松果分享35 | 可接触式大气放电低温等离子体消毒装置

文摘   2022-07-27 15:26  

今天我们松果分享的的作品是《可接触式大气放电低温等离子体消毒装置》,它是来自于嘉定区实验小学北水湾分校张吴筠小朋友的作品。

她是这样的一个小姑娘,她落落大方地跟大家介绍自己的创新成果,她的研究成果《可接触式大气放电低温等离子体消毒装置》获得了第37届上海市青少年科创大赛青少年科技创新成果一等奖。让我们一起来了解一下她和她的作品吧。

自我介绍


嗨,大家好,我是嘉定区实验小学北水湾分校三(6)班的张吴筠,我是一个善于观察、酷爱阅读、乐于探索的女孩。《小阿加莎》、《七个小神探》、《福尔摩斯》是她的最爱,我常常和这些小侦探们一起深入一个个玄妙的案件,去发现一杯咖啡、 一把小刀、一个戒指中藏着的秘密。《我的好奇心橱柜》、《我祖上的怪亲戚——灭绝与进化的动物图鉴》带着她我去认识大自然馈赠给人类的神奇礼物。《武侠物理》《武侠化学》让我在侠客的刀光剑影中发现蕴含在生活中的科学奥秘。


我的作品


我先给大家介绍一下本次的科创作品——可接触式大气放电低温等离子体消毒装置吧!名字听起来有点复杂,没关系,看了我的介绍视频,你会很快地认识它哦!

探索过程


(一)善于观察--发现生活中的问题

自从2020年初,疫情肆虐,我们进校园也就多了测温、手部消毒这样的程序。某一天早晨,我像往常一样来到学校,发现手部消毒处排了很长的队,原来是酒精喷雾式的手部消毒机坏了一台,酒精都已经从消毒机里漏了出来,在地面上形成一小片“汪洋”。另外一台反应也不是很灵敏了,手放上去好长时间才出酒精喷雾。只见一位同学在耳边说了声:“老师,我的手对酒精过敏。”话音刚落,那位同学已经跑向了教室,留下了我稍有羡慕的眼神。回到班级,我就想:如果有更方便的不是采用酒精这种液体的消毒装置,该有多好。

(二)勤于思考--从阅读中提出设想

在一次阅读中,我读到了这样一句话“雷电过后空气总是特别清新”,我就开始疑惑:为什么会有这种效果?雷电里有什么特殊的物质吗?在爸爸的帮助下,我查阅了很多资料,认识到原来是雷电在空气中会可以产生“等离子体”,其具有消菌杀毒的作用。那我们是不是可以通过制造“人造闪电”装置,让它电击空气产生等离子体,来帮助我们消菌杀毒呢?


(三)乐于探索--不断尝试解决问题

有了初步的设想之后,我就进入了如何制造“人造闪电”的研究中。在一番查阅资料以及拆卸了爸爸的带闪电的音乐播放器后,我找到了答案:特斯拉线圈高压放电就是一种人造闪电。可是,新的问题又产生了:这样的人造闪电太厉害了,电流很大、温度很高,不能靠近人体,有没有什么办法让这个闪电变得温和一点,让它可以接触人体表面,进行杀毒。就这样,我又进入了新一轮的文献资料阅读中,了解到介质能阻挡放电,让闪电变得更加温和。接下来,就是购买各种配件,尝试各种方案,最终确定用单个柱状电极、陶瓷介质、零电压开关电源配合特斯拉线圈可实现稳定大气环境下放电产生低温等离子体。就这样,第一代产品也就应运而生。

但是,在后期利用第一代产品进行手部放电测试时,发现经常手还没有触摸到电极陶瓷介质表面时候,电极表面突然对手部进行弧光放电,电击产生不适。经调研后,又加装了放电保护模块,这样手部就不会被电击了。在使用过程中,我还发现第一代产品体积有点大,不够便携。于是,我们研发了第二代装置,在保证消毒效果的前提下,第二代产品的易用性、安全性和便携性都有所提升。除此之外,在第二代产品中我们也加了功率控制的无极调档,可以实现人体各个部位,包括手部、脸部或者身体其它部位的消毒。

实验掠影


当我兴致冲冲地让妈妈将我的项目拿给自然老师戴老师看时,戴老师提出了问题:你这样的装置真的可以杀菌吗?是不是可以设计一个实验来证明呢?是的,就这样,我又进入了新一轮实验研究:灭菌效果测试。
既然要灭菌,那么得先培养细菌。通过搜索文献,我了解到细菌的培养方法之后,就在网上买了生物细菌实验套装,根据说明书制作好了细菌的食物——营养琼脂。在老师的帮助下,我联系自然课上学到的对比实验的设计,我想到了:要想知道装置的灭菌效果,只需要对同一个菌落部分使用装置灭菌即可。根据我的实验设计,我用洁净棉签沾上事先准备好的细菌菌种,在培养皿中的琼脂上写上A字,20~30摄氏度环境下培养24小时;然后,使用我的二代装置的棒端,对培养皿中A字顶端的细菌,来回消杀40秒钟;最后,继续培养24小时。最终我发现A字其它部分细菌长得更多,而顶端细菌,没有再长出来了,也就是这部分的细菌已经被消杀干净了。


素材来源:嘉定区实验小学北水湾分校

指导教师:戴冬琴

编辑:胡咪

自然之嘉


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