近日，來自科羅拉多州的一名七年級(jí)學(xué)生因?yàn)榘l(fā)明了一種可以檢測飲用水中鉛含量的低成本3D打印設(shè)備而被命名為“美國頂尖的年輕科學(xué)家”，并獲得了25000美元的獎(jiǎng)金。這名11歲的學(xué)生名為Gitanjali Rao。

在得知密歇根州弗林特的水危機(jī)之后，Rao受到啟發(fā)創(chuàng)造了這種創(chuàng)新設(shè)備，因?yàn)樗幚硇实拖拢用袢陙硪恢睕]有安全飲用水，而且許多人暴露在城市供應(yīng)的鉛含量超標(biāo)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(gè)想法的原因。我意識(shí)到使用測試條會(huì)花費(fèi)不少努力來獲得準(zhǔn)確的結(jié)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。”

目前，弗林特水中的鉛含量估計(jì)在十億分之397和十億分之13000之間，這被環(huán)保署認(rèn)為是有害的。事實(shí)上，在美國，環(huán)保局已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過五千個(gè)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(gè)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(guān)的消費(fèi)者可以選擇更準(zhǔn)確和詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)室測試，但是這可能花費(fèi)高達(dá)100美元。

Rao的3D打印設(shè)備可以提供一個(gè)便宜、準(zhǔn)確的解決方案。該設(shè)備名為“Tethys”，包含嵌入處理器（可通過藍(lán)牙向智能手機(jī)應(yīng)用程序發(fā)送信息）的3D打印外殼以及特殊的主導(dǎo)反應(yīng)原子和碳納米管（據(jù)報(bào)道可以比現(xiàn)有技術(shù)更快地檢測水中的鉛）的微尺度結(jié)構(gòu)。

據(jù)這位11歲的發(fā)明人說，當(dāng)3D打印設(shè)備被放置在水中時(shí)，特殊的原子通過在納米管的流動(dòng)中產(chǎn)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(gè)附件，通過藍(lán)牙將測量結(jié)果發(fā)送到智能手機(jī)。我自定義開發(fā)的這款智能手機(jī)應(yīng)用捕獲了這些數(shù)據(jù)，并在用戶界面上顯示了結(jié)果?！彼a(bǔ)充說。

盡管Rao承認(rèn)實(shí)驗(yàn)室檢測仍然是檢測水污染最準(zhǔn)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(shí)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(zhǔn)確，并且能夠在普通智能手機(jī)上顯示鉛污染水平，便于用戶理解并采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)?！?/span>

據(jù)悉，3D打印的Tethys原型制作成本大約為20美元，如果該設(shè)備可以批量生產(chǎn)，價(jià)格將大大降低。事實(shí)上，Rao打算用她的25,000美元的獎(jiǎng)金來進(jìn)一步推進(jìn)她的水檢測技術(shù)。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。”

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

這兩個(gè)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(xué)家挑戰(zhàn)賽的評(píng)委感到驚訝，因此Rao被授予最高獎(jiǎng)。