高中生科研材料科學方向課題推薦

本周課題導視

材料科學方向課題
電致收縮的柔性機器人人工肌肉
水系鎂離子電池設計
用于富血管型腫瘤治療的微球設計與合成
固態電池及固態電解質
皮克林乳液原理初探
納米流體熱物性研究
非晶態材料分子動力學

1. 電致收縮的柔性機器人人工肌肉

近年來，德克薩斯州大學達拉斯分校的某研究組開發出一種用尼龍線制成的超強人工肌肉，這種肌肉能夠根據溫度變化做出反應，預熱收縮，遇冷則變回原始的形狀。然而目前機器人領域中，主要使用的驅動源為電力而非熱力。

本課題將通過化學方法進一步改良該尼龍人工肌肉，以實現其電致驅動性能，定量分析其收縮率、能量轉換率、承重能力等特性，并最終制作一個機器人系統展示該人工肌肉。

相關學科?
物理學，材料科學，機械工程

2. 水系鎂離子電池設計?

目前，開發低成本、安全的電池系統目前變得越來越緊迫。鎂離子電池 因其無枝晶特性、地殼儲量豐富、理論體積容量高以及還原電壓低的特點，變得特別有吸引力。

該項目旨在通過使用普魯士藍類似物作為正極和有機材料作負極并使用水系電解質來提出一種水系鎂離子電池，同時我們還將研究水性電解質和有機電解質之間的差異。

相關學科??
化學，材料科學，能源科學技術

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3. 用于富血管型腫瘤治療的微球設計與合成??

本課題致力于發展可以應用于富血管腫瘤的微球，并進一步開發微球的多功能性。本課題將設計以及發明一種高載量海藻酸鈉微球的制備方法，主要原料包含明膠水溶液、海藻酸鈉水溶液和戊二醛水溶液。

本發明制得的海藻酸鈉微球粒徑能夠分別和同時包被多種顯影劑和抗腫瘤藥，成本低廉，易于精確控制，可替代各種進口和國產昂貴的栓塞劑制品，為患者提供可以接受的優良癌瘤治療栓塞劑，減輕患者的病患痛苦和經濟負擔。

相關學科
化學，材料科學，生物學

4. 固態電池及固態電解質?

由于固態電解質具有鋰離子傳輸效率低、低溫下離子導電性低、界面固化等問題，一直難以實現大規模應用。本課題主要通過針對固態電解質固有問題的結構設計，為固態電池的應用提供新思路。

通過本項目，學生將接觸到基礎的電化學原理、離子、電子輸運，和基礎的高分子化學等內容，培養固態電池設計、固態電解質合成及測試等技能。

相關學科??
化學，材料科學

5.皮克林乳液原理初探??

在本課題中，我們將嘗試使用多種不同的顆粒，并探索不同物質或是不同量的同種物質對液滴穩定性的影響，并通過不同的表征來進行深入的探究。通過本課題，學生將學習材料科學的基礎知識，使用科學的探究方法完整地進行一個科研項目。

相關學科??
材料科學，化學

6. 納米流體熱物性研究?

基于液體的冷卻方法在高功率設備中散發多余熱量的技術中起著重要作用，提出增大電子器件傳熱效率在原子尺度材料表征的解決方案。

在這個項目中，我們將利用分子動力學模擬和量子蒙特卡羅方法來研究尺寸效應和剪切應力對納米流體熱導率的影響，優化納米流體內部熱導率和界面的設計。

相關學科??
物理學，材料科學，能源科學技術

7. 非晶態材料分子動力學?

非晶態材料特殊的結構使得其沒有一般金屬材料里面定義的缺陷，從而有很多優越的性能和特殊的應用。分子動力學作為當下最為火熱的仿真技術之一，在材料研究的領域得到了大量的使用。

本次項目將使用分子動力學對非晶態材料進行模擬，分析其結構以及力學行為。本次項目非常適合未來有志于從事材料研究的學生。

相關學科??
材料科學

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