黑板是教室里重要的工具。老师用粉笔在黑板上写字。写满之后需要擦掉。擦黑板会产生很多粉尘。粉尘在空气中飞舞。粉尘对健康不好。老师同学吸入粉尘会咳嗽。粉尘落在衣服上头发上不干净。长期吸入粉尘可能生病。现在的黑板擦除尘效果不好。我们需要设计一个更好的黑板擦。这个黑板擦能减少粉尘。这是本文要研究的问题。

粉尘从哪儿来。粉笔的主要成分是石膏。石膏颗粒很细小。黑板擦和黑板摩擦时颗粒脱落。颗粒很小很轻。空气流动就把粉尘带起来。擦黑板时动作越快粉尘越多。干燥的黑板擦粉尘也多。普通黑板擦是毛毡做的。毛毡表面粗糙能擦掉字迹。毛毡也会吸附一些粉尘。但毛毡吸附满了粉尘就飞出来。擦黑板的人站得最近。他吸入的粉尘最多。前排的学生也容易吸入粉尘。教室窗户开着风会吹散粉尘。但粉尘还是在教室里。我们需要把粉尘收集起来。不让粉尘飞到空气中。

除尘黑板擦的想法很早就有。有人设计过带盒子的黑板擦。盒子在黑板擦后面。擦下的粉尘掉进盒子里。这个想法不错。但盒子容易满。盒子满了需要倒掉。倒盒子时粉尘又飞起来。有人设计过吸尘黑板擦。黑板擦里装一个小风扇。风扇转动产生吸力。粉尘被吸进一个空腔。这个需要用电。电线拖着不方便。电池用完了要充电。风扇会有噪音。噪音影响上课。这些设计都不太完美。我们需要更简单的设计。不需要电。不需要倒粉尘。使用方便。老师学生都喜欢用。

我们的设计思路很简单。黑板擦本身要能锁住粉尘。粉尘被擦下来后立刻被固定。固定粉尘需要一种材料。这种材料要有粘性。粘性不能太大。太大黑板擦会粘在黑板上。擦起来费力。粘性不能太小。太小粘不住粉尘。我们找到一种软橡胶材料。这种橡胶表面有细微孔隙。孔隙像很多小口袋。粉尘颗粒掉进口袋里。口袋壁有轻微的粘性。粉尘进去就出不来。橡胶表面平整。平整的表面摩擦黑板。粉笔字迹被擦掉。粉尘被橡胶收集。橡胶可以清洗。水一冲粉尘就掉了。黑板擦又变干净。

黑板擦的结构分两层。里面一层是硬塑料。硬塑料做成手柄形状。手握着舒服。外面一层是软橡胶。软橡胶包裹住硬塑料。橡胶边缘厚中间薄。擦黑板时橡胶面接触黑板。橡胶有一定弹性。弹性让橡胶完全贴住黑板。黑板上的字迹都能擦到。橡胶面用久了会磨损。磨损了可以更换。橡胶层能撕下来。换新的橡胶层上去。这样黑板擦能用很久。

我们做了实验。找一块普通黑板。用普通粉笔写字。写满一整黑板。用现在的毛毡黑板擦擦。擦的时候测量空气中的粉尘。仪器显示粉尘很多。空气变得浑浊。再用我们的橡胶黑板擦擦。擦同样多的字。测量空气中的粉尘。粉尘少了很多。少了大约八成。大部分粉尘留在橡胶里。空气看起来干净。我们请老师试用。老师觉得手感不错。擦起来不费力。黑板擦过之后没有粉痕。黑板上很干净。老师觉得这个设计好。

橡胶材料需要选对。我们试了好几种橡胶。有的太硬。硬橡胶擦不干净。有的太软。软橡胶容易破。最后选的橡胶软硬适中。这种橡胶耐用。擦一千次以后磨损不大。橡胶的颜色选深色。深色不显脏。黑色或者墨绿色都好。橡胶表面可以有点花纹。花纹增加摩擦力。擦得更干净。花纹不能太深。太深容易积灰。浅浅的网状花纹最好。

