XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ЧЕХОЛ ДЛЯ СМАРТФОНОВ ИЗ САМОГО ЗИМОСТОЙКОГО МАТЕРИАЛА

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Малышев Н.Д. 1

---

1МБОУ "Легойский лицей-интернат"

Дьяконова М.А. 1

---

1МБОУ "Легойский лицей-интернат"

Работа в формате PDF

284.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исходит из того, что в современном мире гаджеты для нас являются необходимыми средствами общения, связи. Бывают и экстренные ситуации, когда срочно нужно связаться, вызвать помощь. Но климат нашей республики суров, зимой долгое время стоит температура -55, также в нашей республике находится Полюс Холода, где наблюдали температуру – 72 градуса. Такие погоды бывают у нас 9 месяцев. В такую погоду наши средства связи не выдерживают холод и становятся не нужными. Их надо отогреть, чтобы пришли к пригодности. Значит надо, чтобы гаджет лежал в теплом месте - чехле.

Целью данной работы является определение самого зимостойкого материала и сделать из него чехол для телефона.

Для достижения цели надо решить следующие задачи:

1. Узнать зимостойкие материалы на примерах зимних одежд.

2. Протестировать данные материалы при комнатной и уличной температур.

3. Сделать чехол для смартфонов из самого теплого материала.

4. Провести испытания чехла.

Предмет исследования – холодостойкие материалы.

Объект исследования – холодостойкий материал для чехла смартфона.

Гипотезой работы является, что чехол для телефона из нашего материала актуален и будет использоваться многими людьми.

Новизной работы будет красивый удобный чехол для смартфонов из простого материала своими руками, применимый в условиях низкой температуры.

Методики, которые мы применили – наблюдение, испытания, опыт, эксперимент.

ГЛАВА 1. Об устройстве смартфонов

Сегодня смартфоны есть у каждого человека – даже у детей дошкольного возраста и пожилых. Он является необходимым средством общения и связи.

«Начинка» смартфонов сделаны из разных материалов.

• Экран сделан из алюмосиликатного стекла, которое проходит процедуру упрочнения. Стекло помещают в растворы калийных солей и выдерживают.

• Источник питания -это литий-ионный аккумулятор.

• «Провода» (микроэлектрические компоненты начинки смартфона) изготавливают из меди, золота, серебря, никеля и их сплавов.

• Мозг смартфона — микрочип делают кремния.

• Для изготовления микрофона, динамика, а также вибрирующих деталей используют материалы, содержащие неодим, бор, железо, диспрозий и празеодим. 

Смартфоны и другие гаджеты могут испытывать проблемы с производительностью и подвергаться риску поломки при низких температурах, так как они не создавались для использования в экстремальных условиях «якутской зимы».

Производители современных смартфонов рекомендуют использовать их при температуре от 0 до 35 градусов Цельсия. Получается, большинство смартфонов совершенно не приспособлены к российской зиме, при которой температура даже в средней полосе может доходить до -40 градусов Цельсия, а на Крайнем Севере доходит до -60 градусов.

На холоде аккумулятор телефона может разрядиться быстрее, чем обычно, или внезапно сесть «в ноль».

ГЛАВА 2. Удельная теплоемкость материалов

Якутскую зиму не все гости выдерживают. А мы жители привыкли нашим холодам и нам, коренным жителям жить и жить на нашей родной земле. Но мы должны идти в ногу со временем и пользуемся новыми технологическими новшествами – гаджетами.

Как же мы одеваемся в суровую якутскую зиму? Во что одеваемся?

С развитием рынка появились более дешевые и легкие на вес верхние одежды – ватники и пуховики. А женщины носят одежду из разного меха – мутона, норки, каракуля и другие.

2.1. Дубленка

Дубленка - это верхняя одежда, изготовленная из шкуры животных (дубленая овчина), которая в отличие от шубы носится мехом внутрь, а не наружу.

Дубленка, сочетая в себе лучшие качества кожи, меха и шерсти, обладает преимуществами:

• отлично сохраняет тепло человеческого тела и удерживает его даже в самые суровые морозы;

• долговечность – срок службы такой верхней одежды может длиться десятилетиями при правильном уходе;

• водонепроницаемость – волокна обладают хорошими водоотталкивающими свойствами, а после дождя или снега необходимо просто встряхнуть;

• кондиционирование – дубленка не пропускает пот от человеческой кожи и удерживает в тепле и сухости в самых разнообразных погодных условиях;

• воздухопроницаемость – одежда славится своей воздухопроницаемостью, в ней комфортно как весной, так и зимой;

• дубленки производятся из экологически чистых материалов, таким образом, изделия не предоставят никакого дискомфорта;

• отличный вариант для повседневного пользования;

• гипоаллергенность (подобные изделия не вызывают никаких аллергических реакций и не источают неприятных запахов);

• удобные в носке;

• достаточно простой и легкий уход.

