节能减排特等奖团队:我们的背上,就有一片绿洲[图]

[发布时间]:2012-11-23

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科创需要胆识

在今年8月刚刚落幕的“第五届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛”上,一支来自上海交通大学机动学院的队伍赢得了在场所有评委的一致好评,最终从2059件初赛作品,141件决赛作品中脱颖而出,斩获大赛最高奖项——特等奖。这只队伍就是我们——“太阳能空气吸附式沙漠取水旅行包”团队。

团队最初的想法,源自一次志愿者之行,在去西部某地区支教的过程中,我们发现,当地的太阳辐射尤为强烈,也很干旱,于是一个点子就在脑中萌生了:能否利用本地的太阳能作为驱动力来产生淡水?能否做出一个便携的取水器,只要有太阳,就可以边走边取水?装有吸附剂的取水器能否巧妙地和背包合而一体,成为背包外表面很薄的一层,让全世界的背包客,只要有太阳,都可以边走边产水?怀着这个想法,大家很快行动起来。然而,现实和想法有很大差距,整个过程超乎想象的艰辛。忘不了8个月的“艰苦奋战”,忘不了每周至少2次的大小例会,忘不了那一次次直到凌晨的讨论,忘不了一次又一次的失败和一次又一次的重新再来,忘不了大家轮班在实验室一做就是十多个小时。老天不负有心人,经过四代产品的尝试,第五代产品终于趋于完善,也让我们离梦想越来越近。

“沙漠取水旅行包”利用夜间温度较低、湿度相对较高的特性,夜间以复合吸附剂吸附空气中的水蒸汽,白天利用太阳能作为驱动力,加热吸附剂将水分放出并冷凝过滤得到液态淡水,经过过滤后供用户饮用。而之所以取名“沙漠”,是因为沙漠情况最为恶劣,若在此情况下都可以产出饮用水,那么意味着世界上任何角落,只要有太阳就可以产水。“取水包”的核心创新点有三:理念创新,它是首款便携式太阳能取水背包,可以让使用者边行走边取水;采用了独特的分层分腔结构和卡口密封结构,装拆方便;自制的高性能LiCl-粗孔硅胶复合吸附剂让吸附效率更高,非金属材质极大地减轻了取水器的重量。目前,我们正在申请国家发明专利。

的确,科创不仅仅是知识与实践的结合,更是对智慧的挑战。科创需要胆识,需要胸襟,需要坚持。我们的指导教师王如竹教授不止一次地教导我们:“我们搞工科的,要学会‘顶天立地’。‘顶天’是指科研要敢于创新,敢于突破,勇争国际先进甚至领先水平;‘立地’是指做工程做系统要脚踏实地,科技创新应与实际需求相结合,与市场相顺应。”这段话一直被牢记在心中,鞭策着我们努力前进。队长经常会和大家畅想未来,有时甚至构想着10到20年后的产品应该是什么样子!现在看来,有些时候,科研创新,的确需要并敢于想出一些“奇思妙想”!

由生活提炼灵感

艺术创作往往来源于生活,而在研究和创新中,也有很多灵感是借鉴于生活中的细节。

在我们的沙漠取水器的设计和制作过程中,由于工艺和资金的限制,一度遇上许多困难。我们发现,许多时候设计是一回事,而具体做出来,又是另一回事。每当加工工艺满足不了设计要求时,我们就需要开动脑筋借助生活中的经验和技巧来解决。例如,由于取水器中的吸附床在晚上要能够暴露在大气中吸附水蒸汽,而白天又要放置在密封的取水器中进行解析。这就要求我们的装置既要有优良的密封性,又不能做成一个不可拆卸的整体,那么分界面上的密封性就成为影响取水最终效率的一个至关重要的因素。乐扣杯我们大家都不陌生,其水壶盖和杯体之间的卡口的结构,被我们巧妙的利用到取水包中。我们所做的就是“因地制宜”,针对取水器重新设计结构,从而在可拆卸性和密封性上都达到了满意的效果。此外,由于该结构没有弹簧,没有螺栓,既降低了装置的重量也杜绝了金属生锈的问题,可谓一举多得。

在取水器的结构设计中,我们遇到的另一个问题是怎么布置吸附剂。我们使用过铜丝网做成袋子来盛放吸附剂,但这样能放的吸附剂数量有限而且不容易固定;我们就想到了水垫的结构,因为水和颗粒状的吸附剂都具有流动性,水因外力作用而受力不均就和吸附剂因为重力作用而受热不均类似,而水垫为了防止水在外力作用下被挤到一起而往往采用分区的方式,让不同区的水相互之间不能流通,这样就能保证不管如何受力,水都能相对均匀的分布。我们将这种结构用在我们的吸附床的设计中,并且作出改进,借助于铝板,不锈钢丝网和分隔不同区域用的泡沫塑料条最大程度的增加了吸附剂吸收热量的面积,同时避免了由于面积过大而导致吸附剂在重力作用下会堆积在吸附床底部而受热不均的问题,最终取得了很好的效果。

细节决定成败

细节决定成败,这在我们的项目上体现得尤为明显。我们在整个科创过程中所犯的错误,大部分都是由于细节上出现的失误。在初期的设计阶段,由于对作品的尺寸大小没有进行严格的把关,导致我们所购买的材料尺寸不匹配;由于材料购买费时费力,这使得我们的项目进程大大延缓;第一次实验时,因为不知道塑料膜防结露的这个特性,直接导致了实验的失败;在第三代组装过程的最后阶段,由于吸附剂硅胶量计算估计不足,导致我们的进程不得不延后,而那一阵又恰恰是我们所有团队成员最忙的时候……类似的错误让我们吃了不少亏,当然也让我们对细节愈发地重视。可以说我们最后的成功很大程度上归功于对细节重视。为了找一种性能合适的板材大家可以花几个下午走遍周边的每一个厂家;为了寻找可行的密封方法整个团队可以连续讨论几周;有时候一次3小时的例会甚至只是为了解决某处材料的尺寸。在最后比赛的现场,我们是为数不多坚持到最后的队伍。PPT直到答辩前的几个小时还在完善和润色,台词还在进一步提炼……最终,我们以精彩的展示和答辩获得特等奖。可以说贯穿整个项目,就是一个个细节、再细节的过程。

如今站在新的起点上,回首过去的所有汗水和欢笑,我们的心中满是感谢:尤其感谢王如竹老师和李勇老师的悉心指导,感谢组员彼此的支持和鼓励,感谢陪伴我们走过这段路程的所有亲人和朋友。对于未来,我们已然背起行囊,整装重发,我们会朝着梦想不断努力前行。我们坚信,在未来的沙漠,我们不需要去寻找绿洲,因为,我们的背上,就有一片绿洲!

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节能小贴士

  • 以节能灯代替白炽灯,可节省高达70%至80%的电力。
  • 以T8或T5的节能光管代替普通的T12或T10光管,可节省10%至30%的电力。
  • 以电子镇流器代替电感式镇流器,能节省20%至30%的电力。
  • 在合适的地点安装照明区域控制器,以便在不使用某些区域时可关闭其照明设备。
  • 在使用率低的区域(例如会议室),安装在场传感器,自动控制照明的开关。