簡述植物仿生型空氣凈化器

李 靜，李佳倩，宋志龍，李瀟雨

（山西工學院，山西 呂梁 032300）

根據統計發現，我國1980年以前環境污染的主要污染物是由煤炭燃燒所產生的二氧化碳、一氧化碳等化合物。到了90年代隨著生活條件越來越好，裝修、家裝逐漸增多，出現了甲醛等有害氣體，空氣質量明顯出現了下降趨勢，導致人們的身體狀況也隨之出現問題，因此環境污染成為人們尤其關注的問題。而空氣凈化器的誕生讓這個問題有了一定的解決方式。在倡導綠色發展方式和生活方式的同時，如何提高空氣凈化器的功能，使之便捷高效適合大眾，從而引導人們構建節約低碳的生活觀，是值得探究的問題。我們現在研究的植物仿生空氣凈化器的創新設計理念完全符合國家倡導的綠色環保要求。

1 植物仿生型空氣凈化器創新設計分析

現在的凈化器價格昂貴，體型笨重，自身存在污染，不易回收，這些弊端反而為空氣凈化器市場帶來了新的機遇和挑戰。通過市場調查發現，價格適中、一機多用，智能方便、移動靈活的空氣凈化器深受消費者的青睞。植物仿生空氣凈化器依照可持續發展的設計原則，從環境污染、生活方式和未來發展的角度重新對產品進行創新設計。以此來解決價格昂貴、體型笨重、不易回收等方面的弊端，實現產品的回收再循環和重新利用，為空氣凈化器的設計指出新的方向，使得人們普遍感受到中國科技力量[1]。

1.1 采用速生可降解的環保材料

當代空氣凈化器的外殼材料一般采用兩類，其一為ABS和PC塑料材質；其二為鍍鋅鋼板金屬殼。外殼材料的主要作用：首先是保護內部零件結構的完整，使自身不易變形氧化腐蝕。其次是因其有可塑性，以確保美觀性。塑料材質的優勢是方便加工，耐磨不易生銹，但其回收降解性較差，而鍍鋅鋼板較塑料材質不易老化更耐用，但造價相對較高，不可再生。

針對以上問題，我們采用了速生可降解可再生的環保材料，即竹木復合材料，并在其表面涂層環氧樹脂以增強耐磨性和美觀性以來延長使用壽命。空氣凈化器外形主要以圓柱形來表現產品的曲線美感，為了不缺失現代美感在上部使用了三根金屬條來點綴，會給人帶來舒適的視覺美感，因竹材本身擁有自然的質感和紋理，給人帶來融入自然的感覺，引導人們回歸自然，增強綠色消費與環保的意識。出入風口這塊采用中國傳統的鏤空雕刻技術以增加美感和實用性，而圖案賦予產品傳統美學內涵[2]。

1.2 產品的內部創新

目前，家用級別的空氣凈化器中，沒有一臺設備可以同時達到節能低碳和好的凈化性能。市場上的凈化器主要分為兩大類型：機械式和靜電式。機械式的原理：產品通過內部大功率風機的運行，使空氣通過若干層過濾網。為了達到最佳的凈化效果，就必須增大風機的工作效率，這樣不僅會產生噪音，而且會使產品成本加大，導致產品成本升高價格也升高。靜電式的原理：通過強電場把顆粒物吸附到過濾網上，這樣就比機械式的過濾效率低，而且會產生大量的臭氧污染環境。植物仿生技術可以依靠大自然原始的力量（植物的方法）來凈化空氣，在低碳節能環保的基礎上既可以做到降低使用成本又可以消除噪音，還沒有造成環境污染。植物仿生技術，是根據植物呼吸原理光合作用，即吸收二氧化碳呼出氧氣的模式去創新一個智能空氣凈化器。目前，“合成生物學”仿生技術已發展到細胞信號傳導與基因調控網絡分子的系統水平研究，在光合作用下，類囊體膜為固定二氧化碳提供能量，我們試圖將這種能力直接用于生物催化和合成生物應用。我們在以前的基礎上去研發納米生物產品，研發出的產品主要有兩類：一類是針對喜歡養植物的人，可以選擇種植植物款，因其在里面加了一款空氣加速器，加速了植物自身的轉化效率。另一款是針對沒有充足時間養植物得人可直接選擇植物仿生凈化器[3]。

