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[中國(guó)化工報(bào)]創(chuàng)新跑出加速度——南京工業(yè)大學(xué)勇奪第四屆中國(guó)大學(xué)生Chem-E-Car一等獎(jiǎng)側(cè)記
時(shí)間：2020-12-08
來(lái)源：
作者：朱琳
攝影： 編輯：趙蕾
“目標(biāo)13米，不能多也不能少?！标?duì)員們心中默念著，精確的計(jì)算、精準(zhǔn)的稱(chēng)量、定量的反應(yīng)、精密的運(yùn)轉(zhuǎn)，由化學(xué)能驅(qū)動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)控制的小車(chē)穩(wěn)穩(wěn)地停在了離終點(diǎn)線(xiàn)5厘米處。第四屆中國(guó)大學(xué)生Chem-E-Car線(xiàn)上競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)傳來(lái)南京工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院Sailing隊(duì)全體隊(duì)員的歡呼聲，他們將最終成績(jī)鎖定在并列第一，斬獲性能競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。
起跑：答不完的賽題
Chem-E-Car競(jìng)賽是美國(guó)化學(xué)工程師學(xué)會(huì)面向世界大學(xué)生所組織開(kāi)展的一項(xiàng)運(yùn)用化學(xué)工程原理和技術(shù)的競(jìng)賽。比賽要求參賽者綜合考慮能源、環(huán)境、安全等多種因素，進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，制造出小車(chē)模型。在比賽開(kāi)始前一小時(shí)告知小車(chē)的載重量和確切的行駛距離后，參賽隊(duì)伍需設(shè)計(jì)合理的化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)用量，使小車(chē)行駛一定距離后自動(dòng)停止，停在最靠近終線(xiàn)的小車(chē)獲得勝利。
小車(chē)如何跑起來(lái)?小車(chē)如何跑到給定的距離后精確地停下來(lái)?小車(chē)行駛過(guò)程中如何避免污染?這一道道難題擺在Sailing隊(duì)的面前?！拔耶?dāng)時(shí)問(wèn)他們準(zhǔn)備怎么辦?他們毫不猶豫地回答，要做得不一樣，要?jiǎng)?chuàng)新。”Sailing隊(duì)指導(dǎo)教師、南工大化工學(xué)院楊廣明老師為隊(duì)員們點(diǎn)贊。
加速：剎不住的創(chuàng)新
在2月出爐的設(shè)計(jì)方案中，控制組的同學(xué)們把利用蔗糖旋光效應(yīng)和過(guò)氧化氫反應(yīng)的控制方案擺到了組會(huì)上，動(dòng)力組和設(shè)計(jì)組的組員們眼前為之一亮。
“蔗糖具有旋光性，當(dāng)偏振光通過(guò)蔗糖溶液時(shí)，不同顏色的光旋光度不同?！笨刂平M組長(zhǎng)高建紅解釋道，“為使蔗糖溶液能自覺(jué)實(shí)現(xiàn)高度變化，我們?cè)诜桨钢屑尤肓诉^(guò)氧化氫反應(yīng)過(guò)程，反應(yīng)生成的氧氣施加壓力，使蔗糖溶液高度不斷下降。這樣，偏振光通過(guò)水位變化的蔗糖溶液時(shí)，不同的旋光度會(huì)使光從藍(lán)色變成紫色，再通過(guò)攝像頭傳到樹(shù)莓派，樹(shù)莓派檢測(cè)到特定顏色后，繼電器切斷電路，縮短控制時(shí)間?！?/p>
其實(shí)，在最終的控制方案出爐之前，控制組的同學(xué)們嘗試過(guò)五六種可以變色的反應(yīng)過(guò)程，如甲基藍(lán)的光致變反應(yīng)、靛藍(lán)胭脂紅的還原變色反應(yīng)、茶水變色反應(yīng)等。
沖刺：打不死的“小強(qiáng)”
比賽要求小車(chē)不僅要跑得準(zhǔn)，更要跑得穩(wěn)，電池的設(shè)計(jì)與使用成了關(guān)鍵。動(dòng)力組組長(zhǎng)徐輔卿看上了團(tuán)隊(duì)成員剛完成的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目成果——氮摻雜鐵鈷碳催化劑。項(xiàng)目成果顯示，添加這種催化劑的電池性能比一般商用電池高50%~80%。
興致滿(mǎn)滿(mǎn)的動(dòng)力組一開(kāi)始就遭遇了“滑鐵盧”：第一次燒斷了線(xiàn)路、第二次氧化了、第三次跑不起來(lái)……經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的反復(fù)嘗試后，他們不得不轉(zhuǎn)用常見(jiàn)的碳錳催化劑。新的催化劑就要到貨，徐輔卿還是不甘心，他和組員們連夜把原先的電池掀了個(gè)底朝天，所有零部件全部換成新的，載著一身“新裝”的小車(chē)突然開(kāi)動(dòng)了。
徐輔卿和隊(duì)員們?cè)?6次蹲守在燒制催化劑的儀器旁，一守就是8~10小時(shí)，就為了制成這寶貴的9塊電池。他們的堅(jiān)守有了最好的回應(yīng)，氮摻雜鐵鈷碳催化劑極其頑固的附著，成為這次比賽經(jīng)驗(yàn)分享環(huán)節(jié)大家最關(guān)注的焦點(diǎn)之一。
“Chem-E-Car競(jìng)賽考察得比較全面，有化工工程、化學(xué)、機(jī)械、電子、物理等各個(gè)學(xué)科，是理論知識(shí)和動(dòng)手能力的高度結(jié)合?！蹦瞎ご蠡W(xué)院院長(zhǎng)范益群教授說(shuō)，“學(xué)化工的學(xué)生未來(lái)要去化工廠(chǎng)，或者參與汽車(chē)和手機(jī)的制作過(guò)程，需要既掌握客觀(guān)知識(shí)，又掌握工程實(shí)踐能力，還需要有過(guò)硬的心理品質(zhì)，比賽的目的跟我們培養(yǎng)學(xué)生的初衷如出一轍?！?/p>
2020年12月7日《中國(guó)化工報(bào)》第2B版：http://124.207.49.121/pc/page.do?pageId=220491&pId=1035
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