近日，來自科羅拉多州的一名七年級學生因為發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25,000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受到啟發創造了這種創新設備，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，我繼續研究并在接下來的幾年里繼續研究，”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。”
目前，弗林特水中的鉛含量估計在十億分之397和十億分之13,000之間，這被環保署認為是有害的。事實上，在美國，環保局已經發現了超過五千個違反鉛和銅法規的供水系統。
有一個可訪問的設備來測試自己的飲用水，因此，可以幫助保持健康。正如Rao提到的，現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送到智能手機。我自定義開發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。”她補充說。
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。”
圖源：Discovery Education
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。”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青年科學家挑戰賽的評委感到驚訝，因此Rao被授予最高獎。
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