簡述植物仿生型空氣凈化器

李 靜，李佳倩，宋志龍，李瀟雨

（山西工學(xué)院，山西 呂梁 032300）

根據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，我國1980年以前環(huán)境污染的主要污染物是由煤炭燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳、一氧化碳等化合物。到了90年代隨著生活條件越來越好，裝修、家裝逐漸增多，出現(xiàn)了甲醛等有害氣體，空氣質(zhì)量明顯出現(xiàn)了下降趨勢，導(dǎo)致人們的身體狀況也隨之出現(xiàn)問題，因此環(huán)境污染成為人們尤其關(guān)注的問題。而空氣凈化器的誕生讓這個問題有了一定的解決方式。在倡導(dǎo)綠色發(fā)展方式和生活方式的同時，如何提高空氣凈化器的功能，使之便捷高效適合大眾，從而引導(dǎo)人們構(gòu)建節(jié)約低碳的生活觀，是值得探究的問題。我們現(xiàn)在研究的植物仿生空氣凈化器的創(chuàng)新設(shè)計理念完全符合國家倡導(dǎo)的綠色環(huán)保要求。

1 植物仿生型空氣凈化器創(chuàng)新設(shè)計分析

現(xiàn)在的凈化器價格昂貴，體型笨重，自身存在污染，不易回收，這些弊端反而為空氣凈化器市場帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。通過市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，價格適中、一機多用，智能方便、移動靈活的空氣凈化器深受消費者的青睞。植物仿生空氣凈化器依照可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計原則，從環(huán)境污染、生活方式和未來發(fā)展的角度重新對產(chǎn)品進行創(chuàng)新設(shè)計。以此來解決價格昂貴、體型笨重、不易回收等方面的弊端，實現(xiàn)產(chǎn)品的回收再循環(huán)和重新利用，為空氣凈化器的設(shè)計指出新的方向，使得人們普遍感受到中國科技力量[1]。

1.1 采用速生可降解的環(huán)保材料

當代空氣凈化器的外殼材料一般采用兩類，其一為ABS和PC塑料材質(zhì)；其二為鍍鋅鋼板金屬殼。外殼材料的主要作用：首先是保護內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)的完整，使自身不易變形氧化腐蝕。其次是因其有可塑性，以確保美觀性。塑料材質(zhì)的優(yōu)勢是方便加工，耐磨不易生銹，但其回收降解性較差，而鍍鋅鋼板較塑料材質(zhì)不易老化更耐用，但造價相對較高，不可再生。

針對以上問題，我們采用了速生可降解可再生的環(huán)保材料，即竹木復(fù)合材料，并在其表面涂層環(huán)氧樹脂以增強耐磨性和美觀性以來延長使用壽命?？諝鈨艋魍庑沃饕詧A柱形來表現(xiàn)產(chǎn)品的曲線美感，為了不缺失現(xiàn)代美感在上部使用了三根金屬條來點綴，會給人帶來舒適的視覺美感，因竹材本身擁有自然的質(zhì)感和紋理，給人帶來融入自然的感覺，引導(dǎo)人們回歸自然，增強綠色消費與環(huán)保的意識。出入風口這塊采用中國傳統(tǒng)的鏤空雕刻技術(shù)以增加美感和實用性，而圖案賦予產(chǎn)品傳統(tǒng)美學(xué)內(nèi)涵[2]。

1.2 產(chǎn)品的內(nèi)部創(chuàng)新

目前，家用級別的空氣凈化器中，沒有一臺設(shè)備可以同時達到節(jié)能低碳和好的凈化性能。市場上的凈化器主要分為兩大類型：機械式和靜電式。機械式的原理：產(chǎn)品通過內(nèi)部大功率風機的運行，使空氣通過若干層過濾網(wǎng)。為了達到最佳的凈化效果，就必須增大風機的工作效率，這樣不僅會產(chǎn)生噪音，而且會使產(chǎn)品成本加大，導(dǎo)致產(chǎn)品成本升高價格也升高。靜電式的原理：通過強電場把顆粒物吸附到過濾網(wǎng)上，這樣就比機械式的過濾效率低，而且會產(chǎn)生大量的臭氧污染環(huán)境。植物仿生技術(shù)可以依靠大自然原始的力量（植物的方法）來凈化空氣，在低碳節(jié)能環(huán)保的基礎(chǔ)上既可以做到降低使用成本又可以消除噪音，還沒有造成環(huán)境污染。植物仿生技術(shù)，是根據(jù)植物呼吸原理光合作用，即吸收二氧化碳呼出氧氣的模式去創(chuàng)新一個智能空氣凈化器。目前，“合成生物學(xué)”仿生技術(shù)已發(fā)展到細胞信號傳導(dǎo)與基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分子的系統(tǒng)水平研究，在光合作用下，類囊體膜為固定二氧化碳提供能量，我們試圖將這種能力直接用于生物催化和合成生物應(yīng)用。我們在以前的基礎(chǔ)上去研發(fā)納米生物產(chǎn)品，研發(fā)出的產(chǎn)品主要有兩類：一類是針對喜歡養(yǎng)植物的人，可以選擇種植植物款，因其在里面加了一款空氣加速器，加速了植物自身的轉(zhuǎn)化效率。另一款是針對沒有充足時間養(yǎng)植物得人可直接選擇植物仿生凈化器[3]。

