Во время поездки к бабушке и дедушке в сельскую Индию Маанаса Менду заметил кое-что, чего не случилось дома. Погас свет. Много. Почти каждый день, в шесть часов, власть отключалась, пытаясь распределить власть. Это хорошо известная проблема; термин «энергетический кризис» часто используется.
«Для меня это ужасно, так как у меня нет доступа к освещению или кондиционированию воздуха», - говорит она. «Но я понял, что для почти 1, 2 миллиарда человек в мире этот тип тьмы является для них реальностью. И они все еще используют керосиновое освещение ».
Поэтому Менду создал прототип устройства сбора возобновляемой энергии под названием HARVEST, который имитирует форму дерева (хотя и намного меньше) и использует пьезоэлектрические сборщики энергии для сбора энергии от ветра и дождя.
На прошлой неделе Менду, который сейчас является девятым классом в Мейсоне, штат Огайо, был назван победителем из девяти других финалистов Национального конкурса молодых ученых 2016 года, который проводится с 5 по 8 классы, и получает приз в размере 25 000 долларов.
Если это звучит немного похоже на реалити-шоу, то это может быть потому, что оно было организовано 3M в партнерстве с Discovery Education.
«Я думаю, что это действительно олицетворяет ту магию, которая случается, когда вы предоставляете молодым людям возможность действительно воплотить свои идеи в жизнь», - говорит Лори Макфарлинг, старший вице-президент Discovery Education, который помогает справиться с этой задачей.
Речь идет не только о том, чтобы отпраздновать ребенка, у которого есть замечательный научный проект. Устройство Maanasa показывает реальные инновации. Он предназначен не только для решения реальной проблемы, но также для того, чтобы быть полезным и адаптируемым там, где возникает проблема. Как финалист в конкурсе, Mendu провела свое устройство через четыре месяца тщательного тестирования и доработки с помощью наставника из 3M, старшего инженера по разработке продуктов Margaux Mitera.
Менду работала с пьезоэлектрическими материалами - теми, которые генерируют электричество из механической энергии - в течение нескольких лет, участвуя в своих научных выставках 7 и 8 классов с пьезоэлектрическими проектами. Она заметила, что то, как стебли листьев колышутся на деревьях, похоже на то, как изгибы приводят в движение пьезоэлектрические комбайны. Поэтому она построила фиктивное дерево, небольшую конструкцию с пьезоэлектрическими стеблями и листьями из пенопласта, и сняла видео для участия в конкурсе молодых ученых.
Менду говорит быстро и использует много технических терминов. Она учится на продвинутых курсах по естествознанию и математике и проводит внеклассные занятия, такие как олимпиада по науке Она ходит в средние школы, чтобы проводить там эксперименты и демонстрации для учеников.
Но конкурс молодых ученых был гораздо более глубоким и сложным. Летом она проводила два-три часа в день, изучая возобновляемые источники энергии, электротехнику, прототипирование и многое другое.
«У нее есть все эти прекрасные идеи, эта страсть и стремление делать все это», - говорит наставник Митера. «В чем я мог ей помочь, так это в том, что помог ей рассказать свою историю о том, как она лучше, отличается или выходит за рамки того, что есть у некоторых из существующих сегодня возобновляемых источников энергии».
Пластиковая бутылка с водой в центре обеспечивает структуру, и три крыла отходят от нее. Они имитируют листья на дереве, вибрируют от ветра или дождя и питают пьезоэлектрики. (Discovery Education 3M Young Scientist Challenge) После обсуждения практических требований к возобновляемому источнику энергии Mendu решила интегрировать гибкие солнечные элементы в устройство. Теперь это выглядит как ракета. Пластиковая бутылка с водой в центре обеспечивает структуру, и три крыла отходят от нее. Они имитируют листья на дереве, вибрируют от ветра или дождя и питают пьезоэлектрики. Но теперь листья сделаны из солнечной фольги, органического фотовольтаика от 3M, который Менду подключил к той же схеме, чтобы увеличить ток. Пьезоэлектрики являются хорошим источником напряжения, но предлагают небольшой ток, и фотогальваника может помочь дополнить это. Пьезоэлектрические комбайны активируют в дождь и на ветер, солнечную фольгу на солнце. Устройство может висеть практически где угодно, и Mendu успешно зарядил iPhone 5 и запитал 15-ваттную светодиодную лампочку.
Листья в этом случае гораздо важнее ствола. Менду говорит, что небольшие конструкции могут быть размещены индивидуально, в виде модульных, настраиваемых листовых придатков, на зданиях или других сооружениях.
Листья сделаны из солнечной фольги, органического фотоэлектрического элемента 3М, который Менду подключил к той же схеме, чтобы увеличить ток. Пьезоэлектрики являются хорошим источником напряжения, но предлагают небольшой ток, и фотогальваника может помочь дополнить это. (Discovery Education 3M Young Scientist Challenge) «Я действительно хочу увидеть его применение, возможно, на поверхности зданий в городских районах, чтобы интегрировать сбор зеленой энергии в нашу городскую среду или в сельские районы для питания локального источника энергии в чрезвычайных ситуациях или в развивающихся странах», - говорит она.
Может быть, тогда она займется некоторыми из ее других проектов - опреснительной системой для очистки воды обратным осмосом или пьезоэлектрическими устройствами для сбора урожая, размещенными в шинах.
«В нашем мире так много проблем», - говорит она. «Если вы просто потратите время, чтобы взглянуть на них, у вас будет так много идей».