Одним из недостатков дубленок является относительно большой вес. Но дубленка тонкой выделки обладает не столь сильным согревающим эффектом, а также после химической чистки такое изделие может потерять свое эксплауатационное свойство .

Теплопроводность-0,0410,043вт/м^{2 0}С.

2.2. Мех

Самой теплой верхней одеждой считаются изделия из шкурок животных, обитающих в условиях холодного климата и даже сурового потому, что природа наделила этих млекопитающим густой и длинной шерсткой и подшерсткой.

Наиболее теплыми мехами призваны меха лисицы, мутон, песец и соболь, обладающие пушистым и густым ворсом. Шубы из такого меха подойдут для ношения в условиях сурового климата – крайнего Севера.

Неплохо сохраняют тепло шубы из меха норки, бобра и шиншиллы.

В нашей республике в основном носят шубу из норки и мутона. Какой мех теплее – норки или мутон? Мутон – это овца, которая имеет густой плотный мех, он обладает высокими тепловыми показателями и способен подстраиваться под внешний климат: в суровый мороз шерсть мутона сохраняет тепло, при влажной погоде пропускает воздух во избежание потения. Изделие из мутона обладает низкой ценой по сравнению с норковой шубой, однако дороже и шикарнее смотрится норка, бесспорно.

Мех, как и другие пористые тела, между своими волокнами содержит воздух и обладает низкой теплопроводностью. Он препятствует охлаждению человеческого тела, сохраняя тепло. Поэтому правильнее сказать, что он не греет, а предохраняет от охлаждения.

Коэффициент теплопроводности - 0,035вт/м^{2 0}С

2.3. Ватин

В 80-90 годах в продаже были верхние одежды с ватином.

Ватин – полушерстяной утеплитель, вязаное полотно. Ватин бывает хлопчатобумажный, шерстяной, полушерстяной, заменяет вату и используется при шитье верхней одежды.

Шерстяной или полушерстяной ватин, а также синтетический, дает больше тепла, чем синтепон. Синтетический нетканый утеплитель подойдет для прохладной погоды, до -2°. Шерстяной и полушерстяной – согреет в холодные зимы.

В настоящее время ватин все менее популярен.

Недостатки: большой вес и влагоудерживающее свойство.

Коэффициент теплопроводности – 0,043вт/м^{2 0}С

2.4. Синтепон

Синтепон или синтетический ватин — это современный наполнитель, относящийся к нетканым материалам. Он образуется из нескольких слоёв синтетических волокон. Кроме них, ткань иногда имеет добавки (шерсть, хлопок).

Он используется при пошиве верхней одежды. Зимние куртки, детские комбинезоны на синтепоне очень удобны, нетребовательны к уходу, хорошо справляются с защитными функциями.

Достоинствами материала является:

• лёгкость, воздушность, которая свойственна даже тонким полотнам;

• надёжная защита от низких температур;

• упругость, помогающая сохранять форму изделий;

• низкая стоимость.

Недостатков у искусственных утеплителей меньше, чем достоинств. К ним относится:

• постепенное разрушение полотна из-за стирок;

• использование клея, который в некоторых случаях вызывает аллергическое раздражение.

Коэффициент теплопроводности – 0,039вт/м^{2 0}С

2.5. Пенофол

Пенофол – современный строительный материал, используется как утеплитель в машиностроении, строительстве. Представляет собой многослойным материал.

Фольгированный пенофол это универсальный изоляционный материал. Он обладает следующими свойствами: теплоизоляция, гидроизоляция, пароизоляция, звукоизоляция.

Среди положительных сторон фольгированного пенофола можно отметить следующее:

• Универсальность.

• Низкий уровень паропроницаемости.

• Шумоизоляция.

• Минимальная толщина.

• Простой монтаж.

• Экологичность.

• Не горит.

• Не разводит никаких грызунов.

• Прост в перевозке.

Хотя этот теплоизоляционный материал обладает рядом ярких положительных сторон, стоит отметить и некоторые его отрицательные моменты. Вот некоторые из них:

• Высокая мягкость.

• По причине его мягкости при монтаже его можно легко повредить. Поэтому необходимо быть аккуратным.

Коэффициент теплопроводности – 0,038вт/м^{2 0}С

ГЛАВА 3. Эксперименты над материалами и чехлом на теплопроводность

Материалы для нашего эксперимента: 5 пластиковых бутылок, 5 чехлов для них – из синтепона, меха, пуха, ватина и пенофола, термометр, горячая вода.

