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有哪些科技已經融入到日常家電中?

2020-02-24家居

此題下,大多數題主都提到了 「AI技術」與「智能家電」的結合 ,提高了語音互動的智能水平,使使用者與產品之間的互動更加便利。

例如Amazon echo、小愛同學、小度音箱等。

當然,AI技術也可以用於其它家電上,例如智能電視:

AI技術也可以用在車上。例如小鵬P7被公認為智能汽車的原因之一,就是它的語音互動功能做得特別好用:

看到這裏,你可能會說: AI語音互動,確實不錯,但這種科技多少有點偏「軟」 —— 音箱是智能了,但音質並沒有變好;空調是智能了,但制冷效果也還一樣。

那麽,有沒有哪些「硬核科技」,融入到日常家電中呢?

還真有,方太結合潛艇清洗的「空化效應」和火箭發射的「拉瓦爾原理」發明了高能氣泡洗,並套用在洗碗機上。

方太水槽式洗碗機C3B

潛艇清洗、火箭發射和洗碗機? 聽起來差距有點大啊!難不成是殺雞焉用牛刀的蠢事,或是純噱頭的騙局? 今天咱們就來解讀一下吧!

一、洗碗機的水土不服

洗碗機被發明出來100多年了,經過多輪叠代改進,按說已經相當成熟了。可是直到2010年,中國洗碗機市場滲透率不足0.5% [1]

難道中國人勤勞,就愛自己洗碗嗎? 想想也不可能。真正的原因是: 西方發明的洗碗機,遇到中國油汙較重的猛火爆炒時力不從心,可以說是水土不服

西方傳統洗碗機面對猛火爆炒的油汙力不從心

更不用說「終極考驗」煲仔飯了,洗了等於白洗。 這也不能全怪西方傳統洗碗機的產品經理,因為他們從來沒見過這麽頑固難洗的砂鍋啊!

西方傳統洗碗機難以處理中式頑固汙漬

問題來了不要怕,咱們要勇敢面對。 怎麽改進洗碗機,才能幫中國家庭解放雙手呢?

常規思路非常容易,大概有兩個: 一是加大水量,二是增加水壓。 簡單來說,這種思路篤定 「大力出奇跡」—— 只要水夠多、水壓夠大,沒什麽做不到的

「大力出奇跡」的常規思路

然而這種「大力出奇跡」思路的實踐結果並不理想,原因有兩方面:

  • 水量方面 :固然是水量越大效果越好,但水量大到一定程度後,再增加水量的效果就不明顯了,而且可能會造成水資源浪費。
  • 水壓方面 :隨壓力上升到一定程度後,噴水速度的增加也不再明顯了,對中式頑固汙漬的清洗效果也並不好。
  • 其實,這種「大力出奇跡」的思路,在新能源汽車史上也出現過 。1990年,通用汽車推出Impact純電動概念車,一方面把輕量化做到極致,整車重量僅998公斤,不到1噸;另一方面把電池盡可能往多了堆,電池重量達408公斤。

    以「大力出奇跡」的思路,通用在概念車裏堆滿了鉛酸電池,但也只能實作144公裏的續航裏程 。Impact概念車的量產車型EV1推出市場後也遭遇了滑鐵盧,隨即停產。

    30年後的今天,電動汽車重新啟航,發展得如火如荼,續航裏程也達到了400-700公裏。 這麽長的續航裏程,是靠大力出奇跡的「蠻勁」、多堆電池實作的嗎?

    當然不是,更多的是依靠技術上的「巧勁」 。30年來的電池技術史波瀾壯闊,在此我們只做一個極簡的概括:

  • 電池原理 :從鉛酸電池前進演化到鋰離子電池,革命性的躍進。
  • 單體創新 :正級材料鎳錳鈷比例從523到811,能量密度不斷攀高。
  • 整合改進 :例如大眾的MEB平台、寧德時代的CTP技術、比亞迪的刀片電池、CTC技術,都是在電芯電池整合為電池包這個層面上進行創新。
  • 回到洗碗機的話題,既然一味用增加水量、水壓的「蠻勁」不太有效,不如換個思路利用「巧勁」來對付中式頑固汙漬。 當然,「巧勁」並不簡單,技術含量更高

