用空氣洗手？聽(tīng)起來(lái)是不是有點(diǎn)兒像天方夜譚？還真不是。由清華大學(xué)、浙江大學(xué)等高校學(xué)生組成的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)在博士生李啟章的帶領(lǐng)下，就將這個(gè)看似不可能的夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)啦！他們也憑借此項(xiàng)目，拿下了2017年北京地區(qū)高校大學(xué)生優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)一等獎(jiǎng)。

突發(fā)奇想為節(jié)水用空氣洗手

說(shuō)起來(lái)，“空氣洗手”的創(chuàng)意來(lái)得還真是有些“機(jī)緣巧合”。

大三時(shí)，李啟章報(bào)名參加了“大學(xué)生節(jié)能減排科技競(jìng)賽”。當(dāng)年10月，正是隊(duì)員們?yōu)轫?xiàng)目選題集思廣益的時(shí)候，有一天這群年輕人在食堂吃飯時(shí)，看到身邊有同學(xué)在用水洗手。“用水洗手多浪費(fèi)啊，為什么不用空氣來(lái)洗手呢？”有人開(kāi)啟了腦洞。沒(méi)想到，這個(gè)聽(tīng)上去有點(diǎn)兒不著調(diào)的大膽想法卻得到了大家的一致響應(yīng)。原來(lái)，當(dāng)時(shí)這幾個(gè)能源系的學(xué)生剛學(xué)完一門(mén)叫作《流體力學(xué)》的專(zhuān)業(yè)課程，從理論上來(lái)看，用另外一種流體代替水流來(lái)完成洗手這個(gè)想法完全有可能實(shí)現(xiàn)。

其實(shí)，在此之前，團(tuán)隊(duì)成員們對(duì)于參賽選題已經(jīng)有了一定的想法：比如，有人提出做一個(gè)水上自動(dòng)巡航機(jī)器人，機(jī)器人可以通過(guò)檢測(cè)河道污染物的濃度及濃度梯度，定位污染源并自動(dòng)巡航尋找污染源；也有人提出打造一款藻類(lèi)回收機(jī)，通過(guò)章魚(yú)般的觸角設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)湖面藻類(lèi)污染物的快速收集和處理；還有人提出設(shè)計(jì)一款波浪能的海水淡化裝置，為遠(yuǎn)洋船舶提供海水淡化。這些項(xiàng)目都有著很強(qiáng)的節(jié)能減排背景，也有著很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

經(jīng)過(guò)對(duì)每個(gè)項(xiàng)目的綜合評(píng)估之后，大家還是“忍痛割?lèi)?ài)”選擇了“空氣洗手”?！斑@主要是基于創(chuàng)新性和生活貼合度的考慮?！崩顔⒄赂嬖V記者，與其他項(xiàng)目相比，“空氣洗手”的效果更加明顯和直觀，尤其最開(kāi)始版本的空氣洗手裝置采用重力驅(qū)動(dòng)，當(dāng)使用者站上洗手裝置前約22厘米高的踏板時(shí)，踏板由于人體重力而下沉，通過(guò)滑輪組牽引活塞擠壓空氣獲得高速氣流，令水龍頭噴出霧狀水滴，“不需要額外的能耗，更符合比賽節(jié)能減排的精神。”另外，在隊(duì)員們看來(lái)，“空氣洗手”項(xiàng)目更貼近大家的日常生活，更有利于公眾快速地理解和認(rèn)知。

花費(fèi)兩年做了幾千次實(shí)驗(yàn)

隊(duì)員們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，洗手過(guò)程中，僅有5%的水用于溶解手上的污漬，95%的水都用于沖走污漬。那么，能否用空氣流體替代這些用于沖洗的水呢？對(duì)于隊(duì)員們來(lái)說(shuō)，整個(gè)項(xiàng)目需要解決兩大核心問(wèn)題：一是氣從哪里來(lái)？二是氣和水該怎么混合？相對(duì)應(yīng)地，他們就要設(shè)計(jì)出合理的重力驅(qū)動(dòng)架構(gòu)以及霧化結(jié)構(gòu)。只有這兩個(gè)問(wèn)題解決了，整個(gè)裝置才能實(shí)現(xiàn)良好的霧化效果，從而達(dá)到清洗和節(jié)水的目的。

首先要解決一個(gè)疑問(wèn)，氣水混合的方式是否真的能實(shí)現(xiàn)清洗呢？團(tuán)隊(duì)成員們?cè)O(shè)計(jì)了自己的驗(yàn)證方案，便一頭扎進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室里?！俺松险n、吃飯、睡覺(jué)，其余所有的時(shí)間都在做項(xiàng)目研發(fā)，一整年的時(shí)間都待在了實(shí)驗(yàn)室里?！崩顔⒄禄貞浾f(shuō)，所有的實(shí)驗(yàn)都得他們本人上陣，“大家都是輪流洗手?！贝蠖炖?，受到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的限制，每個(gè)人得自帶熱水，然而水量敵不過(guò)一次次反復(fù)的“折騰”，最后只能冷水上陣。1個(gè)多月的實(shí)驗(yàn)期，通過(guò)檢測(cè)不同工況下不同污漬的清洗效果，團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了這個(gè)方向的可行性。

