仿生智能柔性新材料的製備和應用

教育部在《全日製普通高級中學課程計劃(試驗修訂稿）》中指出“綜合實踐活動是國家規定的必修課，包括研究性學習、勞動技術教育、社區服務、社會實踐四部分內容。”已有多所高校在自主招生簡章中明確表示選拔“積極參加創新性研究工作或研究性學習並取得一定成果的優秀高中畢業生”，“研究性學習”能力及有社會實踐經曆的證明已成為綜合評價、自主招生等招生方式中一項重要的依據，且在新高考改革中也更具優勢。
為了對當代青少年進行前沿科研星空体育官网入口网站的學習和科研思維的訓練，清大紫育協調多方資源為廣大中學生提供進入國家重點實驗室的寶貴機會，舉辦中學生科學研究能力培養計劃專項營，提供給廣大中學生進入知名高校重點實驗室的學習的寶貴機會，中學生將在高校教授的親自指導下進行探究性課題研究。
北京航空航天大學（簡稱北航）成立於1952年，由當時的清華大學、北洋大學、廈門大學、四川大學等八所院校的航空係合並組建，是新中國第一所航空航天高等學府，現隸屬於工業和信息化部。學校以國家重大戰略需求為先導，強化基礎性、前瞻性和戰略高技術研究，打造頂級創新平台和一流科研團隊，近年來，多項高水平基礎研究成果誕生，在仿生界麵、熱電材料、量子測量等領域初步實現了引領科學前沿。本次活動，北京航空航天大學為了響應我國科學普及，尖優人才培養的理念，將本校優勢學科中的科研課題作為本次研學活動的大方向，希望中學生能夠通過研學活動的參與接觸前沿科研星空体育官网入口网站，提升中學生科研探索的思維與能力，激發中學生對科學探索的熱愛與追求。

組織單位

主辦單位：清大紫育（北京）教育科技股份有限公司
清大紫育（北京）教育科技股份有限公司，是一家專注於中學創新人才培養，助力大學創新人才選拔，為學生提供新高考、綜合評價、自主招生的升學規劃與服務的高科技教育企業。依托多年成功開展競賽等活動的經驗，清大紫育與中國科學院、科研機構、重點高校等展開深入合作，不斷研發青少年研學實踐活動，為優秀高中學子搭建接觸高端科研平台的橋梁，幫助學生進行前沿課題研究與實踐，助力學生為名校升學積累高含金量的背景證明，目前已成功開展人工智能、大數據、計算機、生物等領域研究活動，並持續增加信息、能源、交通、農業、航空航天、管理、經濟、人文類等研究課題供學生自主選擇。
承辦單位：中科領創（北京）文化科技有限公司
中科領創（北京）文化科技有限公司是中國科學院行政管理局科學文化傳播板塊中重要執行機構之一，依托中國科學院豐富的科技資源，以服務科技文化、教育發展、資源利用為目標，以落實國家加強青少年素質教育的號召，培養青少年科學探索意識、激發自我學習興趣、提升創新精神、提高科學素養為己任，公司整合中國科學院相關研究所、科普場館、野外台站、科普專家等資源，結合自身現有的教育、研學各相關部門合作關係努力打造科學實踐教育品牌，實現科學星空体育官网入口网站創新運用的理想，踐行中國科學院科普推廣的理念。
協辦單位：北京航空航天大學
北京航空航天大學（簡稱北航）成立於1952年，由當時的清華大學、北洋大學、廈門大學、四川大學等八所院校的航空係合並組建，是新中國第一所航空航天高等學府，現隸屬於工業和信息化部。建校以來，北航一直是國家重點建設的高校，是全國第一批16所重點高校之一，也是80年代恢複學位製度後全國第一批設立研究生院的22所高校之一，首批進入“211工程”，2001年進入“985工程”，2013年入選首批“2011計劃”國家協同創新中心，2017年入選國家“雙一流”建設高校名單。學校第十六次黨員代表大會提出以建設紮根中國大地的世界一流大學為發展願景目標。

