地沟油能变柴油吗?大树怎么穿衣?太阳能可以不浪费热量吗……中学生们的奇思妙想让人大开眼界。近日,2013年安徽省青少年科技创新大赛在合肥市落幕,共评出优秀青少年科技创新成果188项,其中一等奖13项、二等奖 75项、三等奖100项。本报记者日前走近这些“学生科学家”,“秀一秀”他们的创新小发明。
让地沟油变柴油
地沟油自从出现在人们的视线之内后,就一直让我们对食品感到一丝丝的恐慌。但如果它能变成柴油呢?合肥市第一中学学生张雪琪在省青少年科技创新大赛上,给人们展示了她的《一种新的餐饮废油制备生物柴油方法研究》的创新作品。
在张雪琪的研究之前,并不是没有人试验过,很多科学家也在探索如何使地沟油变废为宝,如将它提炼成生物柴油,但是地沟油酸价高、杂质多,操作起来很不方便,让许多科学家束手无策。这并没有打消张雪琪的积极性,经过一番努力,她终于摸索出了方法。
张雪琪在她的辅导教师鲁先法和任峰的帮助下进行了多次实验,并且为了实验的准确性,她还通过教师的联系走进了合肥工业大学的实验室,用专门的器材进行试验。张雪琪表示,现在的方法条件可控,时间很快,制备出来的生物柴油性质也很好,为产业化提供了基础。“希望我的研究能有助于斩断地沟油生成的路径。”她说。
据悉,要将地沟油转化为生物柴油主要是通过转酯化反应,在酸、碱或酶的催化下,将地沟油(脂肪酸甘油酯)与过量的甲醇或乙醇反应,形成脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯(生物柴油)。
在这次大赛上,张雪琪的作品获一等奖,与她一同获奖的还有她的同学邢淦琛。虽然获了一等奖,可是张雪琪还不是很轻松,她想在这方面投入更多,作出更多的贡献。据了解,入围的作品将在8月到江苏省南京市参加决赛。
科技力量预防溺水
每当到夏天的时候,总会有人为了解暑不顾生命危险到湖里游泳。合肥市的天鹅湖就常常发生溺水事件。虽然相关部门做了一些维护措施,但不能根绝这种现象。合肥市第38中学七年级学生郑希辰希望通过科技的力量,来彻底解决天鹅湖溺水问题。
据郑希辰介绍,由于经常会听到一些人溺水身亡的事情,就想设计一种湖面报警器,安放在水中,一旦有人从浅水区走向深水区的时候,报警器就会自动发出声光报警。
郑希辰的报警器由两个部分组成,一部分是感应发射装置,一部分是接收装置。这套报警器的工作原理是根据人的体温实现的。人体有恒定的体温,一般在37℃,因此会发出特定波长的红外线。当人体靠近时,感应发射装置就能感应到,发出警报音和语音提示“有人闯入危险区”,提醒靠近者离开。同时,会发出提示信息到接收装置上。由于只有人体的温度在37℃,所以这个警报器不会因为鱼儿、小鸟等受到干扰,乱发警报。
为了使仪器的效果得到保证,郑希辰到天鹅湖去做过实验,把装置放在深水区和浅水区的交界处,一旦有人走到离报警器六米远的地方,报警器就开始发出声响,效果很好。
郑希辰的辅导教师梁珀认为,这个警报器原理很简单,制作起来也不麻烦,实际应用非常方便。“现在接收器制作成了一个专门的装置,只要稍加改造就能装到手机里面,管理人员只要带着手机就能随时了解湖面的情况了。”梁老师说。
虽然在这次比赛中郑希辰只获二等奖,可他的教师对他非常满意,在自己的博客中专门写了一篇文章表扬自己的学生。“老师为你骄傲!好样的!其实,在我们前行的路途中,还有很多比赛在等着你,远远大于这次的难度,只有经历过艰难困苦,我们才可以体会成功的喜悦,不是吗?”这是郑希辰的教师的一段话。
太阳能不再浪费“热量”
现在很多家庭都已经装上了太阳能,但是在利用太阳能这条路上,我们还有很长的路要走。合肥市第45中学九(11)班学生朱涧箐在大赛上拿出了她的代表作“可翻转太阳能双层窗”,为我们利用太阳能找出了一条新路。
朱涧箐设计的可翻转太阳能双层窗,是针对现有太阳能不能光热同时利用的缺点。据朱涧箐介绍,现在市场上大部分都是太阳能发电,但是太阳能有红外线,在散发红外线的时候会产生热量,这部分热量没有被利用起来。“我的想法就是要把光和热都利用上。”朱涧箐说。
朱涧箐在设计的时候还考虑到冬天和夏天两种不同季节对太阳能的利用。这两种工作模式可以实现室内自然的降温取暖。
朱涧箐在这次比赛中获一等奖。她在做这个项目的时候用的器材都很平常,基本上都是常见的太阳能组件。据悉,这已经是她第二次代表我省参加全国大赛了。2011年,她参加了全国青少年电脑机器人比赛并获银奖。
朱涧箐在学校勤奋好学并且兴趣广泛,在科技创新和机器人比赛中屡屡获奖。她是学校机器人、DV社团的骨干成员。作为班干部、共青团员,朱涧箐积极帮助、影响身边同学一起动手动脑参与科技创新,先后组队带领五人次参赛,所在班每年都在科技创新比赛中取得优异成绩。2013年,在团合肥市委、合肥市教育局、合肥市学生联合会举办的第三届合肥市“十佳中学生”评选活动中,朱涧箐获合肥市“十佳中学生”称号。
