达人说(115)|这些金属还能有怎样的使用方式?新材料能够运用在哪些地方?和我们的小达人一起看看吧~

赵俊玮

中国科学院上海技术物理研究所电子科学与技术实践工作站 

上海音乐学院附属安师实验中学 

科创格言：要先大胆构思，然后细心改良，肯定能创造出完美的作品

☆达人说 ☆

研究基于记忆合金的安全报警锁钥系统

我的课题是“记忆合金的应用”，记忆合金是一种有形状记忆能力的合金，它的形状能随温度的改变而改变。当前的锁有一定的安全性，但不会变化，撬锁者只要有足够时间总能撬开。将记忆合金运用在锁上，能有效增加锁的安全性。 

从最初用铅笔画的草稿，到最终用 Visio 做的设计图，其中的曲折数不胜数。我主要运用了物理学科中电路的知识，我将记忆合金受热变形的特性与热学、电路设计以及材料学和信息科技等多门学科相结合，设计电路实现“记忆合金锁”的加热、报警等功能，通过热学和材料学解决加热、散热和高温所带来的一系列问题，利用Visio、UG NX 等软件设计并绘制设计稿。当然，这里所提及的学科知识看似都是中学里涉及到的，但学校里教授的都是基础，只有掌握基础融会贯通后，查阅资料并深入研究，才能将这些知识融入到自己的科创项目中。 

在这次的活动中，我面临过两次大的挑战。第一次是将草稿落实为 Visio 电路图时，看着 Visio 中各种各样的符号，我竟不知该从何下手。我本想只用我所了解的符号完成图纸的设计，但为了能更完美地完成设计图，我带着笔记本电脑去找了我学校里的物理老师，与她一同研究了一个中午，最终明白了所有符号的含义及其应用，然后顺利地完成了设计图的绘制。 

第二次是在解决最关键的防撬问题上。首先，导师提出了断电的问题，由于“记忆合金锁”的大部分功能都依赖电能，所以一旦断电就毫无安全性，为此我添加了蓄电池。但问题远远不止这么简单，最初的设计是只在需要锁死时加热，但还是考虑到电方面的问题，改为了平时一直通电加热，遇上特殊情况需要锁死时断电停止加热。在多次完善后，我设计了一整套“检测报警系统”来应对撬锁。这个“检测报警系统”最终达到的效果是正常情况下加热元件加热弹子使记忆合金处于正常可开锁状态，当电路被破坏或撬锁时停止加热，弹子伸长锁死，防止撬锁，并且配有蜂鸣器震慑撬锁者，还有线路监控室、保安室连接，更加有利于保障主人财产及人身安全。

工作站的经历使我养成了更加严谨的科学逻辑，让我学会了多种科学研究方法，拓宽了我的知识面，并且使我交到了许多志同道合的朋友，令我们能在学习之余互相交流。当然了，工作站的科创活动对于学习也是大有帮助。由于科创需要综合运用多门学科的各种知识，使我在实践中更深的体会到了曾经学到的知识有多么宝贵但又渺小，使我更加努力学习。在亲自运用这些知识进行创造后，让我对这些知识有了更透彻的了解，在做相关的题目时不再是单纯地根据套路使用公式，而是乐在其中，在更高的境界享受它。 

 我希望在我踏入大学的校园后也能不断参加科创活动，既能为社会做贡献，又能提升自我。如果有机会的话，我还想继续完善我研发的“基于记忆合金的安全报警锁钥系统”，希望能有一天看到它成功上市，为人们解决烦恼。我也希望能创造出更多的新玩意儿来满足人们的需要，解决人们的忧虑，造福人类。 

最后，我想对想要参与科创的同学说：你们不要害怕，科创，是一件非常快乐的事，看着自己原本天马行空的想法一步步实现，甚至最后被他人所认可、称赞，这不是件快乐的事情吗？在进行科创时，先大胆构思，为了解决某个问题可以不择手段，然后慢慢使其变得合理。接着细心研究，不断推翻自己，使自己的想法越来越完善。不停地重复这两个步骤，你一定能成为一名优秀的创造者！

☆ 导师说 ☆

善于思考 具有较强的动手能力

该生在实践工作站学习期间 , 认真听讲，虚心学习，态度诚恳，细心踏实，能虚心接受指导；同时善于思考 , 能够从生活中发现记忆合金的相关应用，并能举一反三，对同样的事物有着不同的看法和优化方案，具有较强的沟通表达能力和团队合作精神 , 能够与老师和同学积极探讨课题知识与交流思想方案，且具有较强的动手能力。 

课题初期，该同学对记忆合金表现出了浓厚的兴趣，通过动手操作课题教材，加上课后积极查阅相关资料和文献，选题时，已具备一定的基础专业知识，对记忆合金的组成及特性有一定了解。 

在课题的后期，该同学能够利用生活中常见的一些物品，如纸板、皮筋、塑料瓶，制作了简易的防盗锁钥的模型，通过简单的模型讲解清楚了防盗锁钥的工作原理，得到了同学和评委老师的称赞，并被评为优秀学员。 

