Những sáng chế độc đáo, hữu ích của học sinh

Thứ năm, 28/03/2019

Trong cuộc sống hiện nay, an toàn về phòng cháy chữa cháy; hay việc tận dụng các loại rác thải, trong đó có rác thải nhựa để sản xuất, tái chế từ đó góp phần bảo vệ môi trường;…. là việc làm hết sức quan trọng. Xuất phát từ yêu cầu này mà nhiều bạn học sinh đã sáng chế ra các sản phẩm, thiết bị hữu dụng phục vụ cho cuộc sống.

1. Học sinh 'đúc' rác thải nhựa thành gạch xây nhà

Sản phẩm gạch-nhựa của nhóm học sinh có chất lượng không thua gì gạch block thông thường và còn nhiều tính ưu việt như giảm lượng cát, tận dụng được nguồn rác thải nhựa.

Nhóm học sinh lớp 11, Trường THPT Cao Thắng (tỉnh Thừa Thiên Huế) vừa chế tạo thành công sản phẩm gạch polymer từ nhựa thải nhưng có chất lượng tương đương với gạch block thông thường.

Nhựa thải đã sàng và cân theo khối lượng. Ảnh: Nhật Tuấn.

Theo bạn Nguyễn Trần Tiến (Trưởng nhóm), mỗi năm lượng rác thải nhựa thải ra đủ để bao quanh Trái Đất bốn lần, mỗi phút có 1.000 túi nhựa được tạo ra nhưng chỉ có 27% xử lý. Ngoài ra, việc khai thác cát sạn trái phép trên sông Hương đã làm nhiều đoạn qua xã Hương Thọ, xã Dương Hòa, xã Thủy Bằng, Thừa Thiên Huế bị sạt lở nghiêm trọng. Tỉnh đã phải chi trả hàng chục tỷ đồng để gia cố bờ đê, tránh trường hợp bị sạt lở nghiêm trọng.

“Với mong muốn xử lý rác thải nhựa bảo vệ môi trường và tạo ra sản phẩm gạch không nung đảm bảo chất lượng, đồng thời, giảm thiểu việc khai thác quá mức tài nguyên thiên nhiên như cát, sạn chúng em đã nghiên cứu, chế tạo ra sản phẩm này”, Tiến chia sẻ.

Dụng cụ để tạo ra gạch của nhóm học sinh. Ảnh: Nhật Tuấn.

Gạch polymer của nhóm là loại gạch không nung, được làm ra bởi 4 nguyên liệu là xi măng, cát sạn lộn (hỗn hợp giữa cát và sạn), nhựa xay, nước. Các bạn đã thu gom rác thải nhựa (như vỏ tivi, vỏ máy tính, bàn chải đánh răng, bàn phím, con chuột máy tính...), rửa sạch và cắt nhỏ. Sau đó, phối trộn với xi măng, cát sạn lộn và nước rồi đổ vào khuôn và dùng đầm để tạo ra gạch.

Nhóm có 4 mẫu thực nghiệm với tỉ lệ trộn nhựa khác nhau. Như với mẫu có 0,85kg xi măng, 300gram nhựa và 7,5kg cát, nước, các em đã làm nên sản phẩm “gạch nhựa” block đặc khối lượng 9,8kg, có kích thước 100x185x280mm. Hoặc với lượng xi măng trên, lượng nhựa tăng lên 600gram, cát giảm còn 6kg và nước thì tạo ra sản phẩm gạch block tương tự với trọng lượng 9,4kg…

Sản phẩm gạch của nhóm học sinh Huế. Ảnh: Nhật Tuấn.

Sau thời gian bảo dưỡng 28 ngày, nhóm đã đưa mẫu thực nghiệm đi kiểm tra thông số kĩ thuật ở Xưởng gạch ngói màu terizzo thuộc Công ty Xi măng Long Thọ, Thừa Thiên-Huế. Qua kiểm tra về cường độ chịu nén, lực phá hoại, cường độ trung bình (MPA)… theo tiêu chuẩn phương pháp thí nghiệm TCVN 6477-2016, có hai mẫu là TN3 là phù hợp với tất cả mọi công trình, còn TN4 phù hợp với các công trình chịu lực ít.

“Thông qua sản phẩm, chúng em hướng đến việc bảo vệ môi trường là lớn nhất, tiếp theo là giảm việc khai thác cát sạn, tạo ra gạch polyme đảm bảo chất lượng, giảm chi phí sản xuất. Nếu được áp dụng ở tỉnh Thừa Thiên Huế, trong một năm với 100 cơ sở, chúng ta giảm được 3.260 tấn nhựa và 16.200 tấn cát”, Tiến cho hay.

