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创意大赛论文

第二十五届“冯如杯”学生创意大赛

可随压力变化而改变形状的鼠标

2015年12月

摘要

可随压力变化而改变形状的鼠标是一种以水凝胶为外壳材料的新型鼠标，在不改变鼠标内部结构的基础之上，将鼠标的外形作相应的调整，使其适应材料外形的变化，在此基础之上运用可变性材料（水凝胶）作为新型鼠标的外层结构材料，使其在使用时可以根据受力的不同而相应的改变鼠标的外形，使人在操作鼠标的时候，通过受力使鼠标外形作出相应的改变从而减轻手腕部分和手指弯曲时的受力，可以有效缓解上班族和游戏玩家等一些需要长时间操作电脑的人的疲劳程度，可以很大程度上提高工作的效率。

这种新型的鼠标的核心就是这种新型的易变形有机材料——水凝胶，这种材料具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度，是一种理想的易随力的改变而改变形状的变形材料。

运用这种材料作为鼠标的外部结构材料，可以对人操作鼠标时手掌的用力产生一种缓冲作用，使人的手掌在操作鼠标时可以完全被这种可变形的材料覆盖，手掌在操作鼠标时产生的空隙可以被水凝胶填充，使手掌、手指和手腕时时刻刻处于垫实状态，这样就可以有效缓解手指长时间弯曲的酸痛感，减轻手腕的受力。

这样就可以延长人使用电脑的时间，提高工作效率。

关键词：

水凝胶Hydrogel、可压缩compressible、缓冲作用cushion、减轻疲劳Relievefatigue

目录

（一）可随压力变化而改变形状的鼠标的实用性及其创意来源1

（二）已有的解决方案及其优缺点1

一、新型鼠标的大致结构1

二、新型鼠标的实用性和可行性分析2

（一）材料分析2

（二）使用详情2

（三）制造生产分析2

（四）技术难点2

三、新型鼠标的应用前景3

结论3

参考文献4

绪论

（一）可随压力变化而变形鼠标的实用性及其创意来源

随着科技的发展，电脑已成为大众频繁使用的工具之一，尤其是上班族和游戏玩家。

电脑的普及给大家带来了许多的便利，但是与此同时，也给人们带来了许多的困扰。

长时间使用鼠标给人们带来的手腕的酸痛感和手指的僵硬、不灵活就是其中之一。

由于目前市场上的鼠标都是固定形态的，在操作鼠标时手腕部分会抬起一定高度手腕会有一定程度的弯曲，并且由于鼠标形态固定，所以手腕的弯曲总是固定的，这样长时间操作鼠标会使手掌麻木、食指在拖动鼠标时容易抽筋，腕关节肿胀、手部动作不灵活甚有麻木、刺痛感觉。

要解决这一问题，就必须使人在操作鼠标时，手腕尽量减少弯曲，或者让手腕的弯曲程度总是变化的，让手腕活动起来，让手指弯曲的部分有物体支撑。

所以，设计一款可随人手掌的压力变化而改变形状的鼠标很有必要。

（二）已有的解决方案及其优缺点

目前，大多数人认为可行的一种方法是使用带腕托的鼠标垫，采用这种方法可以借用腕托的作用使手腕处于垫实、水平状态，在一定程度上可以减轻手腕的受力，起到缓解疲劳的作用。

但是这种方法治标不治本，而且使用带腕托的鼠标垫虽然让手腕水平，但是手腕的受力有所增加，并且只能保证手腕在特定位置放置时，手腕保持水平，一旦手腕移动或者弯曲，这个腕托的作用就会大大减弱；除此之外，腕托无法解决手掌长时间固定形态以及手指悬空的问题，这一方法还是存在较大的缺陷的。

一、新型鼠标的大致结构

可随手掌压力变化而改变形状的鼠标的内部与传统鼠标大致相同，只是在外形以及材料上做了相应的调整。

首先，在原有鼠标的基础之上降低鼠标内部结构件的高度，使鼠标的设定平面的高度达到1cm，将左右键和中键部分的高度高出设定平面1cm左右，形成一个前高后低的鼠标底板（鼠标的左右键以及中键处于较高的平台，较低的平台用于拖放手掌）；增加鼠标的宽度，使其可以完全覆盖手掌；其次，将鼠标左右键之间的距离增加到2cm（人的手掌处于不受力状态时，食指与中指之间的距离大约为2cm）。

