高中生科研材料科學(xué)方向課題推薦

本周課題導(dǎo)視

材料科學(xué)方向課題
電致收縮的柔性機(jī)器人人工肌肉
水系鎂離子電池設(shè)計(jì)
用于富血管型腫瘤治療的微球設(shè)計(jì)與合成
固態(tài)電池及固態(tài)電解質(zhì)
皮克林乳液原理初探
納米流體熱物性研究
非晶態(tài)材料分子動(dòng)力學(xué)

1. 電致收縮的柔性機(jī)器人人工肌肉

近年來，德克薩斯州大學(xué)達(dá)拉斯分校的某研究組開發(fā)出一種用尼龍線制成的超強(qiáng)人工肌肉，這種肌肉能夠根據(jù)溫度變化做出反應(yīng)，預(yù)熱收縮，遇冷則變回原始的形狀。然而目前機(jī)器人領(lǐng)域中，主要使用的驅(qū)動(dòng)源為電力而非熱力。

本課題將通過化學(xué)方法進(jìn)一步改良該尼龍人工肌肉，以實(shí)現(xiàn)其電致驅(qū)動(dòng)性能，定量分析其收縮率、能量轉(zhuǎn)換率、承重能力等特性，并最終制作一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)展示該人工肌肉。

相關(guān)學(xué)科??
物理學(xué)，材料科學(xué)，機(jī)械工程

2. 水系鎂離子電池設(shè)計(jì)?

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

該項(xiàng)目旨在通過使用普魯士藍(lán)類似物作為正極和有機(jī)材料作負(fù)極并使用水系電解質(zhì)來提出一種水系鎂離子電池，同時(shí)我們還將研究水性電解質(zhì)和有機(jī)電解質(zhì)之間的差異。

相關(guān)學(xué)科??
化學(xué)，材料科學(xué)，能源科學(xué)技術(shù)

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3. 用于富血管型腫瘤治療的微球設(shè)計(jì)與合成??

本課題致力于發(fā)展可以應(yīng)用于富血管腫瘤的微球，并進(jìn)一步開發(fā)微球的多功能性。本課題將設(shè)計(jì)以及發(fā)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(fā)明制得的海藻酸鈉微球粒徑能夠分別和同時(shí)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(jìn)口和國產(chǎn)昂貴的栓塞劑制品，為患者提供可以接受的優(yōu)良癌瘤治療栓塞劑，減輕患者的病患痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

相關(guān)學(xué)科??
化學(xué)，材料科學(xué)，生物學(xué)

4. 固態(tài)電池及固態(tài)電解質(zhì)?

由于固態(tài)電解質(zhì)具有鋰離子傳輸效率低、低溫下離子導(dǎo)電性低、界面固化等問題，一直難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。本課題主要通過針對固態(tài)電解質(zhì)固有問題的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為固態(tài)電池的應(yīng)用提供新思路。

通過本項(xiàng)目，學(xué)生將接觸到基礎(chǔ)的電化學(xué)原理、離子、電子輸運(yùn)，和基礎(chǔ)的高分子化學(xué)等內(nèi)容，培養(yǎng)固態(tài)電池設(shè)計(jì)、固態(tài)電解質(zhì)合成及測試等技能。

相關(guān)學(xué)科??
化學(xué)，材料科學(xué)

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(zhì)或是不同量的同種物質(zhì)對液滴穩(wěn)定性的影響，并通過不同的表征來進(jìn)行深入的探究。通過本課題，學(xué)生將學(xué)習(xí)材料科學(xué)的基礎(chǔ)知識，使用科學(xué)的探究方法完整地進(jìn)行一個(gè)科研項(xiàng)目。

相關(guān)學(xué)科??
材料科學(xué)，化學(xué)

6. 納米流體熱物性研究?

基于液體的冷卻方法在高功率設(shè)備中散發(fā)多余熱量的技術(shù)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(gè)項(xiàng)目中，我們將利用分子動(dòng)力學(xué)模擬和量子蒙特卡羅方法來研究尺寸效應(yīng)和剪切應(yīng)力對納米流體熱導(dǎo)率的影響，優(yōu)化納米流體內(nèi)部熱導(dǎo)率和界面的設(shè)計(jì)。

相關(guān)學(xué)科??
物理學(xué)，材料科學(xué)，能源科學(xué)技術(shù)

7. 非晶態(tài)材料分子動(dòng)力學(xué)?

非晶態(tài)材料特殊的結(jié)構(gòu)使得其沒有一般金屬材料里面定義的缺陷，從而有很多優(yōu)越的性能和特殊的應(yīng)用。分子動(dòng)力學(xué)作為當(dāng)下最為火熱的仿真技術(shù)之一，在材料研究的領(lǐng)域得到了大量的使用。

本次項(xiàng)目將使用分子動(dòng)力學(xué)對非晶態(tài)材料進(jìn)行模擬，分析其結(jié)構(gòu)以及力學(xué)行為。本次項(xiàng)目非常適合未來有志于從事材料研究的學(xué)生。

相關(guān)學(xué)科??
材料科學(xué)

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