今年8月的全国青少年科技创新大赛上还会有朱涧箐的身影,我们期待她到时更精彩的表现。
马桶冲水“动脚不动手”
2013年省青少年科技创新大赛决赛中,含山县九连初级中学九(3)班学生胡月是来自全省各地近三百多名中小学生参赛选手中的一位。
胡月在教师朱康前、朱庆年、朱兴祥辅导下所制作的“脚踏式马桶”,以先进的科学理念和简练实用的操作方法获得评委们的一致好评,获二等奖。
作为家家户户的生活必需品,马桶一直以来都是设计成用手按压冲刷按钮的固定模式。但是在指导教师的帮助下,胡月突破了传统的思维方式,发明出了脚踏式马桶。
我们知道,卫浴设备的挑选应该针对个人的生活习惯及机能使用需求来考虑。在用手按按钮对马桶进行冲洗时,经常会因为用力不均或过小导致出水很少,需要重复冲洗,但是,如果使用脚踏式进行冲洗,则能够保证足够的压力推动水箱的水冲入马桶,冲洗效果更好。同时,脚踏式马桶不用手操,只需轻踩踏板即可任意冲水量大小。
“饭前便后要洗手”是很多人在孩童时期就被教育记住的卫生习惯,由于洗手间的卫生质量较差,每次使用之后就要洗手清洁。从卫生角度看,脚踏式马桶盖这种“动脚不动手”的使用方式对杜绝病菌的交叉感染提供了好的方法。
尽管市场上已经出现了相似的脚踏式马桶,有的已经应用于星级宾馆、车、船及一切公共场所及家庭、别墅等卫生间。但是这些马桶都造价高昂,很多享有国家专利,普通人家较少使用,胡月的发明为普通老百姓能够早日使用脚踏式马桶贡献了自己的一份力量。
“磁海”也能泛舟
1992年世界第一艘超导磁流体推进船“大和一号”的试航成功标志着磁流体推进研究进入了一个新阶段。10年之后,宿州市第二中学学生魏帅帅、张轩嫡和陈奇姝创造了一艘属于他们的磁流体推进船,并借此获得2013年省青少年科技创新大赛二等奖。
磁流体推进船就是在有海水的通道内建有一个磁场,这个磁场能对导电的海水产生电磁力作用,使之在通道内运动。借助作用力与反作用力的关系,推动船的前进。实验中,只要能够导电的液体都可以替代海水,推进船可以在任何导电的液体中依靠电磁力来前进。
对物理知识有所了解的人都知道,与传统机械传动类推进器(直升飞机的螺旋桨等)相比较,磁流体推进器的不同点在于前者使用机械动力作为推力而后者使用电磁力。正因为如此,磁流体推进器无须配备螺旋桨桨叶、齿轮传动机构和轴泵等,是一种完全没有机械噪音的安静推进器。磁流体最大的优点就是没有任何机械转动,不用传动轴,理论上动力强劲效率高,可以实现任意位置安装等。
如果能将这些流体船作为现代潜艇的推进器,便从根本上消除了因机械转动而产生的振动、噪音以及功率限制,而能在几乎绝对安静的状态下以极高的航速航行。这种高度战略性的应用是许多国家所致力于研究的前沿科技领域。
通过魏帅帅、张轩嫡和陈奇姝的实验,可以将课堂中所学习到的知识更深化地应用到促进社会发展的方面,正是本次大赛的主旨所在。尽管学生们仅仅掌握的是最基础和最简单的物理知识,要达到专家、学者的知识水平还有很多的路要走,但是这种善于转化的思维方式是值得所有在校学生学习的重要方面。
为大树更好地穿“衣”
在我们居住和生活的城市里,街道两旁的树干常常被刷成白色,不仅远远看上去整齐而又漂亮,更能保温杀菌,利于树木生长。而为树干刷漆,并不像很多人想的那样简单,用普通的刷子刷漆,需要绕着树刷一圈,如果力道把握得不好,就会刷不均匀。为了解决这个问题,亳州市三名中学生发明了高效树漆刷,通过这种刷子,可以原地给树刷上一圈漆,提高了粉刷效率。这项小发明在省青少年科技创新大赛上获一等奖,并将代表我省参加全国青少年科技创新大赛。
获奖发明“高效树漆刷”的创意和设计,是由利辛高级中学学生谢金亮、陆伟、马晨光共同提出和完成的。因为有感于普通刷子刷树漆的不便,三位学生产生了创意,如果将传统的小刷子改成可以整个包围树干的圆形刷,会不会更好?在教师的帮助下,三个小发明家所发明的高效树漆刷设计成圆形,可以扣在树身上,刷子和漆都在里面,一下就可以刷一圈,很高效、便捷。
在比赛前,这项发明已经获亳州市科技比赛一等奖。“这些90后敢于以独特的视角来观察社会、了解社会,精神可嘉。”一位评委这样告诉记者。
谢金亮、陆伟、马晨光能将他们在日常生活中见到的问题思考和分析,是他们能够发明这项获奖作品不可或缺的因素。亳州市科学技术协会副调研员赵传玺表示,青少年科技创新的原始动力就是他们在生活和学习中发现问题,并提出解决问题的办法,这就是创新的原始动力。