;加强贴膜的防摔、防水等功能。相信经过改进的贴膜会受到广大消费者的青睐。

二、系统分析

（一）系统完备性分析

每一个技术系统实现功能的必要条件是组成系统的基本要素和各要素之间的相互联系，基本要素一般包括执行、传动、动力及控制装置，各要素之间的联系一般包括物质、能量、信息及职能联系。本文设计的防蓝光纳米镀膜机的系统组成如图1所示，通过外部控制及能源传递、转化，该系统的每一个要素均可实现最低的工作能力，而各个要素之间相互协调可实现系统的最低的工作能力，即该系统符合完备性法则。

（二）系统功能分析

防蓝光纳米镀膜机作为一个技术系统所具备的用途和功能如表1所示，其中功能分为技术功能和主要功能，技术功能展现了系统的关键技术，主要功能呈现了产品最终的实际应用效果，二者一脉相承，从不同角度分析了防蓝光纳米镀膜机系统的功能。

防蓝光纳米镀膜机功能也可通过功能矩阵进行分析，如图2所示。该矩阵图较为清晰地展示了技术系统和超系统的要素如何相互联系并实现系统功能。

（三）九屏幕分析

九屏幕分析法主要是从空间和时间两个轴向进行系统转换，空间轴向是由系统本身向子系统和超系统的转换，时间轴向是由系统本身向过去和未来系统的转换，两个维度的转换最终形成了九屏幕图，融入了辩证思维模式。根据当前系统的九屏幕分析可知，该系统未来发展的趋势是具有防水，防摔，防蓝光等多种功能的纳米镀膜机，避免蓝光对眼睛的伤害，这也是本系统设计的最终目的。

（四）功能模型

进一步建立防蓝光纳米鍍膜机系统的功能模型，如图4所示。通过建立功能模型可以更为直观地了解该系统的各个组成部分是如何相互作用并实现其主要功能。

（五）因果分析

从因果链可以看出，普通镀膜机无法阻挡蓝光主要原因有两个：一是人类过度使用电子产品所产生的蓝光会对人来眼睛产生危害;二是传统镀膜机无防蓝光功能。

三、运用TRIZ工具解决问题

（一）最终理想解

运用TRIZ工具解决问题时，首先在不考虑任何客观条件和影响因素的情况下定义最终理想解，明确解决问题的目标和方向，避免传统思维模式的束缚，有利于提高问题解决的效率。最终理想解确定的步骤如表2所示。

（二）技术矛盾

创新设计防蓝光纳米镀膜机系统的主要目的是改进防蓝光贴膜技术，使得防蓝光纳米镀膜不论是在外观还是功效上都优于普通的防蓝光贴膜，既保证不影响手机的正常使用及美观度，又具备防蓝光、防尘及防水等功能。首先根据系统设计目标功能筛选各种具有相应功能的原材料，其中少数原材料对人体有害，这就构成了物体稳定性与内部有害因素的技术矛盾。改善的参数为物体稳定性，恶化的参数为内部有害因素，因此需要利用发明原理调和矛盾，由矛盾矩阵表查到发明原理如表3所示。

除了技术矛盾，也存在物理矛盾：由于纳米镀膜的具有超薄的特性，需要将各种原材料混合成镀膜液，而原材料的形态、熔点大不相同，导致物理矛盾，需要利用分离原理解决物理矛盾。

（三）物场分析

为了进一步寻求解决矛盾的有效方法，需要进行物—场结构分析，包括识别元素、构建模型、选择解法及发展概念等步骤，防蓝光纳米镀膜机的物—场模型涉及机械场和电场，元素包括人、镀膜机、镀膜液及手机，具体模型如图6所示。

四、技术方案整理

经过上述分析后初步确定以下两个技术方案，每个方案都有优缺点。

方案1：采用磁控溅射式镀膜原理，通过磁场控制着镀膜液的电离溅射，完成一次性的镀膜，镀膜液的成分则还是二氧化硅、二氧化锆、二氧化锌、ITO、HT-100，但是由于是磁控溅射式的镀膜方式，控制起来相对来说不是很容易。

方案2：采用离子蒸发式镀膜原理，通过电子枪使镀膜液电离，在启动加热装置使镀膜液充分蒸发，完成一次性镀膜的过程，镀膜液的成分是二氧化硅、二氧化锆、二氧化锌、ITO、HT-100，这种离子蒸发式镀膜操作简单，易控制，完成后的效果一般。

五、最终确定方案

最终设计防蓝光纳米镀膜机为手机镀的膜不仅具有防水、防摔、防刮、防尘的功能，还可以防蓝光，而且不影响外观和画面的色彩，基本结构如图7所示。

镀膜过程：第一步采用离子蒸发式镀膜原理，通过电子枪使镀膜液充分电离，在启动加热装置使镀膜液充分蒸发，完成减反膜的镀膜过程。第二步通过同样的方法进行HT-100顶膜。

作用：减反膜可以阻隔、反射高能短波蓝光，同时拥有较高的透光率，此膜由可以防尘、防菌、散热好、硬度高的纳米级二氧化硅，二氧化锆、二氧化锌及ITO组成。HT-100顶膜的作用是防水、防摔、防刮及保护里面防蓝光的镀层。

【参考文献】

[1] 严辉，蔡志龙.防蓝光专利技术发展与分析[J] .科学技术创新，2018（4）：27-28.

[2] 檀润华.TRIZ及应用技术创新过程与方法[M].北京：高等教育出版社，2010.

作者简介：刘鑫妹（1999年5月—），女，汉，黑龙江，学生，本科，黑河学院，统计学，黑龙江省黑河市，164300

项目：黑龙江省2019年立项大学生创新创业训练计划项目（项目编号：201913744023）：防蓝光纳米镀膜机