硕士变“天方夜谭”为创业商机——空气能洗手 还是能节约用水十分七

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威尼斯城vnsc登入平台,大学生变“天方夜谭”为创业项目

●“空气”能洗手

空气能洗手 还能节水90%

来源:《北京晚报》2017-08-23 牛伟坤


用空气洗手?听起来是不是有点儿像天方夜谭?还真不是。由清华大学、浙江大学等高校学生组成的创业团队在博士生李启章的带领下,就将这个看似不可能的梦想变为现实啦!他们也凭借此项目,拿下了2017年北京地区高校大学生优秀创业团队一等奖。

突发奇想为节水用空气洗手

说起来,“空气洗手”的创意来得还真是有些“机缘巧合”。

大三时,李启章报名参加了“大学生节能减排科技竞赛”。当年10月,正是队员们为项目选题集思广益的时候,有一天这群年轻人在食堂吃饭时,看到身边有同学在用水洗手,“用水洗手多浪费啊,为什么不用空气来洗手呢?”有人开启了脑洞。没想到,这个听上去有点儿不着调的大胆想法却得到了大家的一致响应。原来,当时这几个能源系的学生刚学完一门叫做《流体力学》的专业课程,从理论上来看,用另外一种流体代替水流来完成洗手这个想法完全有可能实现。

其实,在此之前,团队成员们对于参赛选题已经有了一定的想法:比如,有人提出做一个水上自动巡航机器人,机器人可以通过检测河道污染物的浓度及浓度梯度,定位污染源并自动巡航寻找污染源;也有人提出打造一款藻类回收机,通过章鱼般的触角设计,实现对湖面藻类污染物的快速收集和处理;还有人提出设计一款波浪能的海水淡化装置,为远洋船舶提供海水淡化。这些项目都有着很强的节能减排背景,也有着很强的应用价值。

经过对每个项目的综合评估之后,大家还是“忍痛割爱”选择了“空气洗手”。“这主要是基于创新性和生活贴合度的考虑。”李启章告诉记者,与其他项目相比,“空气洗手”的效果更加明显和直观,尤其最开始版本的空气洗手装置采用重力驱动,当使用者站上洗手装置前约22厘米高的踏板时,踏板由于人体重力而下沉,通过滑轮组牵引活塞挤压空气获得高速气流,令水龙头喷出雾状水滴,“不需要额外的能耗,更符合比赛节能减排的精神。”另外,在队员们看来,“空气洗手”项目更贴近大家的日常生活,更有利于公众快速地理解和认知。

花费两年做了几千次实验

队员们通过研究发现,洗手过程中,仅有5%的水用于溶解手上的污渍,95%的水都用于冲走污渍。那么,能否用空气流体替代这些用于冲洗的水呢?对于队员们来说,整个项目需要解决两大核心问题:一是气从哪里来?二是气和水该怎么混合?相对应地,他们就要设计出合理的重力驱动架构以及雾化结构。只有这两个问题解决了,整个装置才能实现良好的雾化效果,从而达到清洗和节水的目的。

首先要解决一个疑问,气水混合的方式是否真的能实现清洗呢?团队成员们设计了自己的验证方案,便一头扎进了实验室里。“除了上课、吃饭、睡觉,其余所有的时间都在做项目研发,一整年的时间都待在了实验室里。”李启章回忆说,所有的实验都得他们本人上阵,“大家都是轮流洗手。”大冬天里,受到实验场所的限制,每个人得自带热水,然而水量敌不过一次次反复的“折腾”,最后只能冷水上阵。一个多月的实验期,通过检测不同工况下不同污渍的清洗效果,团队验证了这个方向的可行性。

洗是能洗干净,但是离他们的理想状态还有不少差距。比如,清洗体验就有待完善,不是气压太大给手部带来疼痛感,就是雾化效果不佳,让人有水滴直接打在手上的感觉。这些直观显示出来的问题需要对装置进行进一步的优化,而关键就在于雾化结构的调整。

一开始,团队针对项目所需要的特定使用场景,试图从市面上选取可行的雾化技术,不过后来发现,因为装置是在低压的工况下运行,所以对市面上的雾化结构需要进行重新设计和优化。

对于空气洗手装置而言,整个装置核心的雾化模块有三个零件,不同零件又有不同的参数。“雾化效果不好,我们就需要对这个结构进行分析,是哪个参数出了问题,还是气水混合得不够充分。”而要做这样的定位,可能意味着几百、甚至上千种组合方案的逐一测试。其中的一大困扰就是漫长的工期,一般零件的加工周期就要两个星期,这样一来,产品的优化需要大量的时间成本,“大概也就只有学生团队才有这么奢侈的资本,要不然漫长的实验过程很容易让人看不到尽头。”最终,实验团队花了近两年的时间、做了几千次实验,完成了雾化效果的优化——高速气流代替水发挥清洗过程的机械作用带走污渍,细密的水雾发挥溶解作用,两者协同完成高效清洗,实现90%的平均节水率。