Ход эксперимента:

1. Налить в бутылки с разными чехлами налить горячую воду.

2. Провести 1 опыт: измерить температуры воды через каждые 15 минут при комнатной температуре.

3. Провести 2 опыт: измерить температуры воды через каждые 15 минут при уличной отрицательной температуре.

4. Внести все данные в таблицу, сделать анализ и выявить самый морозостойкий материал.

5. Сшить из этого материала чехол для смартфона.

6. Провести 3 опыт: проверить работоспособность смартфона при отрицательной температуре без чехла и с чехлом.

1 опыт:

Оборудования: 5 пластиковых бутылок с чехлами из разных материалов, термометр.

2 опыт: Оборудования: 5 пластиковых бутылок с чехлами из разных материалов, термометр.

3 опыт

Оборудования: телефон, чехол, секундомер.

1. Сделали чехол для нашего телефона из пенофола и картона.

2. Вынесли выключенный телефон на улицу при -50 радусах. Занесли через 5 минут и включили. Полностью включился за 33 секунды.

3. Вынесли выключенный телефон с нашим чехлом на улицу при – 50 градусах и занесли через 5 минут и включили. Полностью включился за 22 секунды.

Выводы.

Изучив устройство и принцип сохранения тепла, мы пришли к следующим выводам:

1. В сети Интернет материалы мех и пенофол более морозостойки.

2. Мех при комнатной температуре хорошо держит тепло.

3. Пенофол при отрицательной температуре держит тепло дольше, чем остальные.

4. Чехол, сделанный из пенофола дольше держит заряд смартфона при отрицательной температуре.

5. Для лучшего результата чехол усовершенствовали, добавив картон между этими материалами.

Конечно, самодельный чехол уступает по своим свойствам заводскому, но всё-таки на небольшой промежуток времени (1-2 часа) на него можно рассчитывать при экстренных ситуациях в условиях Крайнего Севера. Считаем, что моё исследование имеет практическое значение и может пригодиться людям, живущим в наших условиях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данная работа показывает, что все верхние одежды из меха, ватина, синтепона, дубленки выдерживают нашу суровую зиму, но самым зимостойким материалом верхней одежды является мех в нашем случае мех норки. Но для альтернативы мы взяли современный материал пенофол и проверили тоже на зимостойкость. Он оказался более эффективным материалом, чем мех. Проделав выводы, из двух материалов для чехла выбрали пенофол, так как удобнее носить как чехол, чем мех.

Опыты провели в двух условиях: при комнатной и уличной температуре.

Чехол сделали в двух вариантах: на запястье и нагрудной. На запястье можно использовать, если рукав широкий, нагрудной – когда наоборот.

Затем опыты провели и с нашим чехлом на быстрое включение смартфона при отрицательной температуре. Оказалось, что почти в два раза быстрее включается с чехлом, что даст нам немного времени при экстренных ситуациях.

Есть несколько советов, способствующих минимизации риска повреждения батареи.

Рекомендуется носить смартфон в чехле и во внутренних карманах куртки — так гаджет будет согреваться от тела своего владельца. Также не стоит слишком долго разговаривать по телефону на морозе или переписываться на ходу — чем меньше будет находиться гаджет на холоде, тем лучше.

Кроме аккумулятора в смартфонах есть другие детали, которые подвержены поломке при экстремальных температурах. Например, экран — его чувствительность может снизиться, а поверхность покроется разного рода артефактами в виде потемнения и пятен.

Многие смартфоны не способны выдерживать экстремальную температуру и поэтому могут самопроизвольно выключиться. В таком случае не стоит его сразу перезагружать — гаджету может потребоваться время, чтобы прогреться.

Важно помнить, что при резкой смене температуры внутри устройства может образоваться конденсат, что может привести к полной поломке смартфона. Поэтому при возвращении домой не следует сразу же ставить смартфон заряжаться.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. К ак пользоваться гаджетами «русской зимой» - https://www.gazeta.ru/tech/2021/12/27_a_14361427.shtml

2. Из чего сделан смартфон? - https://hij.ru/read/5296/

3. Пух - https://shveinie-zametki.ru/articles/utepliteli-dlya-odezhdy#%D0%9F%D1%83%D1%85

4. Какая шуба самая теплая и что теплее: пуховик, пальто или шуба? - https://dzen.ru/a/YTNEzHkW5wBq115l

5. Синтепон - https://tkaner.com/tkan/sintepon/

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.Опыты

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Таблицы измерений