1.3 外觀的設計表達

我們通過對產品形態學和有機形態學的研究，以此對產品的外觀做出了“圓中有方，方中有圓”的設計，讓整個產品從外觀上帶給人舒適的視覺效應。根據消費者的個人愛好設置了不同的圖案風口，在頂部還設計了植物燈，讓植物在沒有陽光情況下也可以進行植物光合作用來進行運轉。為了顯示科技的發展，我們還在頂部設計了智能顯示屏，可顯示溫度，空氣質量等。USB插口就設置在產品蓋子側面，內部有小型儲能電池，外觀簡約。植物仿生型凈化器不僅為消費者帶來健康的空氣，在一定程度上還可以舒緩緊張的心情，隨即帶來視覺上的舒適感[4]。

1.4 檢測儀分離式設計

一般凈化器的設計方式是把空氣檢測裝置置于機器內部，數值的可參考性有限。為了達到更好的檢測結果，植物仿生型空氣凈化器將檢測裝置與凈化機體分離，既可以根據有害氣體的含量自動去凈化，也可以讓用戶自行選擇檢測儀位置。我們主要采用了灰塵矩陣式感應接收器，工作原理是通過激光束以一定的入射角照射到被測表面，讓產生的反射光束軌跡由矩陣式感應器接受，這樣即可得到灰塵的位置，使其去自動清掃，又讓凈化效果達到了最佳狀態。

1.5 選擇合適的凈化技術

合適的空氣凈化技術一直是空氣凈化器這個行業所研究的問題。自然界將復雜的生物合成和能量轉換任務整合在葉綠體和線粒體等隔間內，葉綠體將光能轉化成化學能，驅動二氧化碳固定。我們使用微流體技術將細胞大小的液滴封裝和操作光合膜來開發出一種模擬葉綠體。這些液滴可以通過光來激發酶或酶級聯，并以多重和實時方式分析它們的催化特性。無機煤向有機物的光合作用轉化是一個基本的生物過程，是地球上儲存的大部分能量和生物量的來源。這一過程受空間和時間的控制，并與其他細胞功能高度整合，創建一個連接自然和合成生物世界的人工光合系統。光合作用的原理啟發了人工系統，這些系統利用光能控制捕獲二氧化碳并將其轉化為有用的化合物。我們在以前的基礎上研究了如何將天然合成的生物模塊混合和匹配，從而創造出具有生命體功能的高度集成系統。因此，好的凈化器技術不單單考慮產品自身的需求，還要考慮實用性、受眾人群、造價，社會需求等一系列問題[5]。

1.6 增設回收利用設施

植物仿生型空氣凈化器主要采用易降解速生材料-竹木復合材料。竹木復合材料的外觀美觀大方，本身保留了大自然的紋理，讓人感覺更加親近自然；而且其擁有很好的防潮效果，味道清新，有淡淡的竹子清香；并且它的硬度也很高，不易變形，結合了竹子與木板的優勢，擁有較強的耐磨性。我們特意在其外表鍍了一層環氧樹脂增強其耐磨性和美觀性，也用來延長使用壽命，這樣在以后的回收中會大大降低環境污染。我們在設計的時候采用了模塊化設計，就是為了方便以后單個配件的更換，為消費者節省資金。同時，在延長產品壽命的同時，還有利于產品分類回收[6]。

2 結論

隨著科技的發展，價格適中且靈活便捷的空氣凈化器才是人們需要的產品，同時綠色可持續發展的創新理念又為空氣凈化器的發展提供了新方向。本篇文章是對植物仿生型空氣凈化器創新設計進行分析，希望為有關人士提供參考，也為國家走綠色可持續發展的道路獻出綿薄之力[7]。