Kết quả kiểm nghiệm của sản phẩm. Ảnh: Nhật Tuấn.

Với tính ứng dụng cao, sản phẩm đã mang về cho nhóm giải Ba cuộc thi Khoa học kỹ thuật cấp tỉnh vừa diễn ra đầu năm 2019. Sắp tới, nhóm sẽ nghiên cứu thử nghiệm xây dựng công thức phối trộn đưa lượng nhựa thải vào nhiều hơn trong 1 viên gạch, thay thế 1 lượng cát, sạn để tạo vật liệu mới nhẹ hơn, bền hơn.

Nhóm tác giả gồm Nguyễn Trần Tiến, Trần Thị Kiều Trang, Võ Thị Mỹ Trâm, Phan Quốc Huy, Trần Lê Anh Đức, Trần Thái Minh Quang cùng thầy giáo hướng dẫn Huỳnh Nguyễn Xuân Long. Ảnh: Nhật Tuấn.

Chia sẻ với Tạp chí Khám phá, thầy giáo Huỳnh Nguyễn Xuân Long - Giáo viên hướng dẫn cho biết, sản phẩm gạch của nhóm học sinh có chất lượng không thua gì gạch block thông thường và còn nhiều tính ưu việt như giảm lượng cát, tận dụng được nguồn rác thải nhựa.

Với tính ứng dụng cao trong thực tiễn nên nhà trường luôn mong muốn sản phẩm này sẽ được nghiên cứu, hoàn thiện ở cấp cao hơn để có thể ứng dụng rộng rãi tại địa phương và trên cả nước.

2. Hệ thống chữa cháy, cứu hộ tự động, giá bình dân của học sinh

Tự động phát tín hiệu khi có cháy, tự mở béc phun nước chữa cháy, mở cửa thoát hiểm, tự bung thang dây,…là những tính năng đặc biệt của hệ thống chữa cháy do nhóm học sinh cấp 3 ở Vĩnh Long sáng chế.

Đó là hai bạn học sinh Đoàn Thanh Thường và Nguyễn Châu Bảo Duy, học sinh lớp 12A5 trường THPT Trà Ôn, huyện Trà Ôn, Vĩnh Long.

Hai chàng học sinh với mô hình hệ thống chữa cháy tự động trong hộ gia đình nhỏ. Ảnh: Hà Thế An.

Nhiều nhà dân vẫn chưa có thiết bị chữa cháy

Nhóm đã tiến hành khảo sát, ghi nhận thực tế tại địa phương và nhận thấy, người dân cất nhà còn sử dụng các vật liệu như gỗ, lá,... đều là vật liệu dễ cháy. Tại các hộ dân hầu như không có thiết bị chữa cháy.

“Nếu địa điểm xảy ra cháy nổ ở vùng hẻo ánh, dân cư thiếu tập trung và không đầy đủ về phương tiện phòng cháy chữa cháy thì khi xảy ra hỏa hoạn, lực lượng chức năng triển khai phương tiện chữa cháy đến nơi thường muộn hoặc mọi thứ đã bị thiêu rụi hoàn toàn”- Đoàn Thanh Thường, thành viên nhóm chia sẻ.

Mặt khác, kết quả khảo sát của nhóm đã thống kê nhiều nhà dân có thiết kế dạng nhà ống, không có cửa thoát hiểm, hoặc nếu có thì được khóa kỹ do sợ trộm. Qua nhiều vụ cháy ở nhà dân, hoặc ở các chung cư cho thấy nhiều trường hợp thương tâm.

Người chết do bị hỏa hoạn dồn đến đừờng cùng trong góc nhà, nhà vệ sinh, thậm chí đến cửa thoát hiểm rồi mà vẫn không thoát được vì không mở được cửa thoát hiểm. Do vậy, công tác phát hiện mầm mống xảy ra cháy và khắc phục nó ngay từ đầu trở nên vô cùng quan trọng.

Từ thực trạng trên, hai chàng học sinh đã mạnh dạn lên ý tưởng và chế tạo ra thiết bị chữa cháy cho hộ gia đình nhỏ. Nhằm tự động giúp cho người dân phát hiện khi có cháy xảy ra, mở cửa thoát hiểm, bật thang dây và nhanh chóng dập tắt lửa từ khi mới bắt đầu để giảm tối đa thiệt hại về người và của. Giá thành của hệ thống này theo tính toán ở khoảng dưới 8 triệu đồng.