为什么团队成员在雾化效果上会这么执着呢?原来,装置的清洗效果与雾化效果直接相关,水雾的细密程度、雾状的张角、水滴的粒径等直接决定了清洗的覆盖面积,从而影响到清洗效果。最终的显色实验和细菌实验也证实,有着良好雾化效果的“空气洗手”装置清洁效果明显优于普通水流洗手。

已进入市场开始试点安装

近日,“空气洗手”装置亮相富士康厂区,这已经是团队升级后的第二代产品了。与重力驱动不同的是,新版本的装置采用了电力驱动,直接通过电机将空气进行压缩。

原来,团队成员前期进行了充分的市场调研和实地采访,大家普遍反映,洗手之前先站上一个平台来辅助出水出雾,感觉比较麻烦,“从国内的市场来看,要求大家改变洗手习惯比较困难。”另外,随着技术的改进,实验团队已经实现了低压状况下良好雾化效果的呈现;也就是说,即使使用电力,整个装置也不会增加太多能耗,反而还能让公众使用起来感觉更加方便。

在团队成员看来,这项享有多项知识产权的技术未来有着广阔的应用前景。单就节水来说,目前市场上的节水龙头一般分为感应龙头、延时龙头、充气式龙头等,其节水原理均为减少单位面积出水量,但容易导致洗手效果不佳、节水效果一般,难以在根本上解决水资源浪费的问题。“我们的设计采用了流体替代清洗的理念和方式,节水效果远远比之前的节水技术要好得多;而且经过理论计算和方案设计以及后期的实验验证,清洗的效果也比传统水压雾化有优势。”这群年轻人自信地表示。

今年6月1日,以“空气洗手”技术为支撑的北京沐羽科技公司成立。“空气洗手”产品目前已在北京市正式开始了试点安装,大学生创业者们希望未来能将这一技术拓展于淋浴、洗车、工业清洗等多个领域,实现节水领域的全面突破。

编辑:藤子 华山

●AI面试官听声调“读心”

●“机械手臂”会上茶

●机器人木偶表演“贵妃醉酒”

不开玩笑,“空气”也能洗手;厉害了,这个机器人会表演木偶戏;戴上特殊手套,就可以指挥机械手臂做你想做的事;坐到AI面试官跟前,感受一把被“科技读心”……

昨日,第四届中国“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛在厦门大学思明校区拉开帷幕,来自世界各地高校的382支团队,通过展示和答辩,参加金奖争夺赛、复活赛、五强争夺赛、冠军争夺赛;而在赛场外,厦大思明校区环芙蓉湖畔沿线的“大学生创客秀”成了人气最旺的地方,设置了“创意产品体验区”“创客风采展区”“时光隧道”“百校墙”等7个部分,展示了大学生们各种“脑洞大开”的创意产品,让人们看到了未来生活的无限可能。

“空气 ”也能洗手 节水率90%

用“空气”也能洗手?不是开玩笑吧?在创意产品体验区,清华大学选送的一款“空气洗手装置”,吸引了不少参观者。它看起来就是个普通的带有水龙头的洗手盆,不过体验一下才发现大有玄机。

和传统的水龙头不一样,当你把手放在水龙头下方时,通过感应“流”出的不是水流,而是带有微量水雾的高速气流。原来,它是以高速气流代替水流来带走污渍,并由细密的微量水雾进行污渍的溶解,两者协同完成高效清洗过程,在保证极佳清洗效果的同时,实现90%的超高节水率。

据介绍,这个产品颠覆了传统的节水清洗模式,节水效果远远优于现有节水产品,技术水平在全球处于行业领先地位。

戴特殊手套 使唤“机械手臂 ”端茶

将一个特殊的手套戴在手上,就可以指挥“机器手臂”做你想做的事情。山西运城学院带来了一款五指“机械手臂”,可以准确地模仿手部动作,执行不同的抓取动作,从而代替手臂做一些危险程度较高的工作。

该项目负责人山西运城学院大三学生杜强强介绍说,这个“机械手臂”可以运用在教育领域、工业领域和生活娱乐。其中,在工业领域可以执行工业制造中危险的各类动作,还可以在工业运用中精准地搬运各种物体,降低工业成本,提升工业效率;在生活中,可以进行书写和绘画,甚至为你端茶送水。

机器人木偶表演“贵妃醉酒 ”

传统古老的木偶戏和现代机器人之间也擦出了美丽的火花。厦门大学软件学院带来了“嘉礼偶趣”人偶交互机器人项目,吸引很多人围观体验。

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