黑板擦的手柄要设计好。手柄符合人的手形。大人小孩都能握住。手柄后面可以有个孔。孔里穿绳子。黑板擦能挂在钩子上。保管方便。手柄材料用塑料。塑料轻便。塑料表面磨砂。磨砂的手感好。不会滑手。整个黑板擦重量要轻。老师一天擦很多次。轻的黑板擦不累手。

我们考虑了成本。橡胶材料不贵。塑料手柄也不贵。生产这样一个黑板擦花费不多。比带风扇的便宜很多。学校都买得起。每个教室配四五个。讲台上放两个。后面墙上挂两个。随时能用。橡胶层更换成本低。一片橡胶几毛钱。一学期换一片。学校负担不轻。

这个黑板擦不用电。没有电线。没有电池。没有噪音。完全靠材料特性除尘。这是最大的优点。结构简单。不容易坏。即使坏了维修也容易。橡胶层撕掉换新的。手柄坏了换个手柄。零件都能单独生产。

我们也在想能不能改进。比如橡胶层收集满粉尘后怎么知道。可以加一个简单指示。橡胶层颜色变浅表示粉尘多了。或者橡胶层侧面开个小窗口。看到里面粉尘满了就清洗。清洗也很简单。水龙头下冲。用手搓一搓。粉尘随水流走。晾干后又能用。一块橡胶层能洗很多次。

这个设计对健康有帮助。老师少吸粉尘。喉咙舒服。衣服干净。学生特别是前排学生受益。教室空气好。打扫卫生也轻松。讲台桌面粉尘少。擦桌子容易。对整个教室环境都好。

我们做了问卷调查。问了三十位老师。老师们都反映粉尘问题严重。有的老师喉咙常年不舒服。有的老师手部皮肤干燥。老师们看到我们的设计都表示欢迎。觉得实用。简单。有效。学生们也喜欢。学生们讨厌粉尘飘到课本上。讨厌吃粉笔灰。这个黑板擦能解决这些问题。

生产这种黑板擦需要工厂。模具做出来。橡胶成型。塑料手柄成型。组装在一起。包装好就能卖。可以卖给学校。也可以卖给公司。公司开会也用白板黑板。同样有粉尘问题。家庭有时也用小黑板。家长教孩子写字。家庭也需要除尘黑板擦。市场是有的。

任何设计都有不足。我们的黑板擦也有缺点。橡胶层需要定期清洗。有人可能忘记清洗。清洗需要水。有些地方缺水不方便。冬天水冷洗手不舒服。橡胶层用久了会老化。老化后弹性变差。除尘效果下降。需要更换。我们觉得这些缺点可以接受。比起吸尘器黑板擦的缺点少多了。

我们比较了其他除尘方案。有人提议用湿布擦黑板。湿布确实没粉尘。但湿布擦过后黑板湿漉漉。不能马上写字。要等黑板干。耽误上课时间。湿布容易脏。需要经常洗。洗湿布费水。也有人提议用无尘粉笔。无尘粉笔粉尘少。但字迹颜色淡。后排学生看不清。无尘粉笔价格贵。很多学校不用。我们的黑板擦配合普通粉笔就行。不用改变使用习惯。老师学生适应快。

这项设计的意义是保护健康。健康是最重要的。老师天天上课。学生天天学习。教室是他们长时间待的地方。空气干净很重要。减少粉尘就是减少疾病。小小的黑板擦能起大作用。我们觉得这个设计值得推广。

我们画了设计图纸。图纸上标注了尺寸。黑板擦长十五厘米。宽八厘米。厚三厘米。这是适合手掌的大小。橡胶层厚五毫米。这个厚度能存储足够粉尘。又不影响弹性。手柄上有防滑凹槽。凹槽位置适合手指握持。这些细节都考虑到了。

实验数据证明有效。我们在三个教室测试。每个教室用一个月。记录粉尘情况。对比之前的数据。粉尘浓度平均下降百分之八十。老师们反馈喉咙不适减少。学生们反馈前排粉尘减少。黑板擦本身耐用。一个月后橡胶层没有明显磨损。用水清洗五次。除尘效果没有下降。这些数据支持我们的设计。

未来也许有更好的技术。但现在这个设计是实用的。它成本低。效果好。容易使用。适合大多数学校。我们希望能生产出来。让更多老师学生用上。让教室空气更清新。大家学习更安心。健康是最宝贵的财富。