近日，來自科羅拉多州的一名七年級學生因為發(fā)明了一種可以檢測飲用水中鉛含量的低成本3D打印設備而被命名為“美國頂尖的年輕科學家”，并獲得了25000美元的獎金。這名11歲的學生名為Gitanjali Rao。

在得知密歇根州弗林特的水危機之后，Rao受到啟發(fā)創(chuàng)造了這種創(chuàng)新設備，因為水處理效率低下，居民三年來一直沒有安全飲用水，而且許多人暴露在城市供應的鉛含量超標的水中。

“在我了解到弗林特的情況之后，我繼續(xù)研究并在接下來的幾年里繼續(xù)研究，”Rao向CNN解釋說，“然后，我看到我的父母在我們的水中測試鉛，這就是激發(fā)了這個想法的原因。我意識到使用測試條會花費不少努力來獲得準確的結果，我想要做一些改變，不僅是為了我的父母，而且還為了弗林特的居民，還有像弗林特這樣的地方?！?/span>

目前，弗林特水中的鉛含量估計在十億分之397和十億分之13000之間，這被環(huán)保署認為是有害的。事實上，在美國，環(huán)保局已經發(fā)現(xiàn)了超過五千個違反鉛和銅法規(guī)的供水系統(tǒng)。

正如Rao提到的，現(xiàn)在有一種方法可以測試你家里的水的鉛含量，它由一個條狀檢測系統(tǒng)組成。如果在商店購買測試條，成本在15美元到30美元之間，并且能夠檢測各種水污染物（包括鉛）。有關的消費者可以選擇更準確和詳細的實驗室測試，但是這可能花費高達100美元。

Rao的3D打印設備可以提供一個便宜、準確的解決方案。該設備名為“Tethys”，包含嵌入處理器（可通過藍牙向智能手機應用程序發(fā)送信息）的3D打印外殼以及特殊的主導反應原子和碳納米管（據報道可以比現(xiàn)有技術更快地檢測水中的鉛）的微尺度結構。

據這位11歲的發(fā)明人說，當3D打印設備被放置在水中時，特殊的原子通過在納米管的流動中產生一種阻力來檢測鉛分子。Rao解釋說：“電阻的大小與水中鉛的含量成正比。

“處理器包括一個附件，通過藍牙將測量結果發(fā)送到智能手機。我自定義開發(fā)的這款智能手機應用捕獲了這些數據，并在用戶界面上顯示了結果?！彼a充說。

盡管Rao承認實驗室檢測仍然是檢測水污染最準確的方法，但她也相信她的Tethys系統(tǒng)的低成本和易獲得的特性將被證明是更貼合實際的。

她說：“我的解決方案解決了所有上述問題，它使用的是一次性墨盒，成本低至1美元，而且速度快、準確，并且能夠在普通智能手機上顯示鉛污染水平，便于用戶理解并采取適當的行動?！?/span>

據悉，3D打印的Tethys原型制作成本大約為20美元，如果該設備可以批量生產，價格將大大降低。事實上，Rao打算用她的25,000美元的獎金來進一步推進她的水檢測技術。她說：“我希望明年能夠在市場上銷售它，這樣它就能掌握在大家的手中?！?/span>

據悉，Rao將她對Tethys裝置的想法提交給Discovery Education 3M青年科學家挑戰(zhàn)賽，這是一項全國性的中學生科學與工程競賽。她的建議被接受了，并獲得新塑料領域的研究人員Kathleen Shafer的三個月的指導。

這兩個人一起把Tethys從概念上帶到了功能原型，這讓Discovery Education 3M青年科學家挑戰(zhàn)賽的評委感到驚訝，因此Rao被授予最高獎。