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日本3名女子高中生发明戴在额头上的“节能空调”!

 据日本高中新闻报道,静冈北高中的科学部社团的3人小组正在挑战节能性能强,可安装在额头和头上的空调的开发。研究成果得到认可,5月将作为日本代表参加科学研究的国际大会。

通过科学部的社团活动开发“节能空调”

竹下、古井咲良和佐藤茉爱沙这三名同学的目标是,利用产业界尚难以应用的“低温废热”,开发可安装在头部和额头上的“节能空调”。从2024年4月开始,每周一至周四的放学后和周六全天(8小时)都全身心投入研究。

中间的竹下同学,头上佩戴的是正是在开发中的“节能空调”

通过重复实验提高冷却效果

电流通过的话,电子零件(perche元件)的一面会发热,另一面则变冷,非常不可思议。“perche元件”。将2枚perche元件重叠配置,在其中一枚施加电力,另一枚就会发电,提高冷却效果。如果能充分利用这种结构,就能生产出小型且比以往更节能的冷却装置。

解决问题关键是十水合硫酸钠。它具有在33.4度附近将状态从固体转变为液体的性质,在该温度范围内最有效地实现perche元件的冷却和发电。如果能很好地利用固体和液体的密度差,就能减少电力损耗,制造出更紧凑的装置。

*注:Perche元件‌是一种用于温差发电的电子元件,主要用于将热能直接转化为电能。温差发电的基本原理是利用塞贝克效应,即当两种不同导体连接在一起,并在它们之间形成温度差时,会在开路两端产生电动势,从而产生电流‌。

发挥擅长领域,分担研究任务

组队的契机是社团活动中进行的perche元件发电实验。社员中有3人同时对perche元件产生兴趣,并开始真正的研究。在研究中,利用各自擅长的领域进行分工。竹下同学负责从实验结果中考察原理和结构。古井同学负责数据处理,把结果整理成excel表格,让图表更容易看懂。佐藤同学则负责实验设置的搭建。

他们在温度管理上遇到很大挑战。为了不让热量流失而堵住装置的缝隙,追求不易受室温变化影响的结构。每一次实验前都要仔细检查温度和设置的状态。

团队沟通必不可少

3人不仅在实验上花费精力,在团队运营上更是下足功夫。每次实验准备和收拾的时候,都会彼此间说“谢谢”“对不起”。重视礼貌,保持了愉快的气氛。休息和坐车时也时常讨论实验内容,有效地利用了时间。

乐趣所在:条件不同结果也不同

在进行研究的过程中,团队全员都觉得有趣的是“只要稍微改变条件,结果就会发生很大的变化”。讨论理由的时间是最有趣的。

在高中生、高专生的研究成果竞赛JSEC 2024(第22届高中生、高专生科学技术挑战)中获得特别赞助社奖。并将作为ISEF(国际学生科学技术博览会)的日本代表,5月将被派往美国俄亥俄州。

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