美國11歲小女孩開發(fā)出能夠檢測水中鉛含量的3D打印設(shè)備

dy1993   2017-12-01 13:51:42

近日,來自科羅拉多州的一名七年級學(xué)生因為發(fā)明了一種可以檢測飲用水中鉛含量的低成本3D打印設(shè)備而被命名為“美國頂尖的年輕科學(xué)家”,并獲得了25000美元的獎金。這名11歲的學(xué)生名為Gitanjali Rao。

在得知密歇根州弗林特的水危機(jī)之后,Rao受到啟發(fā)創(chuàng)造了這種創(chuàng)新設(shè)備,因為水處理效率低下,居民三年來一直沒有安全飲用水,而且許多人暴露在城市供應(yīng)的鉛含量超標(biāo)的水中。

“在我了解到弗林特的情況之后,我繼續(xù)研究并在接下來的幾年里繼續(xù)研究,”Rao向CNN解釋說,“然后,我看到我的父母在我們的水中測試鉛,這就是激發(fā)了這個想法的原因。我意識到使用測試條會花費(fèi)不少努力來獲得準(zhǔn)確的結(jié)果,我想要做一些改變,不僅是為了我的父母,而且還為了弗林特的居民,還有像弗林特這樣的地方?!?/span>

目前,弗林特水中的鉛含量估計在十億分之397和十億分之13000之間,這被環(huán)保署認(rèn)為是有害的。事實上,在美國,環(huán)保局已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過五千個違反鉛和銅法規(guī)的供水系統(tǒng)。

正如Rao提到的,現(xiàn)在有一種方法可以測試你家里的水的鉛含量,它由一個條狀檢測系統(tǒng)組成。如果在商店購買測試條,成本在15美元到30美元之間,并且能夠檢測各種水污染物(包括鉛)。有關(guān)的消費(fèi)者可以選擇更準(zhǔn)確和詳細(xì)的實驗室測試,但是這可能花費(fèi)高達(dá)100美元。

Rao的3D打印設(shè)備可以提供一個便宜、準(zhǔn)確的解決方案。該設(shè)備名為“Tethys”,包含嵌入處理器(可通過藍(lán)牙向智能手機(jī)應(yīng)用程序發(fā)送信息)的3D打印外殼以及特殊的主導(dǎo)反應(yīng)原子和碳納米管(據(jù)報道可以比現(xiàn)有技術(shù)更快地檢測水中的鉛)的微尺度結(jié)構(gòu)。

據(jù)這位11歲的發(fā)明人說,當(dāng)3D打印設(shè)備被放置在水中時,特殊的原子通過在納米管的流動中產(chǎn)生一種阻力來檢測鉛分子。Rao解釋說:“電阻的大小與水中鉛的含量成正比。

“處理器包括一個附件,通過藍(lán)牙將測量結(jié)果發(fā)送到智能手機(jī)。我自定義開發(fā)的這款智能手機(jī)應(yīng)用捕獲了這些數(shù)據(jù),并在用戶界面上顯示了結(jié)果?!彼a(bǔ)充說。

盡管Rao承認(rèn)實驗室檢測仍然是檢測水污染最準(zhǔn)確的方法,但她也相信她的Tethys系統(tǒng)的低成本和易獲得的特性將被證明是更貼合實際的。

她說:“我的解決方案解決了所有上述問題,它使用的是一次性墨盒,成本低至1美元,而且速度快、準(zhǔn)確,并且能夠在普通智能手機(jī)上顯示鉛污染水平,便于用戶理解并采取適當(dāng)?shù)男袆??!?/span>

據(jù)悉,3D打印的Tethys原型制作成本大約為20美元,如果該設(shè)備可以批量生產(chǎn),價格將大大降低。事實上,Rao打算用她的25,000美元的獎金來進(jìn)一步推進(jìn)她的水檢測技術(shù)。她說:“我希望明年能夠在市場上銷售它,這樣它就能掌握在大家的手中?!?/span>

據(jù)悉,Rao將她對Tethys裝置的想法提交給Discovery Education 3M青年科學(xué)家挑戰(zhàn)賽,這是一項全國性的中學(xué)生科學(xué)與工程競賽。她的建議被接受了,并獲得新塑料領(lǐng)域的研究人員Kathleen Shafer的三個月的指導(dǎo)。

這兩個人一起把Tethys從概念上帶到了功能原型,這讓Discovery Education 3M青年科學(xué)家挑戰(zhàn)賽的評委感到驚訝,因此Rao被授予最高獎。


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