    二、空化效應的強大威力

    螺旋槳是現代船舶的主要推進裝置,經常發生明顯的腐蝕損毀現象。起初人們有點奇怪: 水流沒那麽強啊,按理說鋼筋鐵骨的螺旋槳扛得住,咋就這麽脆弱呢

    後來發現,玄機就在於螺旋槳工作時水流中的氣泡(下圖左): 空氣雖然比海水的密度低很多,但氣泡爆裂時的沖擊波非常強,將金屬槳葉都打得千瘡百孔

    左:正在承受空泡作用的螺旋漿 右:被空泡損毀的螺旋槳

    俗話說眼見為實,我們看一下氣泡爆裂的威力吧。 如下圖 [2] ,躁動不安的氣泡遇到金屬時瞬間爆裂,看起來妥妥的一個小炸彈

    圖片來源[2]

    還看不清?那咱們把鏡頭再拉進一些 [3] ,氣泡爆裂是不是很像小炸彈?

    單氣泡貼近壁面潰滅與射流 圖片來源[3]

    圓滾滾的氣泡受到四面八方的均勻壓力,此時人畜無害。 當它破裂時,卻按照「傷其十指,不如斷其一指」的哲學,能量匯聚一個特定的方向而可能誘發高溫、高壓、微射流等極端現象,可以使汙染物氧化、殺菌、聚合、長鏈分子降解等 [4]

    氣泡爆裂時的指向效能量聚集 圖片來源[4]

    若無視空化效應,艦艇的螺旋槳會被損壞。 反過來,空化效應也可用來清洗艦艇,事半功倍。

    空化效應既然可以清洗艦艇,那用它來洗碗如何? 方太還真就打算這麽做了,遇到的第一個問題是:如何在水流中控制空化效應呢?

    空化效應其實也簡單,快速攪拌也可以制造空化效應,拉動針管就會在水中制造氣泡:

    還有一種原理更高級一些: 當管道收窄時,速度提高的水流局部可能產生空化效應,清洗艦艇的「空化射流清潔技術」正是利用此原理 [5]

    圖片來源[5]

    方太水槽式洗碗機C3B也是利用此原理,開發出了「高能氣泡洗」技術:

    當水流管道收窄產生空化效應後,普通水流就變成了高能水流,清洗汙漬的能力大大增強!

    左:高能空化射流 右:傳統水流 圖片來源[10]

    效果好不好,直接看療效。有人用上了「終極武器」煲仔飯來考驗高能氣泡洗,最後發現中式頑固汙漬也能洗幹凈了 [6]

    圖片來源[6]

    三、拉瓦爾原理的加速效應

    不管怎麽說,加快水流速度,肯定是能改善洗碗效果的。 一種樸素的思想:收窄管道,就可以使水流加快 —— 就像鄉間溪流,河道收窄時流速就會變快嘛!

    然而,這種方法的局限在於: 管道收窄到一定程度後,再收窄反而會使流速降低 。如下圖 [7] ,當稍微收窄時,流速加快;進一步收窄時,管道就有堵塞的傾向了。

    圖片來源[7]

    1883年,瑞典工程師拉瓦爾大概是玩水管遊戲受到了啟發,發現「寬-窄-寬」的管道噴水速度更快,於是發明了拉瓦爾噴管。

    「寬-窄-寬」的管道噴水速度更快 圖片來源[7]

    「寬-窄-寬」管道的流速更快? 畫出原理圖,大概就是下面這個樣子:

    圖片來源[7]

    河道收窄水流更快,河道變寬水流不應該減慢嗎,怎麽會進一步加快?

    我只能說,這的確是反直覺的。 用伯努力方程式解釋有點復雜,我還是類比一下吧:這就像放學時,同學們沖到教室到樓梯口堵塞了,而接近操場時釋放了擁擠,人流速度就加快啦!