Tự động từ A đến Z

Sau hơn 4 tháng nghiên cứu, nhóm đã thiết kế hệ thống chữa cháy tự động cho gia đình nhỏ. Cụ thể, nhóm sẽ đặt cảm biến nhiệt độ ở các khu vực khác nhau trong tòa nhà và đo nhiệt độ bằng nhiệt kế.

Sau đó, nhóm cài đặt nhiệt độ phù hợp để vận hành hệ thống. Ở các vị trí khác nhau, nhiệt độ sẽ được cài đặt khác nhau nhằm tăng khả năng tự kích hoạt chính xác của cả hệ thống khi có cháy. Khu vực bếp ăn sẽ có mức nhiệt được cài đặt cao hơn khu vực phòng khách hay phòng ngủ.

Khi cảm biến ghi nhận nhiệt độ vượt quá cài đặt, hệ thống sẽ hoạt động. Chuông báo đặt ngay trên cửa thoát hiểm để người trong nhà, khách đến chơi hoặc công nhân trong các nhà xưởng,... lần theo hướng đó (trong điều kiện khói bụi, hỗn loạn) và có thể nhanh chóng xác định được vị trí cửa thoát hiểm.

Khi hệ thống hoạt động, khóa điện ở cửa thoát hiểm tự động bật mở. Theo Đoàn Thanh Thường, nhóm không sử dụng khóa thường ở cửa thoát hiểm vì thực tế nhiều vụ cháy xảy ra, khi người dân đến được cửa thoát hiểm rồi nhưng không thoát ra được.

“Lý do là trong tình huống đó, họ không có chìa khóa hoặc trong điều kiện hỗn loạn, cấp bách, không mở khóa cửa thoát hiểm được nên thiệt hại về người vẫn còn đang xảy ra”- Thường nói.

Vì thế, nhóm đưa ra giải pháp tích hợp khóa điện vào cửa thoát hiểm, vừa có thể khóa cửa chống trộm, vừa tự động bật mở khi có cháy xảy ra. Như vậy khi nghe báo cháy, thiết bị của nhóm có thể giúp người dân nhanh chóng tìm được cửa thoát hiểm và thoát ra ngoài, đảm bảo an toàn tính mạng.

Mô hình máy bơm tự động vận hành bơm bước tới các béc nước chữa cháy. Ảnh: NVCC.

Với nhà cao tầng, khi hệ thống cửa thoát hiểm hoạt động thì thang dây có khả năng chống cháy cũng sẽ tự động bật ra. Đồng thời, hệ thống bật cũng sẽ bơm nước để dập lửa ở các vị trí lắp đặt béc phun nước với đường phun dài hơn 5 mét. Khi đến một nhiệt độ giảm, hệ thống sẽ dừng hoạt động.

Khi tại khu vực xảy ra cháy bị cắt điện, cúp nước thì thiết bị này tự động chuyển sang sử dụng nguồn điện dự phòng và nguồn nước có trong bộ thiết bị, đảm bảo việc chữa cháy, cứu người diễn ra liên tục.

Hệ thống chữa cháy được bảo vệ an toàn, dây dẫn kết nối với các thiết bị được bọc chống cháy lên tới 500 độ C nên có thể hoạt động liên tục mà không sợ bị lửa làm mất kết nối.

Đánh giá về sản phẩm này, thầy Hồ Tấn Trung, Tổ trưởng tổ Vật lý, trường THPT Trà Ôn cho biết, đây là sản phẩm có tính sáng tạo cao của nhóm vì hai bạn học sinh đã tìm cách giải quyết một vấn đề thiết thực của cuộc sống.

“Bằng việc sử dụng cảm biến, hệ thống có thể tự chữa cháy và vận hành hệ thống cứu hộ giúp người dân trong nhà có thể thoát nạn. Tuy nhiên, các chi tiết cơ khí của hệ thống cần được chỉnh sửa để nhìn gọn gàng hơn, thẩm mỹ hơn”- thầy Trung nói.

Tại cuộc thi khoa học kỹ thuật Quốc gia tổ chức mới đây tại ĐH Tôn Đức Thắng, TP.HCM, sản phẩm của nhóm đã giành được sự quan tâm và kết nối của một doanh nghiệp để bàn cách hợp tác thương mại hóa sản phẩm.

3. Học sinh chế tạo thành công thiết bị thoát hiểm khi xảy ra cháy tại chung cư cao tầng

"Thiết bị thoát hiểm đa năng khi xảy ra cháy ở chung cư" là đề tài sáng chế của hai học sinh trường THPT chuyên Lương Thế Vinh (Biên Hòa, Đồng Nai).

