郭雨晨
一、构思与方案设计经过对擦黑板的过程和方法进行反复研究，我发现造成粉笔粉尘飞扬的主要原因有两个：（1）粉笔灰在擦除的过程中不受控制，自由飞扬；（2）擦黑板的动作幅度过大，导致气流扬起粉笔末。经过调查和反复实验，我发现应用吸附的方法可有效控制粉笔粉尘。目前，关于粉尘吸附的方法有吸尘器过滤、静电吸附、磁性吸附等方法。通过综合考虑成本、可行性等因素发现，磁性吸附的方法是最有效和简易的方法。本制作的整体方案包括磁性粉笔和磁性吸附板擦，其设计思路是：将粉笔磁化，使得粉笔末可控；将板擦动力化，减小擦除粉笔笔迹时的气流场，同时在板擦中形成磁场以吸附粉笔末，即可有效控制粉笔粉尘的飞扬。
二、磁性粉笔
1. 制作方法：在石膏粉中添加适当比例磁铁粉，制作磁性粉笔。
2. 使用效果：实验和试用结果表明，适当选取石膏粉和颜料以及磁性载体（磁铁粉），再配以制作工艺，使笔迹既能满足视觉要求，又能方便擦除和吸附，减少粉尘飞扬，降低粉尘污染。
三、磁性吸附板擦
磁性吸附板擦采用动力旋转擦除、磁性吸附的原理消除粉尘，它由动力旋转毛刷、磁场、收集器三部分组成。
（一）动力旋转毛刷
动力旋转毛刷由封闭旋转刷头和动力源（电机、电源）组成。
1．封闭旋转刷头。封闭旋转刷头为一个封闭性的旋转毛刷（图1），其设计思想如下：（1）由于毛刷有良好的“透气”性，便于吸附收集擦掉的粉笔末。（2）局部旋转擦除：在手持板擦擦黑板的过程中，板擦的快速移动导致空气快速流动，产生粉尘飞扬。而局部旋转毛刷，在很大程度上可减小黑板附近空气的定向流动，从而减少粉尘飞扬。（3）封闭集尘：将旋转毛刷通过弹性垫封闭到小区域中，避免旋转气流外溢引起粉尘“飞扬”。
2．动力装置。驱动电机是板擦的动力装置，其设计要点如下：（1）电机选取：从电机成本和电机重量考虑采用直流电机。为了获得合适的转速，采用带变速的低速直流电机。综合各种因素，选择了9伏150毫安电机。（2）电机技术指标：电机转速为 600转/分—9伏，供电时，刷子转速约10转/秒。正常情况下小于1.5瓦。
3．电源选取。从节能环保的角度出发选取可循环充电电池作为动力能源。（1）电池：根据电机电源要求，选择9伏电源。为了方便使用，减少电池更换，采用新型的大容量9伏450毫安锂离子充电电池。该型号电池储存电能多，基本可满足一周使用。（2）充电器：带保护的9伏锂离子电池专用充电器。带保护接口，可边充电边工作，方便使用。（3）控制：采用轻触按键开关。按键处于食指合适位置，便于操作。轻触按键，手松开则自然关闭，以免浪费电能。
4．电路原理图。
（二）轴对称分布磁场
轴对称分布磁场用于吸附粉笔灰尘，其设计要点如下：（1）为了减少电能消耗，采用永久磁体产生磁场（不采用电磁场）。
（2）为了提高吸附性并减小重量，采用新型超强磁性材料──稀土磁性材料。（3）为了防止粉尘外溢，将磁体镶嵌在旋转毛刷容器外围（图3）。
（三）收集器
收集器用于收集和回收粉笔粉尘，其设计思想如下：（1）为了便于收集粉末，根据本例磁场结构，采用筒形抽屉结构制作粉末收集器。（2）为了避免磁场影响、方便分离粉末，使抽屉有合适的边缘。（3）抽屉采用卷边薄铝材制作，既节省空间和材料，又满足强度要求，并避免锋利的边缘对人造成损伤，加工容易。（4）定型产品可以用工程塑料一次成型。
作品点评本制作使用多重集尘手段提高集尘效率，极大地降低了粉笔粉尘的污染；且使用方便、成本低（低于80元），具有广阔的推广前景。