这样，人在操控鼠标时，手掌基本处于放松状态；最后，再在鼠标表面覆盖一层软质聚氨酯泡沫塑料。

因为在普通的受力情况下，软质聚氨酯泡沫塑料会下陷1.2cm左右。

所以，在底板较高的部分，覆盖1.5cm软质聚氨酯泡沫塑料，较低部分的底板覆盖的材料和较高部分的高度相同即可。

这样，在使用鼠标时，鼠标的整体高度大约为2.3cm，大约是人手掌的厚度，这个高度是最有利于减轻手腕部分受力的高度。

最后，在鼠标外层粘附一层具有较强吸汗性的外膜。

二、新型鼠标的实用性和可行性分析

（一）材料分析

自然界的一些生物组织在受到外界刺激时，会迅速作出反应，如海参与外界接触时柔软的躯体瞬间变得僵硬或部分体壁变为粘性物质；生物体肌肉收缩和松弛时，肌球蛋白间的纤维产生很大的收缩或溶胀。

在许多类似的自然现象的启示下，人们日益重视对高分子凝胶的研究和利用。

我们的新型鼠标就是采用的这种物质。

这种新型的鼠标的表面采用的水凝胶是以水为分散介质的凝胶，具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物，是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。

该材料具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度，是一种理想的易随力的改变而改变形状的变形材料。

采用这种材料作为鼠标的外部主要材料，再在鼠标的最外层粘附一层具有较强吸汗性的外膜，这样的鼠标便具有了良好的易变形性和易操控性。

（二）使用详情

在使用这种新型鼠标的时候，鼠标的外形可以根据人手掌的压力变化而做出相应的调整，使手掌时时刻刻紧贴于鼠标之上；鼠标的可变形材料会将手掌完全包裹起来，每个手指之间的缝隙处会凸出一部分水凝胶，这样就有利于鼠标的移动，而且在手指移动或者弯曲的时候，这种材料会及时的改变形状，始终使手指处于垫实状态；这种鼠标也具有带腕托的鼠标垫的作用。

新型鼠标的水凝胶会一直延伸到手腕部分，这样就可以很好的起到腕托的作用，甚至比腕托的作用更加明显——腕托不能根据手腕的弯曲作出调整，这样的话手腕总会受力，但是这种

新型鼠标的易变形材料可以有效地解决这个问题。

（三）制造生产分析

这种鼠标的材料是水凝胶，作为一种高吸水高保水材料，水凝胶被广泛用于多种领域，如：

干旱地区的抗旱，在化妆品中的面膜、退热贴、镇痛贴、农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂，原油或成品油的脱水，在矿业中的抑尘剂，食品中的保鲜剂、增稠剂，医疗中的药物载体等等。

这种材料制作工艺简单，价格相对便宜。

一种保水凝胶的制法，即先将氢氧化钠溶于水中，并加入丙烯酸进行预处理；再依次加入玉米淀粉、丙烯酰胺和碳酸钙，搅拌加温反应后，加入引发剂进行接枝聚合反应；然后将反应后的液体倒入模具中，恒温干燥即可。

其产品组分（重量百分比）包括：

玉米淀粉4.5－4.7，丙烯酸21.4－22.5，丙烯酰胺9－9.5，过硫酸铵3.2－4.5，碳酸钙4.5－4.7，氢氧化钠9.5－9.9，水余量。

有工艺简单，产品无毒、可生物降解和应用广阔等优点。

（四）技术难点

该鼠标的最大难点一要是如何降低鼠标的高度，这样难免就要改动原有鼠标的内部零件；二是硬质材料与软质材料的衔接部分

三、新型鼠标的应用前景

这种新型鼠标的造价非常便宜，对于那些职业的游戏玩家来说，具备了优良的可变形性和较强的吸汗性，这种鼠标无疑是一个更好的选择；因此鼠标的使用寿命也会比普通的鼠标寿命长。

所以综合来说，这种鼠标的性价比还是很高的。

新型鼠标采用的是高分子水凝胶，这是一种以水为分散介质的凝胶，比起目前的普通鼠标更加环保。

作为一个受力易变形的鼠标，其外观特点也将会成为一大亮点。

这种可以根据受力而改变形状的鼠标打破了常规的鼠标模式，并且在原有基础之上改善了人在操作鼠标时的受力情况，大大减轻了使用电脑工作的疲劳程度，所以说，这种新型鼠标的应用前景应该会很好。

结论

本产品设计新颖，外形可以根据需求做相应的改变；应用了先进的有机材料，具有较高的可靠性；此外，本产品可以在很大程度上缓解长时间操作鼠标带来的手腕以及手指的酸痛感，具有较强的实用性。

本产品设计独到，符合了大多数使用者的需求，具有较强的可推广性。

参考文献

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[D]青岛：

青岛科技大学，2012

[2]软泡相分离理论分析与探讨，聚氨酯工业，1997,12（3）:

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[3]潘炜;软质聚氨酯泡沫塑料生产配方的化学热力学研究[J];聚氨酯工业;1995年01期

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[9]徐涛;玻纤增强聚氨酯泡沫塑料的界面表征研究[D];四川大学;2003年

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