活動宗旨

近距離接觸前沿領域科研成果提升中學生科學研究能力

報名人群

A：全國高中生；
B：參加過全國性創新類、科技類、學科類競賽獲獎學生優先；
C：對科研項目和相關領域具有濃厚興趣的優秀中學生；
D: 計劃參加新高考、綜合評價和自主招生的優秀中學生；
E: 計劃申請國外名校留學儲備背景材料的優秀高中生；
F: 希望深入參與科研項目並感受科研魅力的優秀中學生；

活動優勢

頂級師資教學全麵提升學生科研能力；
促進學科交叉融合培養素質人才選拔；
鎖定科學前沿課題打造優質精品課程；
引導學生走出課堂結合現狀付諸實踐；

名校教授親自帶領完成專業科研實驗；
激發學生探究熱情提升科學創新思維；
進入名校重點實驗室提升創新科研力；
北航重要科研課題激發學生潛能興趣；
國內知名高校近距離接觸及實地考察；

師資介紹

劉教授：國家傑出青年科學基金獲得者、博士生導師。
北京航空航天大學化學學院教授，中組部青年千人計劃入選者，迄今為止，已在Nature, Nat. Rev. Mater., Nat. Mater.，Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater. 等國際知名期刊上發表SCI收錄論文60餘篇，總引用3000餘次，其中SCI他引2000餘次。先後在國內外學術會議上作大會特邀、邀請報告及分組報告等共計20餘次。主持或參加國家自然科學基金、國家重點研發計劃等科研項目10多項。
齊教授：博士生導師，北京航空航天大學化學學院副教授。
2009年博士畢業於中國科學院化學研究所。2009年-2018年在美因茨大學物理係從事博士後研究。入選北京航空航天大學卓越百人計劃。研究工作主要發表在Macromolecules，soft matter，Adv. Fun. Mater.等相關雜誌。
趙教授：碩士生導師，北京航空航天大學化學學院副教授。
2010年博士畢業於中國科學院化學研究所。曾在日本、美國等知名高校及研究所項目交流。以第一及通訊作者在Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、ACS Appl. Mater. Interfaces 等雜誌發表論文14篇，總引用400餘次。
王教授：北京航空航天大學化學學院副教授。
主要從事納米複合材料和石墨烯基複合材料的設計製備與吸波、電磁屏蔽及儲能等性能研究獲得了重要的成果，部分結果正在申請專利並進入中試階段。目前以第一作者和通訊發表文章40篇，影響因子大於3的文章30篇，其中高被引用論文一共有3篇，目前H因子18。

課程介紹

專項營一：柔性傳感材料方麵的製備及應用

課程背景
導電柔性材料，是結合了水凝膠與導電高分子的一種新型材料，由於其便攜及可穿戴特性，可作為柔性傳感器件在個性化健康監測、人體運動檢測等領域廣泛應用。一方麵具備了水凝膠材料良好的生物相容性、優異的柔性和可拉伸性等機械性能，另一方麵，由於其添加了導電高分子，賦予了其優異的導電性能。
導電高分子是由具有共扼π鍵的高分子經化學或電化學“摻雜”使其由絕緣體轉變為導體的一類高分子材料。具有密度小、易加工、導電性好等特性，並可通過多種方法填充到水凝膠基體中，使其在製備導電水凝膠領域具有非常廣闊的應用前景。
通過課程學習，學生可親自參與到導電高分子材料的設計中，並親手製備柔性傳感材料，同時，學生可通過簡單的拉伸實驗或者穿戴實驗，驗證所合成的導電高分子基水凝膠的機械性能與導電性能之間的關係，進一步探索應用領域。通過材料的設計、製備及應用的實踐活動，培養學生們對科研的興趣，了解科學研究的思路及方法。
課程內容

