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学生研究团队用Melt Mat加速积雪融化

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在温暖而阳光充足的天气回归之后,暴风雪经常会留下几天 - 有时是几周 - 的提醒。Snowbanks通常由雪犁在清除主要道路时形成,可以在停车场,人行道和车道上逗留,即使温度上升到远高于冰点。

新雪的高反射表面是这种现象的罪魁祸首,大大减少了太阳热量产生的任何潜在融化效应。寒冷地区的城市通常采用积极的方法去除雪堆,例如将雪拖到处置场地或使用燃气加热器。这些努力可以在每个城市的2500万美元到1.25亿美元的范围内实现年度账单,使除雪成为一个长期存在的问题。

弗吉尼亚理工大学的一个学生研究团队已经发现了这个解决方案,既可以帮助那些希望节省数百万美元的城市,也可以帮助那些希望避免雪铲任务的房主:Melt Mat。

Melt Mat是工程学院生物医学工程和力学系的高级设计团队的产品,是一种热吸收性毯子,由薄薄的铝板制成,喷涂有超平的黑色涂料。当覆盖在雪上时,熔化垫将熔化时间增加三倍,所有这些都没有任何努力或能量输入。

学生的Melt Mat设计,制作和测试研究的结果最近发表在Langmuir杂志上。学生们还通过Virginia Tech Intellectual Properties获得了Melt Mat的临时专利。

“热吸收毯的想法很新颖,但也非常实用,”生物医学工程和机械师助理教授兼团队指导顾问Jonathan Boreyko说。“出于新奇的考虑,团队确实需要出版期刊。出于实用的考虑,我们申请了专利。”

“他们最终得到了两者,”Boreyko说。“我为他们感到骄傲。”

作为工程科学和力学本科课程的标志,高级设计团队在学生大三的春天形成。在此期间,计划的教职员工轮流参观初级班级,以便为高级项目提出自己的想法。在选择一个想法后,团队成员沉浸在设计项目中直到毕业 - 有时更长 - 目的是与他们的教师顾问一起进行研究和设计产品。

“一般来说,积雪反射了大约四分之三的太阳辐射回到空中,所以太阳真的很难融化雪堆,”Boreyko说。“即使温度高于冰点且太阳已经消失,雪的表面也会立即反弹大部分的热量。这是我们在这里要解决的根本问题。”

2016年春天,Boreyko提出了一个热吸收毯的想法,它不仅可以吸收太阳的热量,还可以将热量传递到毯子的表面,加速融雪时间。在选择Boreyko的想法作为他们项目的重点后,团队开始设计,构建和试验几个比例模型,其中一个模型将在一年多后成为Melt Mat。

Melt Mat的简单,无源设计意味着它的制造成本更低,是重复使用的理想选择。其耐用的结构还可以防止熔体垫随着时间的推移而降级,这是在其他被动除雪方法中观察到的问题,例如在雪堆上散布大量烟灰颗粒以获得类似的效果。由于熔体垫不依赖于防冻剂或其他可能流入地下水的化学物质,因此其使用对环境没有不利影响。

随着各种应用 - 包括住宅车道和人行道,停车场和运动场 - 一些设计团队成员探索了创办公司制造,营销和销售Melt Mat的可能性。但现在,凭借其临时专利,该团队希望找到一家可能有兴趣致力于完整专利的成熟公司,这可能允许许可协议使用Melt Mat的技术。

“当我们的高级设计课程结束时,我们觉得我们真的很喜欢,”高级设计团队成员,该研究的共同作者之一Sarah Wray说。“我们决定进一步推动自己。”

运气好的话,Melt Mat可能会来到你附近的商店。


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