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'无数个日日夜夜的奋力拼搏，终于换来了成果。'由长安大学公路学院蒋玮老师指导，王嘉琛、张晶、胡键涵、孙基伟、葛行健五名同学完成的作品《兼具融雪、缓解'城市热岛'效应和发电的多功能沥青路面》一路过关斩将，在2018年获得大学生创新创业训练计划国家级资助，在2019年获得长安大学第十一届'挑战杯'课外学术科技作品竞赛一等奖，之后又一举获得'津发杯'第十四届全国大学生交通科技大赛一等奖，创下了学校在该项比赛中的最好成绩。 团队成型这一项目主要针对沥青路面经常出现的高温车辙、积雪结冰等问题，创新性引入能量循环与利用的概念，通过对热能的传导和利用，使沥青路面兼具夏季路面降温、冬季路面升温融雪、发电这三项功能，以缓解'城市热岛'效应、冬季路面积雪结冰等问题，并能有效利用多余热能发电，创造实用价值，具有显著的社会效应、经济效应和环境效应，有着良好的应用前景。 说起这个项目的原委，最初蒋玮老师是请公路学院的团委书记帮忙找学生一起去参加学校的'挑战杯'课外学术科技作品竞赛。因项目与科技创新有关，书记便放眼于科技创新协会找人。学院科技创新协会主席王嘉琛毛遂自荐当了队长，还拉上了同院的孙基伟和张晶。之后，蒋老师又推荐了葛行健。由于后期答辩的需要，胡键涵也加入了进来。就这样，他们五个人因为这个项目聚到了一起。 确定方向后，团队采用阶段性分工的办法进行推进，没有把融雪功能、降温功能和发电功能分开分配给队员，而是全队一起去学习、去查资料。在完成论文时，王嘉琛把论文分为背景与国内外研究现状、系统设计、实验效果、未来展望四个部分，每个队员负责一个部分，最后由他整合和修改。在准备比赛时，王嘉琛和胡键涵负责准备PPT和演讲稿，张晶负责跟进视频制作，葛行健和孙基伟负责制作海报和填写申报书。 星夜兼程在张晶看来，确定多功能路面这个选题源于一次机缘巧合。他们参观道路加速加载实验室时，实验室的研究生学长向他们介绍了压电路面、反光路面等新型功能性路面。他们有了一个灵感，和蒋玮老师沟通后，决定针对沥青路面经常出现的高温车辙、积雪结冰等问题，引入能量循环与利用的概念，基于夏季路面温度高于土壤源、冬季路面温度低于土壤源这一实际情况，通过对热能的传导和利用，使试验沥青路面兼具夏季降温散热、冬季升温融雪、发电这三项功能，以缓解'城市热岛'效应、冬季路面积雪结冰等问题，并能有效利用多余热能进行发电。 研究方向可以在思想交流中碰撞出来，但模型的设计制作、实际的路面铺设却需要日复一日扎扎实实的真功夫。他们大量地阅读书籍、查阅资料，深入了解国内外路面融雪、降温及发电技术的研究现状，积累了大量的一手资料。从最初方案出炉到最后定型，经过了三次大的修改，实验材料也是前后试用过铝均热板、铝丝、铜丝、铜板、铜丝、柔性石墨纸等等，每种材料都要测试导热性、导电性、耐久性等各种性质。综合考虑后，他们最终决定使用在路内导热端将铜丝焊接在铜板上的设计，路基导热端则使用铝均热板，耐久性更好。整个系统设计完成后，他们在新型路面示范区铺设了一段十多米的实验路段，进行施工可行性、路用性能等全方面的测试。利用温度传感器、无纸记录仪、红外热成像仪、气象站等仪器设备收集数据，再通过excel对数据进行筛选处理，最终分析得出实验结论。 破茧成蝶技术的攻坚与创新工作基本结束时，汇报工作也被提上日程。23页的作品申报书、48页的PPT、12分钟4000多字的汇报稿答辩、展示产品工作原理及效果视频的制作等都是他们肩负的重任。汇报工作准备期间，忙碌是整个团队的日常。张晶负责跟进视频制作，为了兼顾学业，早出晚归的她成了宿舍'神龙见首不见尾'的人物。王嘉琛和胡键涵着眼于能量转换与利用，探索新型多功能沥青路面能量转换与利用系统，将降温、融雪、发电的思想融合浓缩于4000多字的演讲稿和48页的PPT之中，PPT修改了四十多遍，视频也先后产生了四十多个版本。至此，所有答辩材料都已准备齐全，只差临门一脚。 但答辩，却是他们整个团队的'血泪教训'。当时，周六答辩，周四找老师汇报，周三前脱稿，这是对胡键涵的硬性要求。7天的时间，整整熬了4个通宵，为了完美诠释，胡键涵将时间都留给了准备答辩稿件。高强度的练习虽然让他能全面脱稿并清晰阐述本项目，但也让他一度失声。面对这一突发情况，张晶主动接过了这一艰巨任务。短短两天时间，反复熟悉记忆答辩稿内容和PPT各种动画，在答辩前夕依旧背到凌晨三点，投入全部精力力求达到脱稿。最终，张晶也确实做到了，顺利地完成了答辩，项目取得了全国大学生交通科技大赛一等奖的好成绩。 王嘉琛说，他们的这个项目很有实用价值：'如果在我们的城市里普及这种多功能路面，冬天下雪后，沥青路面的存雪时间会变短，可以极大减少交通事故的发生，减轻环卫工人的劳动强度。而在夏天，这种新型路面可以做到路面降温7-9℃，城市中整体环境温度降温1.5℃，在一定程度上缓解'城市热岛效应'。'并且，这个项目还带有巨大的经济效益，多功能路面每公里年发电量可达16000千瓦时，依据西安市平均电价0.6元/千瓦时的价格计算，每公里的路面一年可盈利1万元。除此之外，这些电能还可用于路侧照明指示、电子信息牌、通信传输等，汇入电网后还可以供周边居民用电。 目前，这个项目已经申请了两项实用新型专利，且正在尝试与有关公司进行合作，为以后的初步推广作准备。此外，他们团队考虑将项目成果应用于工程实践中，由工程实践来检验发电效果。在接下来的研究中，还将考虑南北方城市的环境差异来对系统进行改进和创新，以此来衍生项目的子产品，形成产品使用的规模化效应。 |
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