Với ưu điểm nhỏ gọn, giá thành rẻ, dễ sử dụng và sử dụng được nhiều lần, cứu nhiều người, có tính ứng dụng thực tế cao, "Thiết bị thoát hiểm đa năng khi xảy ra cháy ở chung cư" là đề tài sáng chế của Nguyễn Gia Khánh (lớp 10 Anh) và Nguyễn Khánh Như (lớp 11 Lý) trường THPT chuyên Lương Thế Vinh (Biên Hòa, Đồng Nai) vừa đoạt giải nhất Cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật dành cho học sinh phổ thông Đồng Nai năm 2019.

Nguyễn Gia Khánh cho biết, sau vụ cháy chung cư Carina (Thành phố Hồ Chí Minh) năm 2018 khiến 13 người tử vong vì không thoát kịp, trong đó có một nữ nạn nhân bị té vì leo dây thang xuống, Khánh luôn bị ám ảnh, sợ hãi mỗi khi bước vào những chung cư cao tầng.

Do đó, Gia Khánh bắt đầu suy nghĩ, phải làm thế nào để an toàn thoát khỏi những đám cháy. Khánh nảy ra ý tưởng sáng chế thiết bị thoát hiểm. Tuy nhiên, do là một học sinh chuyên Anh nên Khánh không hiểu sâu về nguyên lý hoạt động của các động cơ.

Tình cờ trong một lần Khánh chia sẻ ý tưởng với Nguyễn Khánh Như, chị bạn lớp trên rất mê môn Lý, cả hai đã tìm được điểm chung và quyết định hợp tác cùng nhau nghiên cứu.

Với lợi thế là học sinh chuyên Lý, Khánh Như hiểu được nguyên lý hoạt động của các loại ròng rọc, chế độ tự sản sinh nhiệt lượng khi rơi từ độ cao xuống. Do đó, hai em đã quyết định nghiên cứu, chế tạo thiết bị thoát hiểm theo nguyên lý ròng rọc, sử dụng được nhiều lần và nhiên liệu để thiết bị hoạt động không bao giờ bị cạn kiệt.

Bắt tay vào nghiên cứu, hai em phải tìm hiểu những ưu và nhược điểm của các loại thiết bị thoát hiểm có sẵn trên thị trường như dây thoát hiểm, ba lô, thang dây... và nhận thấy, mỗi thiết bị đều có những ưu và nhược điểm riêng. Từ đó, hai em cùng thống nhất sẽ nghiên cứu khắc phục những nhược điểm, để tạo ra một thiết bị an toàn mà giá thành rẻ hơn, sử dụng được nhiều lần.

Sau hơn 6 tháng mày mò, thử nghiệm, không biết bao nhiêu lần thất bại, chán nản, có những lần hai em cảm thấy bế tắc, muốn bỏ cuộc. Nhưng bằng sự quyết tâm cùng với sự hỗ trợ đắc lực của thầy giáo hướng dẫn và gia đình, hai em đã chế tạo thành công thiết bị thoát hiểm đa năng.

Nguyễn Gia Khánh cho biết, thiết bị này rất nhỏ gọn, nặng khoảng 10 kg, có hình dáng được thiết kế gần giống chiếc xe đạp, có tay cầm để người sử dụng dễ dàng điều khiển. Thiết bị thoát hiểm đa năng này gồm 2 phần cơ khí và động cơ, hoạt động dựa trên nguyên lý ròng rọc.

"Điểm nổi trội của thiết bị này so với những thiết bị thoát hiểm khác trên thị trường là có thể được sử dụng nhiều lần và cứu được nhiều lượt người. Khi xảy ra cháy, chỉ cần cố định một đầu tại điểm có thể thoát hiểm như ban công, cửa sổ, phần thân chính của thiết bị có thể di chuyển lên xuống theo dây cáp với sự chịu lực 150 kg, ở nhiệt độ 1.400 độ C.

Mỗi lượt đưa người xuống, thiết bị có thể tự sản sinh năng lượng, sau đó đưa thiết bị quay trở lại vị trí cố định ban đầu để tiếp tục đưa những người còn lại thoát hiểm", Gia Khánh chia sẻ.

Nguyễn Khánh Như cho biết, khi nghiên cứu, để người sử dụng dễ dàng điều khiển, cả hai quyết định thiết kế chỗ ngồi bằng yên xe đạp, tích hợp tay vịn giống đang lái xe, hệ thống điều khiển cũng nằm ở tay cầm. Khi thoát hiểm, người sử dụng sẽ ngồi vào ghế, có đai an toàn để cố định bản thân tránh bị rơi khi xảy ra va chạm hoặc tiếp đất.

