新型塑料瓶研发方案华.doc

新型塑料瓶研发方案华中科技大学文华研发团队：郑盼 彭汉 杨洋 学 院目录一、 产品概况.二、 思想来源.三、 设计原理.四、 设计要求.五、 市场调研.六、 未来前景.设计目的：科学节能,大有技巧,全民减排,贡献不小.让我们每一个公民行动起来,从我做起,从点滴着手,从现在做起,从身边做起,积极参与节能减排,为实现国家的节能减排目标做出自己的贡献,共同创造更加节约,更加洁净,更加文明的可持续的美好生活.一、开发构思： 随着人们生活水平的提高，对生活的质量有了新的要求，他们不再满足于吃饱喝足、不再满足丰盛、甚至追求起了奢侈的生活，于是信手拈来便成了一种习惯，随手一扔便也就成了一种时尚。我们中国说起来算是地大物博，由于人口众多，所以人均占有量就非常的少了。设想，无论是什么东西，只要我们全中国所有的人民每人每天都节约一点东西，日积月累那将是一笔可观的数字。想象，可能目前只能还是一个想象。既然我们不能够做到节约，但是我们可以做到充分的利用。世界现在缺乏的不仅仅只是石油，淡水资源也非常的匮乏，有的国家甚至专门派军舰去极端地区拉冰来解决饮水问题，我们国家虽然还没有到这种地步，但是我们还是要居安思危、饮水思源啊！ 如今的人们生活节奏加快了，人们便不再自带水瓶什么的，而是赶最为方便的矿泉水，然后喝完酒随处扔了。每次我看到随处可见的矿泉水瓶时都会不禁的感慨道：“每个矿泉水瓶里面或多或少都还剩下一些水，如果将他们全部收集起来那将是一比多么可观的数字啊，于是又想到要是要是能够把每个瓶里面的水都收集起来或者人们喝水的时候能将它们和干净一点该有多好。由于我们通常用的塑料瓶有粘性，想把塑料瓶里面的水一下子喝完那是不可能的，怎么样才能做到水不与瓶粘住呢？2、 思想来源 为什么雨打荷叶叶不湿?雨水打在荷叶上面，水呈现粒状而且能带走荷叶上的灰尘，这到底是怎么一回事？如果我们把每个塑料瓶内表面加上一层像荷叶表面一样的物质，那每个塑料瓶里面的水不就能够充分利用了吗。3、 设计原理塑料瓶内表面加上一层像荷叶表面一样的物质，经过查询我们了解到荷叶之所以有如此强的疏水性是因为荷叶是一种类似于海绵或是鸟巢的孔状组织，空气填充在列隙中，从而防止水吸附于叶面。研究人员测定了水在人的皮肤、水鸟羽毛上的接触角，皮肤为90度，水鸟羽毛和荷叶与水珠的接触角分别为150度和170度，后来，研究人员在溶剂中溶解聚丙烯，获得了这种应用塑料的普通液体，再加入一种凝结剂制成涂料，把它涂在玻璃片上，在一个真空烤箱中使溶剂蒸发，得到一种多孔的凝胶层。当研究人员在凝胶层上滴下水珠后，发现它的疏水能力可以与荷叶媲美，并且与水珠的接触角度达到了160度。 为什么有的叶子上的水珠是球形，可以滚来滚去，有的叶子上却很扁，乖乖的呆在一个地方不动呢？让我们看看下面这幅图：一滴水在固体表面上，整个图中有三个界面。红色的是固体和水的界面，蓝色的是固体和空气的界面，黑色的是水和空气的界面。黑色的的那个界面是弯曲的，如果我们从红色黑色和蓝色交界的地方沿着黑色曲面的方向画一条线来，就叫做那个曲线在那个点的切线。在图中，就是绿色的那条线。红线和绿线之间有个夹角，我们把它叫作“接触角”。如果接触角很大，是什么样子呢？当接触角很大的时候，水珠就呈现球形，水和叶子接触的地方（相当于上面这幅图中的红线）非常小，水不会再一个地方呆着，整个水珠可以滚来滚去。如果接触角很小，又会是什么样子呢？这就是一般的叶子上水珠的形状。扁扁的，水和叶面的边界很大（就是红线很长）。接触角很小，水珠也不能随便移动。进一步想，如果接触角非常小，比如说是零度了，会是什么情况呢？没错，没有蓝色的线了，所有的固体都被水给占了。日常生活中，如果我们的碗或者玻璃不太干净，比如说有油，那么就触角就会比较大，我们就能看到水珠。如果用洗涤灵把它们洗得很干净，放滴水上去，水就立刻铺开，看不到水珠了。 