參加實驗室安全培訓
學習水凝膠基礎星空体育官网入口网站，學習相關實驗基礎操作
參與導電高分子基水凝膠的製備，了解其特性
了解導電高分子基水凝膠的各種性能評價
學習製備導電高分子基水凝膠
掌握導電高分子基水凝膠作為傳感單元的柔性傳感器的原理和方法
學習用拉伸、壓縮等機械力手段驗證其水凝膠導電性能
學會用上述柔性傳感器件監測身體各部位的運動
形成規範的課題報告及PPT，完成研究性學習答辯

學習成果
通過上述學習，每個學生學習相關的材料的製備方法，多種專業儀器的原理和實驗操作，並對材料進行簡單的性能評價及實際應用演示，深入了解柔性電子技術的發展、應用和未來趨勢。為讓學生們更好地了解科學研究的過程，我們還將帶領學生參觀化學實驗室以及分析測試中心。了解化學實驗室的基礎設施、實驗需要的基本裝置，以及檢測分析所需要的一些大型儀器設備。

課程所需基礎及適合領域：

所需學科基礎	側重科目：化學普通科目：物理、生物
適合專業領域	學科門類：理學化學類、數學類、物理學類、生物科學類學科門類：工學材料類、環境科學與工程類、生物醫學工程類、機械類、儀器類、化工與製藥類、農業工程類、食品科學與工程類、安全科學與工程類、生物工程類

注：該專項營的最多容納人數為20人，報滿為止。
專項營二：具有仿生結構的太陽能淨水器製備及研究

課程背景
水汙染是指汙染物進入水體，引起水質惡化，使水的使用價值降低的現象。水汙染現象一般表現為：水中汙染物的數量超過了水體自淨能力；汙染物數量達到破壞水的原有用途的程度；汙染物含量超過了水中該物質的本底值，影響了水的用途。
太陽能蒸餾法，就是蒸餾時利用太陽的輻射，直接使汙染水蒸發的工藝。太陽熱能在蒸餾過程的應用，最重要的是在海水淡化方麵。蒸餾過程基本上是把鹽水汽化，使溶解了的鹽類留在溶液中，然後使水蒸汽凝結而得到淡水。太陽能蒸餾裝置可以不消耗常規能源，並且結構簡單、操作容易，對環境無任何汙染。為人類創造了一種新的生活形態，使社會及人類進入一個節約能源減少汙染的時代。
仿生結構在集水領域已經有廣泛的應用，比如模仿仙人掌的針刺結構、沙漠甲蟲的甲殼上的凸起、豬籠草陣列溝槽等已經製備出各種新型的集水裝置。將仿生結構與太陽能蒸餾法相結合，製備出利用清潔能源進行水處理的裝置，是本課程的特色。
通過課程學習，學生可通過親自參與仿生結構水凝膠的製備，以及太陽能蒸餾淨水裝置的搭建，了解如何設計出一種便攜式太陽能蒸餾器，了解仿生結構在集水及水滴定向輸運過程中的奧秘，進而掌握科學研究的整體思路，培養對科學研究的熱愛。同時，學生還可對3D打印技術進行深度學習與研究。
課程內容

親手製備具有仿生微結構水凝膠，並研究其表征方法
實驗室安全培訓
學習課題相關實驗基本操作技能培訓和課題背景基礎星空体育官网入口网站
親手製備具有仿生微結構水凝膠，並研究其表征方法
學習使用3D打印技術製備汲水材料，了解其中的原理
學習利用汲水原理搭建太陽能淨水器
研究所搭建的太陽能淨水器的效果
形成規範的課題報告及PPT，完成研究性學習答辯

學習成果：
為讓學生們更好地了解科學研究的過程，我們還將帶領學生參觀化學實驗室以及分析測試中心。了解化學實驗室的基礎設施、實驗需要的基本裝置，以及檢測分析所需要的一些大型儀器設備。通過動手完成相關材料的製備，並對材料進行簡單的性能評價，深入了解1-2種環境汙染控製技術的應用。
課程所需基礎及適合領域：