Động cơ sẽ đi xuống theo sự điều khiển của người sử dụng, tùy chọn mức độ nhanh hay chậm. Ngoài ra, thiết bị còn có chế độ khóa trên không trung khi gặp sự cố nguy hiểm bất thường.

Tuy nhiên, để có được một sản phẩm hoàn chỉnh, hai em đã trải qua rất nhiều lần nghiên cứu, thay đổi bản vẽ, thiết kế cho tới khi sản phẩm được hoàn thiện. Để chứng minh khả năng thoát hiểm và ứng dụng vào thực tế của thiết bị, hai em đã thống nhất xin phép gia đình và thầy cô cho thử nghiệm ở độ cao 6 m và có đệm đảm bảo an toàn ở phía dưới khi xảy ra sự cố.

"Ban đầu mọi người rất phản đối, vì sợ tụi em gặp nguy hiểm, nhưng khi thấy cả hai chị em đều quyết tâm nên mọi người cũng đồng ý. Sau khi thấy tụi em tiếp đất an toàn, mọi người mới cảm thấy nhẹ nhõm và tin tưởng hơn vào độ an toàn của thiết bị", Gia Khánh cho biết thêm.

Với những sáng chế của mình, đầu năm 2019, thiết bị thoát hiểm đa năng của Nguyễn Gia Khánh và Nguyễn Khánh Như đã đoạt giải nhất Cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật dành cho học sinh phổ thông Đồng Nai.

Tiến sĩ Nguyễn Vũ Quỳnh, thành viên Ban giám khảo Cuộc thi đánh giá, thiết bị thoát hiểm đa năng của nhóm Khánh có tính ứng dụng vào thực tiễn rất cao. Ở đề tài này, tác giả đã biết phân tích, nắm rõ các vấn đề, nguyên lý hoạt động của sản phẩm; sản phẩm cũng đã được ban giám khảo thử nghiệm, chứng minh được thiết kế là chính xác.

Sau khi đoạt giải, các tác giả cho biết sẽ tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện hơn thiết bị của mình, để tạo ra một thiết bị nhỏ gọn, chắc chắn và hoạt động hiệu quả. Cả hai đang tiếp tục nghiên cứu đưa một số cảm biến nhiệt độ, khoảng cách và đèn báo sáng để phát tín hiệu khi thiết bị vận hành và tiếp đất.

Thiết bị được hoàn thiện với chi phí hiện nay khoảng 5 triệu đồng/sản phẩm. Tuy nhiên, nếu sản xuất đại trà chi phí sẽ ít hơn.

4. Máy bơm nước độc đáo từ vật liệu tái chế

Cấu tạo của máy gồm công tắc chính để bật máy phục vụ việc tưới nước, có hệ thống điều khiển từ xa thông qua điện thoại hoặc tin nhắn.

Hai em học sinh Nguyễn Đại Dương và Lê Thế Hoan (trường THCS Triệu Trạch, huyện Triệu Phong, tỉnh Quảng Trị) đã sáng tạo nên sản phẩm độc đáo “điều khiển hệ thống tưới nước bằng mạch điện tự chế đơn giản”, qua đó giúp việc tưới nước trở nên dễ dàng, thuận tiện và tiết kiệm thời gian, công sức hơn...

Cấu tạo của máy gồm công tắc chính để bật máy phục vụ việc tưới nước, có hệ thống điều khiển từ xa thông qua điện thoại hoặc tin nhắn. Ngoài ra còn có rơle, vỏ bằng loa, mạch điện... Khi bấm công tắc nguồn, dòng điện từ mạch chính đến các bộ phận làm điều khiển hệ thống giúp điều khiển nước hoạt động. Một hệ thống sử dụng được 4 máy bơm, có thể nâng cao năng suất tưới nước. Hệ thống này còn sử dụng để điều khiển tự động một số hệ thống mạch điện khác như hệ thống thắp sáng, hệ thống chiếu sáng ngoài trời, điều khiển hệ thống điện cho camera, tưới nước lên bồn... Sản phẩm có thể điều khiển bằng tay, điều khiển từ xa qua tin nhắn và cuộc gọi. Đặc biệt, còn có hệ thống hẹn giờ cho 4 cổng ra nên có thể áp dụng phù hợp cho mọi loại đất, loại cây, loại địa hình. Mỗi máy bơm hoạt động theo các khung thời gian tùy chọn.

Đông Trần tổng hợp (nguồn: Khoahocdoisong.vn/Khampha.vn/Sangkiencongdong.vn)

Tags