人们知道接触角和表面张力已经很多很多年了，但是很长的时间内却无法作出荷叶那样的表面来。也就是说，人们找不到那么疏水的物质，可以是使接触角象荷叶表面那么大。荷叶表面，有着什么样的秘密呢？直到二十世纪七十年代，因为扫描电子显微镜的使用，人们才开始明白荷叶高度疏水的原因。下面是用电子扫描显微镜“看”到的荷叶表面。荷叶表面原来非常的粗糙！左边的照片上的标度是20微米（微米是千分之一毫米），也就是说，荷叶表面布满了大小在几微米到十几微米之间的突起。如果把这些突起继续放大，如右边的图，每个突起上还布满了更小的突起，或者说细毛。荷叶的超强疏水性，原来不仅跟表面疏水性有关，还跟这种超微结构有关。为什么这样的“粗糙”结构就能产生超强的疏水性呢？我们来看下面的图：前面说了，接触角的形成是减小整个体系总界面能的结果。对于一个疏水的固体表面来说，当表面不平有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，水与固体的接触面积会大大减小。具体的数学推导在这里就省略了，总之，科学家们可以从物理化学的角度用数学来证明：当疏水表面上有这种微细突起的时候，固体表面的接触角会大大增加。当接触角不是特别大的时候，象第一副图中的草叶上，水滴呈半球形，而半球形是无法滚动的。如果有了这种超微结构，象荷叶表面，接触角接近180度，水滴接近于球形。而球，可以很自如地滚动。即使叶子上有了一些脏的东西，也会进入水中被水带走。这样接触角非常大的表面（通常大于150度），就被称为“超疏水表面”，而一般的疏水表面只要接触角大于90度就行了。超疏水表面的特性就在于：水在上面形成球状滚动，同时带走上面的污物，这样的表面就具有了“自清洁”的能力。 结构表面的接触角理论微细Wenzels Theory(1936年）： 粗糙模型 r为实际面积/投影面积Wenzel模型 Cassics Theory（1944年）： 气垫模型 fs为为与液体接触的固体百分比 Cassie模型4、 设计要求 节能环保，能重复利用，走可持续发展之路。绝对安全，坚持以人为本的理念，保障每一个人的身体健康，您的健康就是对我们的努力最大的动力。价格低廉，要做到以最低的成本换取最大的利益。5、 产品概况使用我们设计的水瓶能节约地球上严重缺乏而非常宝贵的水资源，据不完全统计，每个瓶里面的水喝完后还剩下12ml的水残留在里面，占全瓶水的五百分之一二。2000年，我国仅瓶装饮料产量占554万吨，居第一位。照这样计算，就可以节约一万多吨的水。这是一个多么可观的数字，如果将这些水放在严重缺水的地区，那将是对他们多大的援助！ 安全问题永远是人们最担心的，但是我们设计的水瓶却可以做到让您绝对的放心，因为他采用的是模仿荷叶表疏水性的原理，材料为含氟丙烯酸酯共聚物，它具有 (1)耐热性 (2)耐化学药品性 (3)耐气候性 (4)憎水憎油性 (5)防污染性 (6)抗粘性 (7)耐磨擦性 (8)光学特性 (9)电学性能 (10)流变性能 等优良特点，无毒无害，环保可降解。 如今的人们在追求时尚，与世同步的同时更加的期望能够很好的融入天然的大自然中，享受大自然带来的更加“纯”的感觉，有一种一切都是新的，一切都是原始的感觉。而我们设计的“一口而尽瓶”不仅仅、能够很好的节约水资源而且还能够很好的为您提供了这种感觉，因为用我们的设计的瓶喝水，水喝完后瓶内没有水的残留，就像是用荷叶喝水那样的感觉。让您感觉到大自然带给您的清新舒畅的感觉。六、市场调研据不完全统计，每个瓶里面的水喝完后还剩下12ml的水残留在里面，占全瓶水的五百分之一二。2000年，我国仅瓶装饮料产量占554万吨，居第一位。照这样计算，就可以节约一万多吨的水。7、 未来前景我们设计的瓶成本可能会比一般的瓶子贵一点点，但是它提供的是绝对的天然与绝对的无毒，不仅在身体上保障消费者的健康安全，而且在心灵上无疑也是对人们莫大的关怀。另外，成本的提高也会促使