高中生科研材料科學(xué)及化學(xué)課題推薦

“隱身”一直是科幻大片最常出現(xiàn)的元素之一，像哈利波特的隱身斗篷、《指環(huán)王》里的至尊魔戒，還有漫威電影里神盾局可隱身的空天母艦……隱身只能出現(xiàn)在科幻電影里嗎？

雖然我們知道一些“隱身”技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用與軍事，但是距離真正的隱形還是有很大的差距。但就在今年，英國一家公司竟然真的制造出了“隱身術(shù)”！

“有史以來最好的隱形盾牌”

英國倫敦的初創(chuàng)公司“隱形盾牌公司”（Invisiblity Shield Co）成功開發(fā)出了一款隱身盾牌，利用特殊的透鏡陣列來改變折射光線的傳播方向，達到“隱身”的目的。

這塊盾牌，看起來就像個大塊的玻璃，可以看到后面的背景，但是人或物體在盾牌后面就很神奇的不見了。

經(jīng)過研究團隊幾年的努力、測試了無數(shù)材料，終于成功地開發(fā)了這款產(chǎn)品，并被譽為“有史以來最好的隱形盾牌”。

截止目前，該公司已經(jīng)開發(fā)了25個功能齊全的盾牌，現(xiàn)在在網(wǎng)站上眾籌，將制作900mm*600mm和300mm*200mm兩種尺寸版本的盾牌，預(yù)計將在今年12月交付。

隱身原理：改變光線傳播方向

隱形盾牌的核心原理并不復(fù)雜，就是利用特殊的透鏡陣列有選擇的反射光線。

盾牌設(shè)計了垂直排列的透鏡陣列，可將后面的背景、物體等折射的光線引導(dǎo)遠(yuǎn)離觀察者，讓這些光線從盾牌的表面向兩邊發(fā)散。
一般來說，在盾牌后面背景比物體或人的反射的光線更明亮，范圍更廣，所以在光線穿過盾牌時，更多的背景光線被折射到觀察者的眼中。
而物體、人的反射光線則是被盾牌在水平方向上散開，就像是盾牌后面的物體影像被均勻“涂抹”在盾牌上，與背景光線相比可忽略不計，才產(chǎn)生了隱形的效果。

用科技實現(xiàn)“光魔法”

自2006年Leonhardt和Pendry等人發(fā)表了關(guān)于“隱身”的論文，“隱身”漸漸成為光學(xué)、物理學(xué)、電磁學(xué)、材料學(xué)及交叉學(xué)科最熱門的研究領(lǐng)域之一。

隱身盾牌就是一種光學(xué)材料，光介質(zhì)材料是傳輸光線的材料。入射的光線經(jīng)過折射、反射會改變光線的方向、位相和偏振態(tài)；還可經(jīng)過吸收或散射改變光線的強度和光譜成分。
簡單來說，“隱身”其實就是利用光的各種特性，對眼睛施展“欺騙術(shù)”，其實早在幾百年前甚至幾千年前，動植物界就已經(jīng)把光學(xué)運用的駕輕就熟了。

像蝴蝶翅膀的表面顏色就是由于表皮內(nèi)多層結(jié)構(gòu)使光發(fā)生反射或散射作用，從而產(chǎn)生特殊的顏色效應(yīng)，這種顏色被稱為結(jié)構(gòu)色。
由于結(jié)構(gòu)色具有不褪色、環(huán)保和虹彩效應(yīng)等優(yōu)點，在顯示、裝飾、防偽等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。對自然界中生物的結(jié)構(gòu)色形成機理及其應(yīng)用進行研究，可以促進仿生結(jié)構(gòu)色加工和微納米光學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

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從神話到現(xiàn)代科技，人類對光的探索從未停止，光學(xué)材料也廣泛用用于建筑、軍事等領(lǐng)域，如果你對材料科學(xué)感興趣，千萬不要錯過下面的課題。

課題介紹

• 課題名稱:? 基于嵌段共聚物的層狀結(jié)構(gòu)用于刺激響應(yīng)的結(jié)構(gòu)顏色
• 相關(guān)學(xué)科：材料科學(xué)、化學(xué)
• 課題介紹：某些生物物種本身非常鮮艷的顏色稱為結(jié)構(gòu)色，這些物種表面上排列整齊的微米或納米結(jié)構(gòu)引起的光的干涉、衍射或散射的光學(xué)過程被認(rèn)為是顏色的來源。在本項目設(shè)計嵌段共聚物及其聚合路線，將這些嵌段共聚物通過自組裝方法用于生產(chǎn)層狀結(jié)構(gòu)，對聚合物組成和自組裝條件的控制將能夠調(diào)整顯示的結(jié)構(gòu)及其顏色。

導(dǎo)師介紹

• 劍橋大學(xué)化學(xué)系博士；
• 在讀期間發(fā)表SCI論文19篇，其中一作9篇，3項國家發(fā)明專利在投；
• 科研表現(xiàn)優(yōu)異，獲得中國人民大學(xué)優(yōu)秀研究生、三好學(xué)生，中國人民大學(xué)學(xué)生最高榮譽“吳玉章獎學(xué)金”，北京市優(yōu)秀畢業(yè)生，研究生國家獎學(xué)金；
• 有數(shù)年的助教助研背景，碩士期間曾作為助教教授本科生課程、指導(dǎo)本科生完成國家級項目；博士期間也帶領(lǐng)碩士研究生順利完成其畢業(yè)作品。

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