    物理世界就是如此,它可不管是否符合直覺。 人類也正是利用拉瓦爾原理,造出了火箭;方太也利用拉瓦爾原理,進一步加快了洗碗的水流速度 [8]

    火箭與方太洗碗機中的拉瓦爾噴管 圖片來源[8]

    值得一提的是,方太水槽式洗碗機C3B所設計的噴管結構 ,可以同時產生「空化效應」與「拉瓦爾效應」 [9] ,從而實作威力強、噴水快的「高能氣泡洗」,可謂是奇思妙想、一舉兩得!

    圖片來源[9]

    聽到這裏,大家是不是覺得搞研發還挺簡單的? 悟出一個空化效應,再悟出一個拉瓦爾原理,功能強大的洗碗機不就成了?

    實際上,真實的研發過程要復雜得多 —— 管道路線怎麽設計、噴管數量與參數怎麽選,在高速流體領域都是很復雜的問題。

    這時候,就真的要借鑒火箭的研發方式了:方太在研發洗碗機C3B的過程中,采用了航天領域的數碼孿生技術,大大加快了研發效率!

    借鑒航天領域的數碼孿生技術

    借鑒了航天領域數碼孿生技術,方太快速叠代,研發出「全新一代高能氣泡洗」 —— 將喉道尺寸縮小20%左右,預期帶來40%的有效噴射效能提升;預期讓噴淋臂的水流噴射揚程提升20%以下,預估節水5%左右。

    圖片來源[9]
    其它參考文獻 [10]

    四、好技術更要好產品

    再好的技術,也必須承載在好產品上,才能造福消費者。

    方太洗碗機讓我印象最深刻的一點是,它深刻洞察了中國人的廚房現狀: 與動輒二三十平的開放式廚房相比,中國86%的城市家庭廚房面積不足10㎡,有些城市的超7成家庭廚房甚至不到5㎡,面積也就比一張1.8*2米的雙人床稍大點 [11]

    洞察了中式烹飪的頑固汙漬後,方太利用「空化效應」與「拉瓦爾原理」發明了高能氣泡洗;

    洞察了中國廚房的窘迫後,方太發明了小尺寸、大容量、不額外占用廚房空間的水槽式洗碗機

    方太水槽式洗碗機C3B則將大容量的優勢進一步增強,水槽寬達490mm,容量相比上代提升25%。

    此外,針對中國家庭的飲食習慣,方太水槽式洗碗機C3B不僅能洗碗,還能洗水果、蔬菜甚至海鮮,一機多用,功能強大。

    左:洗水果、洗蔬菜 右:洗海鮮、洗小龍蝦

    方太水槽式洗碗機C3B不僅能洗碗,還能烘幹、消毒、除渣、儲存。 也就是說,餐具放進去並開啟保潔儲存功能的96小時之內,都不必再取出來了,而且一些細小的殘渣可以自動強排,對於我這種懶人來說,是真正的解放雙手,用起來非常方便。

    特別要指出的是,高能氣泡洗疊加75℃的高溫除菌技術,可以達到99.99%的除菌率,特別是可以去除幽門螺桿菌,非常健康。

    小結

    不知不覺聊得有點遠了。

    總之,相對於各種智能家電的AI技術來說,我認為方太水槽式洗碗機C3B上利用空化效應與拉瓦爾原理的「高能氣泡洗」技術更硬核一些,也希望有更多硬核技術能套用到日常家電上,讓我們的生活更加美好!

    參考

    1. ^https://baijiahao.baidu.com/s?id=1675052383166224705&wfr=spider&for=pc
    2. ^https://www.zhihu.com/zvideo/1337333498861420544
    3. ^http://caskepu.chuanbo.cas.cn/gb/jctj/201712/t20171214_4533177.html
    4. ^https://zhuanlan.zhihu.com/p/388667482
    5. ^https://zhuanlan.zhihu.com/p/406582243
    6. ^https://zhuanlan.zhihu.com/p/400789455
    7. ^https://www.zhihu.com/question/460192437/answer/2302474799
    8. ^https://mp.weixin.qq.com/s/LuF949Gzo0rSzny7etyaNA
    9. ^https://r.xiumi.us/board/v5/4ADCC/355394764
    10. ^https://zhuanlan.zhihu.com/p/400789455
    11. ^http://caskepu.chuanbo.cas.cn/gb/jctj/201712/t20171214_4533177.html