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不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

原标题:不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

来源:南京工业大学

“目标13米,不能多也不能少。”队员们心中默念着,精确的计算、精准的称量、定量的反应、精密的运转,由化学能驱动和化学反应控制的小车稳稳地停在了离终点线0.05m处,第四届中国大学生Chem-E-Car线上竞赛现场传来南京工业大学化工学院Sailing队全体队员的欢呼声,他们做到了,并最终将成绩锁定在并列第一,斩获性能竞赛一等奖。

小车跑了不过13米的赛道,而它的主人们却跑过了365个日夜,与耐力和创造力进行了若干场较量……

(化工学院Sailing队全体队员)

(化工学院Sailing队全体队员)

起跑:答不完的赛题

2020年7月下旬,第四届中国大学生Chem-E-Car比赛通知正式下达,南工大化工学院大三学生徐辅卿和另外10名组员加班加点地继续调整小车运行的控制模块和动力模块,虽然离2019年11月份开始组队已经过去了大半年,但因疫情的耽搁,线上交流效率有限,又因小车运行中会面临环境、温度、安全等种种不确定因素,他们丝毫不敢松懈。

Chem-E-Car竞赛是美国化学工程师学会面向世界大学生所组织开展的一项运用化学工程原理和技术的竞赛,比赛要求参赛者综合考虑能源、环境、安全等多种因素,进行创新性设计,制造出小车模型,在比赛开始前一小时告知小车的载重量和确切的行驶距离后,参赛队伍需设计合理的化学反应和反应用量,使小车行驶一定距离后自动停止,最终,停在最靠近终线的小车获得胜利。

小车如何跑起来?小车如何跑到给定的距离后精确地停下来?小车行驶过程中如何避免污染?在前三届学姐学长都考虑成熟的问题面前,Sailing队从一开始就选择“不走寻常路”。“我当时问他们准备怎么办?他们毫不犹豫地回答,要做得不一样,要创新。”Sailing队指导教师、南京工业大学化工学院杨广明老师从一开始就觉得这群孩子能赢,因为他们敢想、敢闯、敢拼。

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

(小车车体)

加速:刹不住的创新

在2020年2月份出炉的设计方案中,控制组的同学们把利用蔗糖旋光效应和过氧化氢反应的控制方案摆到了组会上,动力组和设计组的组员们眼前为之一亮。其实,不止是他们,在此次参赛的21支队伍之中,在线上观看比赛的3万多名观众眼中,以及前三届比赛任何一辆小车的设计中,这都是一个从未有过的尝试与创新。

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

“蔗糖具有旋光性,当偏振光通过蔗糖溶液时,不同颜色的光旋光度不同。”高建红在视频网站一个叫“有趣的化学反应”的栏目中获得了灵感,她决定试一试。为了使蔗糖溶液能自觉实现高度的变化,控制组在方案中加入了过氧化氢反应过程,通过反应生成的氧气施加压力,迫使蔗糖溶液高度不断下降。“这样,偏振光通过水位变化的蔗糖溶液时,不同的旋光度会使光从蓝色变成紫色,再通过摄像头传到树莓派,树莓派检测到特定颜色后,继电器切断电路,缩短控制时间。我们还利用气球收集反应产生的氧气,清洁安全。”高建红对他们的创新优势信心满满。

其实,在最终的控制方案出炉之前,控制组的同学们尝试过五六种可以变色的反应过程,甲基蓝的光致变反应、靛蓝胭脂红的还原变色反应、茶水变色反应等等,“总之,我们不想还继续用之前常用的碘钟反应。”虽然还是大三的学生,Sailing队的同学们对创新却有着一股强烈的执着,高建红说:“研究创新是比赛的灵魂,也是我们经常从老师身上学到的优良品质,做科研不能做一成不变的东西。”

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

冲刺:打不死的“小强”

比赛要求小车不仅要跑得准,更要跑得稳,电池的设计与使用成了关键。徐辅卿带领的动力组一开始就“看上”了团队成员刚刚做完的大学生创新创业训练计划项目成果——氮掺杂铁钴碳催化剂。项目成果显示,添加这种催化剂的电池性能比一般商用电池高50%~80%左右。

兴致满满的动力组一开始就遭遇了“滑铁卢”:第一次烧断了线路、第二次氧化了,第三次跑不起来……徐辅卿和动力组的成员们怎么也想不通,经过近一个月的反复尝试后,他们不得不转用常见的碳锰催化剂。新的催化剂就要到货,徐辅卿还是不甘心,他和组员们连夜把原先的电池掀了个底朝天,所有零部件全部换成新的,载着一身“新装”的小车突然开动了。“那天我们团队微信群都嗨翻了,大家兴奋地都睡不着觉。”徐辅卿和队员们曾36次蹲守在烧制催化剂的仪器旁,一守就是8~10个小时,就为了制成这宝贵的9块电池。这一次他们的坚守有了最好的回应,氮掺杂铁钴碳催化剂优异的附着稳定性,成为这次赛后经验分享环节大家最关注的焦点之一。

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

(动力组电池)

“Chem-E-Car竞赛考察得比较全面,有化工、化学、机械、电子、物理等各个学科,是理论知识和动手能力的高度结合。”南工大化工学院院长范益群教授说,“我们学化工的学生未来要去化工厂,或者从事汽车、手机等的生产,需要既掌握理论知识,又掌握工程实践能力,还需要有过硬的心理素质,比赛的初衷跟我们培养学生的初衷如出一辙。”

回想准备竞赛的整个过程,Sailing队设计组组长季春同学说:“去年年底,我们的设计就已启动,当时确定的设计理念就是以水塔为主题,展现南工大的校园形象。今年9月份的时候,主办方突然通知设计上不允许涉及学校元素,我们的整个思路都被打乱了。”不得已推翻了所有的选择后,他们又从零开始了紧张的设计之路。

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

21日在线比赛现场,身着一身赛博朋克风格的Sailing队小车缓缓驶过赛道,成为大屏幕中一道靓丽的风景,季春同学给予它关于未来的畅想:“它象征着传统化工与高新技术融合后的新动能,创新的化工和绿色的化工就是我们奔跑的方向。

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

(比赛现场)

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

(小车起步)

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

(小车停止)

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

(答辩现场)

由于国内外的疫情形势依然严峻,今年的国际赛已经取消,sailing团队未能走向更大的舞台。徐辅卿说:“虽然今年的国际赛取消了,但只要能下一届参赛的学弟学妹带来些许启发,我们的努力就没有白费。”

不止第一名,他们还做了别人从未做过的尝试……

无论如何

南工大学子不断探索、超越自我的精神

一直都在

祝愿每一位仍在路上的同学都能

上下求索、敢于挑战、勇于创新

你目前在准备什么竞赛呢?

近期都学了哪些新的技能?

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