霧霾清新傘

孫可馨

近年來(lái)，霧霾頻發(fā)，嚴(yán)重影響了人們的日常生活。每次出門前，媽媽總要提醒我戴上口罩，但不是所有的口罩都能有效隔離霧霾，而且戴上口罩后，常常會(huì)感到呼吸困難。

各類口罩中，過(guò)濾效果較明顯的是一次性醫(yī)用護(hù)理口罩，PM2.5過(guò)濾率為47.1%，人們常用的棉布口罩PM2.5過(guò)濾率只有17.3%，9M霧霾神器口罩的過(guò)濾效果最好，PM2.5過(guò)濾率可達(dá)76.5%。

除了防霧霾口罩外，各類空氣凈化裝置也不斷涌現(xiàn)。空氣凈化器能產(chǎn)生大量負(fù)離子、臭氧和高壓靜電場(chǎng)，對(duì)浮游霉菌、病毒等有害物質(zhì)進(jìn)行包圍分解，有效凈化空氣。

但幾乎所有的空氣凈化器都只能放在固定位置使用，不能隨身攜帶。所以，我想研制一種攜帶方便、能有效凈化空氣的裝置。

一、調(diào)查研究

分析調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果發(fā)現(xiàn)，霧霾對(duì)人體造成的危害是大家最擔(dān)心的問(wèn)題。可見(jiàn)人們對(duì)空氣凈化類產(chǎn)品有強(qiáng)烈的需求。

利用課余時(shí)間調(diào)查各大市場(chǎng)的空氣凈化裝置，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)都是家居或車載使用，不方便攜帶，而市面上還沒(méi)有可隨身攜帶的移動(dòng)型空氣凈化裝置出現(xiàn)。

我想起老師曾在課堂上提到過(guò)空氣雨傘的案例。如果空氣在一定的動(dòng)力下可形成傘狀空氣膜隔離雨水，那么在一定條件下應(yīng)該也可隔離霧霾。

基于空氣凈化原理的“防霧霾傘”的創(chuàng)意就在心里生根發(fā)芽了。

二、構(gòu)思設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)反復(fù)琢磨，我決定制作霧霾清新傘。空氣凈化裝置采用兩層過(guò)濾裝置，外層用無(wú)紡布作為濾料去除大顆粒有害物質(zhì)，內(nèi)層用活性炭纖維去除小顆粒粉塵。空氣先后通過(guò)拆卸、安裝方便的無(wú)紡布和活性炭纖維過(guò)濾層，過(guò)濾掉粒徑不同的固體顆粒污染物。

空氣凈化裝置被固定在傘柄上，能跟隨傘柄上下移動(dòng)，不影響傘的正常使用。外殼采用亞克力板制作，透明美觀，可直觀顯示空氣質(zhì)量參數(shù)。

三、模型制作

所需的材料有普通雨傘、空氣凈化裝置外殼、風(fēng)機(jī)、負(fù)離子發(fā)生器、空氣質(zhì)量檢測(cè)器等。

將亞克力材料截取合適的長(zhǎng)度，做成圓柱形，并在內(nèi)部制作一個(gè)小套筒，安裝在傘柄上。內(nèi)、外筒之間隔開，分別安裝空氣過(guò)濾裝置、兩個(gè)風(fēng)機(jī)、霧霾傳感器和霧霾檢測(cè)顯示裝置，并在一側(cè)用電鉆打孔，在與風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向一致的位置上打出風(fēng)口。

將兩層擋板疊在一起做成空氣過(guò)濾網(wǎng)，并固定在進(jìn)風(fēng)口后方。將進(jìn)風(fēng)口和空氣過(guò)濾網(wǎng)密封，確保空氣從過(guò)濾網(wǎng)經(jīng)過(guò)，徹底凈化空氣。

把兩個(gè)風(fēng)機(jī)固定在出風(fēng)口前方，使空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾網(wǎng)后從風(fēng)機(jī)送出，將污濁的空氣變清新。將負(fù)離子發(fā)生器固定在風(fēng)機(jī)口，通過(guò)電離空氣產(chǎn)生負(fù)離子，在經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)后被負(fù)離子發(fā)送到出風(fēng)口，徹底凈化空氣。

密封空氣凈化裝置后，把空氣質(zhì)量檢測(cè)器固定在凈化裝置劃定的內(nèi)部空間，并將開關(guān)放置在裝置外部密封，以便操作，同時(shí)防止空氣泄漏。顯示屏靠近亞克力外殼，方便實(shí)時(shí)觀測(cè)空氣質(zhì)量、溫度、濕度等。

把空氣凈化裝置的內(nèi)筒套在傘柄上，傘柄上的開關(guān)依然能控制傘的開閉，使空氣凈化裝置能跟隨傘柄上下移動(dòng)，使用者可方便觀測(cè)空氣質(zhì)量參數(shù)。出風(fēng)口靠近人體面部，使人們能呼吸到清新的空氣。

四、方案優(yōu)化

1.把進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)為蜂窩狀六邊形結(jié)構(gòu)，增加空氣吸入量。

2.對(duì)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，通過(guò)激光切割機(jī)的加工，實(shí)現(xiàn)精確構(gòu)架，將裝置分為空氣過(guò)濾區(qū)、電子控制區(qū)和霧霾檢測(cè)顯示區(qū)。

3.采用雙渦輪風(fēng)扇使風(fēng)量疊加，出風(fēng)口采用小圓孔結(jié)構(gòu)，增加進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口壓差，提升過(guò)濾效果。

裝置安裝完成后，我在室外進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在霧霾較重的天氣下，測(cè)得進(jìn)風(fēng)口處的PM2.5為189，出風(fēng)口處的PM2.5為78，達(dá)到了凈化空氣的目的。

五、未來(lái)改進(jìn)

1. 集成化設(shè)計(jì)。把空氣凈化裝置和傘融為一體，將空氣過(guò)濾網(wǎng)、負(fù)離子發(fā)生器以及風(fēng)機(jī)等都安裝在傘柄內(nèi)部，使傘柄變成空氣凈化裝置，方便使用。

2.提高過(guò)濾效率。提高風(fēng)機(jī)功率，增加新型光觸媒技術(shù)，提升過(guò)濾效果，使空氣凈化更徹底。增加傳感器，同時(shí)能顯示過(guò)濾前和過(guò)濾后的PM2.5和空氣質(zhì)量指數(shù)。

3.增加照明和警示功能。由于霧霾天氣能見(jiàn)度低，在傘下安裝高亮度發(fā)光二極管，既能照明又能起到警示作用。（指導(dǎo)老師：楊 艷）