——指导老师：中国科学院上海技术物理研究所研究员 孙丽崴 工程师 李浩

NEWS

王泽楷

中国科学院上海技术物理研究所电子科学与技术实践工作站 

上海外国语大学附属外国语学校 

科创格言：刻苦钻研，勇于创新，迈出勇敢的第一步

☆达人说 ☆

探究快速定量检测和鉴别高品质油品真伪

我完成的课题名称为“植物油光谱检测技术：卟啉和萜类化合物的光谱分析”。在这个课题中，学习了拉曼、荧光等多种光谱检测技术，并在导师的辅导下，研究了不同种类植物油的光谱差异，分析了特级初榨橄榄油和大豆油的拉曼、荧光光谱特性，实现快速定量检测和鉴别高品质油品真伪的目的。 

近年来也有不法商贩在橄榄油中掺杂大豆油，不法经营，伤害消费者权益。中国的橄榄油主要依靠进口，如不加强监管力度，提高检验检测的技术手段，中国的橄榄油消费市场将更加恶劣，结合光谱分析技术中拉曼和荧光光谱的技术优势，我选择完成关于特级初榨橄榄油掺伪检测的食品安全的相关研究课题。 

作为高中生，我的知识储备有些不足，需要填补的知识漏洞还有很多。因此，我从基础知识出发，学习了与本课题相关的物理学知识，补充了光学成像、光谱采集分析、到各类光谱的系统机理及光谱特性等相关知识。通过查阅相关中英文文献，我对光谱技术有了一定的了解。 

在研究中，我在导师的指导下，通过移液枪按预定方案配制不同浓度的混合样本，使用搭建的原型实验系统开展相关的研究工作，将采集的数据通过相关软件进行数据预处理。比较不同比例下混合物所产生的光谱特性，通过化学计量软件进行多元线性回归分析，建立数学模型，从而实现检测混合物中特级初榨橄榄油的浓度。研究过程中经过光谱数据筛选，我选用 11 个拉曼峰特征峰和 1 个荧光峰进行多元线性分析计算，从而建立了不同浓度下混合物的拉曼荧光光谱的掺伪数学模型。最后，我对模型进行未知样本预测，表明该模型是可靠的。 

随后，我通过查找资料，找到相应的 12 个光谱峰的分子贡献。它们大多是由于脂肪酸分子造成的，但光谱差异性最大的主要来源于橄榄油中所独有的卟啉和萜类化合物。此外，在实验中我们还发现一种奇怪的现象，即在某个浓度区间内，荧光强度随特级初榨橄榄油浓度的增加而减弱—荧光猝灭现象。而荧光猝灭现象成因复杂，可供参考的相关研究少。由于本研究时间有限，且作为高中生的我知识储备不充分，我在研究中没有能够继续深入研究荧光猝灭现象对鉴别特级初榨橄榄油和大豆油的影响。

通过本次工作站的研究学习经历，我在多方面均收获良多。从学术知识角度，我学到了诸多物理方面的专业知识，包括但不限于近代物理，原子物理，拉曼光谱技术和荧光光谱技术等课内未曾涉及的，深奥又引人入胜的物理知识，加深了我对物理的理解，提升了科学素养。从学习能力角度，我学会了如何在短时间内大量检索和阅读文献，在他人的研究基础上，吸取其有价值的内容，从而更好地完成自己的研究。同时，我也体验了一种与传统学校课堂完全不同的学习方式：研究性学习。在本次研究过程中，我了解了科学研究的基本步骤，并亲身参与到了科研，拓宽了我的视野。我也体验了大学中将会进行的研究性学习，为日后在大学中进行科研打下坚实的基础。从兴趣爱好角度，本次研究经历极大的丰富了我的课余生活，满足了我对科学，特别是物理，知识的渴望，并且让我体验到了安于科学研究的成就感。从个性角度，我也通过本次研究，收获了刻苦钻研，勇于创新的精神。这些精神将永远引导我，用攀登科学的高峰，为祖国未来的科学创新事业添砖加瓦。 

不仅在科创能力方面，我的课内学业也收到了本次研究学习的正面影响。高难度的物理知识一方面带动了我对课内基础物理知识的掌握程度，另一方面也激励我更加认真仔细的学习，以便在未来实现我参与更多科研的梦想。而且，我在实践站经历也使我提高了我的学习能力。

☆ 导师说 ☆

目标明确 动手能力强

该名学生学习能力强，具有良好的思维能力和动手能力，能在规定时间内完成安排的各类学习任务，综合能力突出。通过实践工作站一年多的接触，该生不仅能够快速“吸收”课堂上的理论知识，还能主动思考并将课堂理论与实验实践相结合。最为可贵的是该生十分自律，目标明确，动手能力强，有创新精神。 

——指导老师：中国科学院上海技术物理研究所二级研究员 万雄