洗是能洗干凈，但是離他們的理想狀態(tài)還有不少差距。比如，清洗體驗(yàn)就有待完善，不是氣壓太大給手部帶來(lái)疼痛感，就是霧化效果不佳，讓人有水滴直接打在手上的感覺(jué)。這些直觀顯示出來(lái)的問(wèn)題需要對(duì)裝置進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，而關(guān)鍵就在于霧化結(jié)構(gòu)的調(diào)整。

一開(kāi)始，團(tuán)隊(duì)針對(duì)項(xiàng)目所需要的特定使用場(chǎng)景，試圖從市面上選取可行的霧化技術(shù)，不過(guò)后來(lái)發(fā)現(xiàn)，因?yàn)檠b置是在低壓的工況下運(yùn)行，所以對(duì)市面上的霧化結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

對(duì)于空氣洗手裝置而言，整個(gè)裝置核心的霧化模塊有3個(gè)零件，不同零件又有不同的參數(shù)?！办F化效果不好，我們就需要對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，是哪個(gè)參數(shù)出了問(wèn)題，還是氣水混合得不夠充分?！倍鲞@樣的定位，可能意味著幾百甚至上千種組合方案的逐一測(cè)試。其中的一大困擾就是漫長(zhǎng)的工期，一般零件的加工周期就要2個(gè)星期，這樣一來(lái)，產(chǎn)品的優(yōu)化需要大量的時(shí)間成本，“大概也就只有學(xué)生團(tuán)隊(duì)才有這么奢侈的資本，要不然漫長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程很容易讓人看不到盡頭。”最終，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)花了近2年的時(shí)間、做了幾千次實(shí)驗(yàn)，完成了霧化效果的優(yōu)化——高速氣流代替水發(fā)揮清洗過(guò)程的機(jī)械作用帶走污漬，細(xì)密的水霧發(fā)揮溶解作用，兩者協(xié)同完成高效清洗，實(shí)現(xiàn)90%的平均節(jié)水率。

為什么團(tuán)隊(duì)成員在霧化效果上會(huì)這么執(zhí)著呢？原來(lái)，裝置的清洗效果與霧化效果直接相關(guān)，水霧的細(xì)密程度、霧狀的張角、水滴的粒徑等直接決定了清洗的覆蓋面積，從而影響到清洗效果。最終的顯色實(shí)驗(yàn)和細(xì)菌實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，有著良好霧化效果的“空氣洗手”裝置清潔效果明顯優(yōu)于普通水流洗手。

已進(jìn)入市場(chǎng)開(kāi)始試點(diǎn)安裝

目前，“空氣洗手”裝置亮相富士康廠區(qū)，這已經(jīng)是團(tuán)隊(duì)升級(jí)后的第2代產(chǎn)品了。與重力驅(qū)動(dòng)不同的是，新版本的裝置采用了電力驅(qū)動(dòng)，直接通過(guò)電機(jī)將空氣進(jìn)行壓縮。

原來(lái)，團(tuán)隊(duì)成員前期進(jìn)行了充分的市場(chǎng)調(diào)研和實(shí)地采訪，大家普遍反映，洗手之前先站上一個(gè)平臺(tái)來(lái)輔助出水出霧，感覺(jué)比較麻煩，“從國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)來(lái)看，要求大家改變洗手習(xí)慣比較困難”。另外，隨著技術(shù)的改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了低壓狀況下良好霧化效果的呈現(xiàn)。也就是說(shuō)，即使使用電力，整個(gè)裝置也不會(huì)增加太多能耗，反而還能讓公眾使用起來(lái)感覺(jué)更加方便。

在團(tuán)隊(duì)成員看來(lái)，這項(xiàng)享有多項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)未來(lái)有著廣闊的應(yīng)用前景。單就節(jié)水來(lái)說(shuō)，目前市場(chǎng)上的節(jié)水龍頭一般分為感應(yīng)龍頭、延時(shí)龍頭、充氣式龍頭等，其節(jié)水原理均為減少單位面積出水量，但容易導(dǎo)致洗手效果不佳、節(jié)水效果一般，難以從根本上解決水資源浪費(fèi)的問(wèn)題?！拔覀兊脑O(shè)計(jì)采用了流體替代清洗的理念和方式，節(jié)水效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)比之前的節(jié)水技術(shù)要好得多；而且經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和方案設(shè)計(jì)以及后期的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，清洗的效果也比傳統(tǒng)水壓霧化有優(yōu)勢(shì)?！边@群年輕人自信地表示。

2017年6月1日，以“空氣洗手”技術(shù)為支撐的北京沐羽科技公司成立?！翱諝庀词帧碑a(chǎn)品目前已在北京市正式開(kāi)始了試點(diǎn)安裝，大學(xué)生創(chuàng)業(yè)者們希望未來(lái)能將這一技術(shù)拓展于淋浴、洗車(chē)、工業(yè)清洗等多個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)節(jié)水領(lǐng)域的全面突破。