1.3 外觀的設(shè)計表達

我們通過對產(chǎn)品形態(tài)學(xué)和有機形態(tài)學(xué)的研究，以此對產(chǎn)品的外觀做出了“圓中有方，方中有圓”的設(shè)計，讓整個產(chǎn)品從外觀上帶給人舒適的視覺效應(yīng)。根據(jù)消費者的個人愛好設(shè)置了不同的圖案風口，在頂部還設(shè)計了植物燈，讓植物在沒有陽光情況下也可以進行植物光合作用來進行運轉(zhuǎn)。為了顯示科技的發(fā)展，我們還在頂部設(shè)計了智能顯示屏，可顯示溫度，空氣質(zhì)量等。USB插口就設(shè)置在產(chǎn)品蓋子側(cè)面，內(nèi)部有小型儲能電池，外觀簡約。植物仿生型凈化器不僅為消費者帶來健康的空氣，在一定程度上還可以舒緩緊張的心情，隨即帶來視覺上的舒適感[4]。

1.4 檢測儀分離式設(shè)計

一般凈化器的設(shè)計方式是把空氣檢測裝置置于機器內(nèi)部，數(shù)值的可參考性有限。為了達到更好的檢測結(jié)果，植物仿生型空氣凈化器將檢測裝置與凈化機體分離，既可以根據(jù)有害氣體的含量自動去凈化，也可以讓用戶自行選擇檢測儀位置。我們主要采用了灰塵矩陣式感應(yīng)接收器，工作原理是通過激光束以一定的入射角照射到被測表面，讓產(chǎn)生的反射光束軌跡由矩陣式感應(yīng)器接受，這樣即可得到灰塵的位置，使其去自動清掃，又讓凈化效果達到了最佳狀態(tài)。

1.5 選擇合適的凈化技術(shù)

合適的空氣凈化技術(shù)一直是空氣凈化器這個行業(yè)所研究的問題。自然界將復(fù)雜的生物合成和能量轉(zhuǎn)換任務(wù)整合在葉綠體和線粒體等隔間內(nèi)，葉綠體將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，驅(qū)動二氧化碳固定。我們使用微流體技術(shù)將細胞大小的液滴封裝和操作光合膜來開發(fā)出一種模擬葉綠體。這些液滴可以通過光來激發(fā)酶或酶級聯(lián)，并以多重和實時方式分析它們的催化特性。無機煤向有機物的光合作用轉(zhuǎn)化是一個基本的生物過程，是地球上儲存的大部分能量和生物量的來源。這一過程受空間和時間的控制，并與其他細胞功能高度整合，創(chuàng)建一個連接自然和合成生物世界的人工光合系統(tǒng)。光合作用的原理啟發(fā)了人工系統(tǒng)，這些系統(tǒng)利用光能控制捕獲二氧化碳并將其轉(zhuǎn)化為有用的化合物。我們在以前的基礎(chǔ)上研究了如何將天然合成的生物模塊混合和匹配，從而創(chuàng)造出具有生命體功能的高度集成系統(tǒng)。因此，好的凈化器技術(shù)不單單考慮產(chǎn)品自身的需求，還要考慮實用性、受眾人群、造價，社會需求等一系列問題[5]。

1.6 增設(shè)回收利用設(shè)施

植物仿生型空氣凈化器主要采用易降解速生材料-竹木復(fù)合材料。竹木復(fù)合材料的外觀美觀大方，本身保留了大自然的紋理，讓人感覺更加親近自然；而且其擁有很好的防潮效果，味道清新，有淡淡的竹子清香；并且它的硬度也很高，不易變形，結(jié)合了竹子與木板的優(yōu)勢，擁有較強的耐磨性。我們特意在其外表鍍了一層環(huán)氧樹脂增強其耐磨性和美觀性，也用來延長使用壽命，這樣在以后的回收中會大大降低環(huán)境污染。我們在設(shè)計的時候采用了模塊化設(shè)計，就是為了方便以后單個配件的更換，為消費者節(jié)省資金。同時，在延長產(chǎn)品壽命的同時，還有利于產(chǎn)品分類回收[6]。

2 結(jié)論

隨著科技的發(fā)展，價格適中且靈活便捷的空氣凈化器才是人們需要的產(chǎn)品，同時綠色可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新理念又為空氣凈化器的發(fā)展提供了新方向。本篇文章是對植物仿生型空氣凈化器創(chuàng)新設(shè)計進行分析，希望為有關(guān)人士提供參考，也為國家走綠色可持續(xù)發(fā)展的道路獻出綿薄之力[7]。