所需學科基礎	側重科目：化學普通科目：物理、生物
適合專業領域	學科門類：理學化學類、數學類、物理學類、生物科學類學科門類：工學材料類、環境科學與工程類、生物醫學工程類、機械類、儀器類、化工與製藥類、農業工程類、安全科學與工程類、生物工程類

注：該專項營的最多容納人數為20人，報滿為止。

行程安排

時間	活動環節	活動內容
DAY1	上午	報到
	下午	專題講座：做好生涯規劃成就理想人生專題講座：解讀新高考形勢下的高中升學之路
	晚上	破冰活動
DAY2	上午	開營儀式專家講座：仿生智能材料的星空体育官网入口网站及課程講解營員分組及重點實驗室及博物館參觀
	下午	課題專家帶領參觀科研實驗室並對實驗室安全進行講解課題專家對背景星空体育官网入口网站進行介紹，並對具體實驗細節進行講授專家及助教指導學生對實驗原材料及試劑進行準備
	晚上	實驗設計前的相關準備工作
DAY3	上午	課題專家組指導學生學習實驗原理課題專家組指導學生準備實驗試劑及材料
	中午	午餐
	下午	學生動手進行科研實驗學生實驗過程中接受專家教授階段性查問考核
	晚上	總結問題專家答疑
DAY4	上午	專家指導學生實操科研實驗後續步驟課程專家組布置研究報告選題學生開始撰寫課題研究報告
	下午	在專家及助教的指導下撰寫課題研究報告及答辯PPT 專家及學生交流實驗課題內容
	晚上	導師指導學生撰寫完成研究報告及PPT
DAY5	上午	學生獲得答辯資格名單公布學生進入答辯環節課題組進行答辯評審及評獎
DAY5	下午	主持人總結本次研學營的整體情況研究性學習成果頒獎營員發表感言播放學員營中電子相冊閉營儀式及頒獎儀式離營

注：

參營的學生有機會與海外留學生麵對麵交流。
課程安排將根據實際情況進行適度調整，具體以開營安排為準。

學習收獲

參營學生可獲得官方有效蓋章的科研實踐、綜合評定及答辯資質證明，表現優異的學生可獲得帶有知名高校教授的親筆簽名獲獎證書，以上資料可作為綜合評價、自主招生初審申請材料及亮點打造。
自願參加公益活動，增強學生社會責任感，同時獲得基金會頒發的公益證書。
學員在專家的指導下完成研究報告，優秀學員的研究報告可進行進一步提煉參與國家青少年科技創新大賽。
陽光高考網報名“綜合信息”-“高中期間參與的社會活動”一欄可填寫：高中階段參與的科學研究、文學創作、創新設計、學習實踐等情況中也同樣適用。
不僅鍛煉學生的理性思維和批判質疑精神，還能讓學生不畏困難，有堅持不懈的探索精神；大膽嚐試，積極尋求有效的問題解決方法等。
北京航空航天大學前沿科學課題的研學實踐經曆對學生認識未來大學科研環境及工作世界有著極大的啟發性幫助。
知名高校前沿課題科研經曆將是申請海外留學的有利助力之一。
報名相關
報名條件：
學業成績優異，需提供高中階段學科成績及獲獎情況：各科成績（高一上下期末、高二上下期末、高三上下期末）班級排名、年級排名（由學校或院係教務管理部門蓋章）
高中階段參加的競賽名稱及獲獎情況證明材料
高中階段參加的社會實踐或公益活動情況證明材料
注：以上資料需要發送至郵箱yanxueying@unisedu.com，郵件命名格式為：【報名】專項營名稱+學生姓名+年級，由相關老師審核。
報名人數：限招40人，招滿為止。
開營時間：2020年1月
截止報名：2019年12月31日
開營地點：北京（北京航空航天大學）