霧霾清新傘

孫可馨

近年來，霧霾頻發，嚴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，常常會感到呼吸困難。

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

除了防霧霾口罩外，各類空氣凈化裝置也不斷涌現。空氣凈化器能產生大量負離子、臭氧和高壓靜電場，對浮游霉菌、病毒等有害物質進行包圍分解，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、調查研究

分析調查問卷結果發現，霧霾對人體造成的危害是大家最擔心的問題。可見人們對空氣凈化類產品有強烈的需求。

利用課余時間調查各大市場的空氣凈化裝置，發現大多數都是家居或車載使用，不方便攜帶，而市面上還沒有可隨身攜帶的移動型空氣凈化裝置出現。

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

基于空氣凈化原理的“防霧霾傘”的創意就在心里生根發芽了。

二、構思設計

經過反復琢磨，我決定制作霧霾清新傘。空氣凈化裝置采用兩層過濾裝置，外層用無紡布作為濾料去除大顆粒有害物質，內層用活性炭纖維去除小顆粒粉塵。空氣先后通過拆卸、安裝方便的無紡布和活性炭纖維過濾層，過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，不影響傘的正常使用。外殼采用亞克力板制作，透明美觀，可直觀顯示空氣質量參數。

三、模型制作

所需的材料有普通雨傘、空氣凈化裝置外殼、風機、負離子發生器、空氣質量檢測器等。

將亞克力材料截取合適的長度，做成圓柱形，并在內部制作一個小套筒，安裝在傘柄上。內、外筒之間隔開，分別安裝空氣過濾裝置、兩個風機、霧霾傳感器和霧霾檢測顯示裝置，并在一側用電鉆打孔，在與風機旋轉方向一致的位置上打出風口。

將兩層擋板疊在一起做成空氣過濾網，并固定在進風口后方。將進風口和空氣過濾網密封，確保空氣從過濾網經過，徹底凈化空氣。

把兩個風機固定在出風口前方，使空氣經過過濾網后從風機送出，將污濁的空氣變清新。將負離子發生器固定在風機口，通過電離空氣產生負離子，在經過風機后被負離子發送到出風口，徹底凈化空氣。

密封空氣凈化裝置后，把空氣質量檢測器固定在凈化裝置劃定的內部空間，并將開關放置在裝置外部密封，以便操作，同時防止空氣泄漏。顯示屏靠近亞克力外殼，方便實時觀測空氣質量、溫度、濕度等。

把空氣凈化裝置的內筒套在傘柄上，傘柄上的開關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，使用者可方便觀測空氣質量參數。出風口靠近人體面部，使人們能呼吸到清新的空氣。

四、方案優化

1.把進風口設計為蜂窩狀六邊形結構，增加空氣吸入量。

2.對總體結構進行整體設計，通過激光切割機的加工，實現精確構架，將裝置分為空氣過濾區、電子控制區和霧霾檢測顯示區。

3.采用雙渦輪風扇使風量疊加，出風口采用小圓孔結構，增加進風口和出風口壓差，提升過濾效果。

裝置安裝完成后，我在室外進行了實驗。在霧霾較重的天氣下，測得進風口處的PM2.5為189，出風口處的PM2.5為78，達到了凈化空氣的目的。

五、未來改進

1. 集成化設計。把空氣凈化裝置和傘融為一體，將空氣過濾網、負離子發生器以及風機等都安裝在傘柄內部，使傘柄變成空氣凈化裝置，方便使用。

2.提高過濾效率。提高風機功率，增加新型光觸媒技術，提升過濾效果，使空氣凈化更徹底。增加傳感器，同時能顯示過濾前和過濾后的PM2.5和空氣質量指數。

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