雾霾清新伞

孙可馨

近年来，雾霾频发，严重影响了人们的日常生活。每次出门前，妈妈总要提醒我戴上口罩，但不是所有的口罩都能有效隔离雾霾，而且戴上口罩后，常常会感到呼吸困难。

各类口罩中，过滤效果较明显的是一次性医用护理口罩，PM2.5过滤率为47.1%，人们常用的棉布口罩PM2.5过滤率只有17.3%，9M雾霾神器口罩的过滤效果最好，PM2.5过滤率可达76.5%。

除了防雾霾口罩外，各类空气净化装置也不断涌现。空气净化器能产生大量负离子、臭氧和高压静电场，对浮游霉菌、病毒等有害物质进行包围分解，有效净化空气。

但几乎所有的空气净化器都只能放在固定位置使用，不能随身携带。所以，我想研制一种携带方便、能有效净化空气的装置。

一、调查研究

分析调查问卷结果发现，雾霾对人体造成的危害是大家最担心的问题。可见人们对空气净化类产品有强烈的需求。

利用课余时间调查各大市场的空气净化装置，发现大多数都是家居或车载使用，不方便携带，而市面上还没有可随身携带的移动型空气净化装置出现。

我想起老师曾在课堂上提到过空气雨伞的案例。如果空气在一定的动力下可形成伞状空气膜隔离雨水，那么在一定条件下应该也可隔离雾霾。

基于空气净化原理的“防雾霾伞”的创意就在心里生根发芽了。

二、构思设计

经过反复琢磨，我决定制作雾霾清新伞。空气净化装置采用两层过滤装置，外层用无纺布作为滤料去除大颗粒有害物质，内层用活性炭纤维去除小颗粒粉尘。空气先后通过拆卸、安装方便的无纺布和活性炭纤维过滤层，过滤掉粒径不同的固体颗粒污染物。

空气净化装置被固定在伞柄上，能跟随伞柄上下移动，不影响伞的正常使用。外壳采用亚克力板制作，透明美观，可直观显示空气质量参数。

三、模型制作

所需的材料有普通雨伞、空气净化装置外壳、风机、负离子发生器、空气质量检测器等。

将亚克力材料截取合适的长度，做成圆柱形，并在内部制作一个小套筒，安装在伞柄上。内、外筒之间隔开，分别安装空气过滤装置、两个风机、雾霾传感器和雾霾检测显示装置，并在一侧用电钻打孔，在与风机旋转方向一致的位置上打出风口。

将两层挡板叠在一起做成空气过滤网，并固定在进风口后方。将进风口和空气过滤网密封，确保空气从过滤网经过，彻底净化空气。

把两个风机固定在出风口前方，使空气经过过滤网后从风机送出，将污浊的空气变清新。将负离子发生器固定在风机口，通过电离空气产生负离子，在经过风机后被负离子发送到出风口，彻底净化空气。

密封空气净化装置后，把空气质量检测器固定在净化装置划定的内部空间，并将开关放置在装置外部密封，以便操作，同时防止空气泄漏。显示屏靠近亚克力外壳，方便实时观测空气质量、温度、湿度等。

把空气净化装置的内筒套在伞柄上，伞柄上的开关依然能控制伞的开闭，使空气净化装置能跟随伞柄上下移动，使用者可方便观测空气质量参数。出风口靠近人体面部，使人们能呼吸到清新的空气。

四、方案优化

1.把进风口设计为蜂窝状六边形结构，增加空气吸入量。

2.对总体结构进行整体设计，通过激光切割机的加工，实现精确构架，将装置分为空气过滤区、电子控制区和雾霾检测显示区。

3.采用双涡轮风扇使风量叠加，出风口采用小圆孔结构，增加进风口和出风口压差，提升过滤效果。

装置安装完成后，我在室外进行了实验。在雾霾较重的天气下，测得进风口处的PM2.5为189，出风口处的PM2.5为78，达到了净化空气的目的。

五、未来改进

1. 集成化设计。把空气净化装置和伞融为一体，将空气过滤网、负离子发生器以及风机等都安装在伞柄内部，使伞柄变成空气净化装置，方便使用。

2.提高过滤效率。提高风机功率，增加新型光触媒技术，提升过滤效果，使空气净化更彻底。增加传感器，同时能显示过滤前和过滤后的PM2.5和空气质量指数。

3.增加照明和警示功能。由于雾霾天气能见度低，在伞下安装高亮度发光二极管，既能照明又能起到警示作用。（指导老师：杨 艳）