初高中生化學和材料工程科研課題項目匯總

本周課題導視

1►《材料工程：高分子化學材料研究》

項目背景

英國《衛報》曾評選“人類曆史上最糟糕的發明”，塑料因其不可降解性和由此產(chan) 生的巨大負麵影響“獲此殊榮”。

事實上，以塑料為(wei) 代表的高分子聚合物研究在過去二十年間迎來了巨大發展。由於(yu) 新興(xing) 合成技術可以在分子大小、形狀、性質方麵做到無與(yu) 倫(lun) 比的控製，顯示器、藥物運輸、傳(chuan) 感器、電子產(chan) 品等新興(xing) 應用每天都在誕生，為(wei) 性能提升和成本控製提供了源源不竭的動力。

項目將聚焦高分子、超分子化學材料工程與(yu) 科學研究前沿領域。

個(ge) 性化研究課題參考：

● 植入性醫療器械用殼聚糖基複合材料

● 3D打印用高分子複合材料

● 基於(yu) 聚合物膜的仿生納米通道

● 高分子液晶材料

2►《材料科學與(yu) 工程綜合研究：分子動力學、蒙特卡洛方法等理論的應用研究》

項目背景

材料科學研究裏的“計算機實驗”是材料科學與(yu) 工程、計算機科學、物理、化學、數學等相結合的前沿交叉性學科發展方向。從(cong) 近十年來的發展趨勢來看，計算材料學已得到學術界的廣泛關(guan) 注與(yu) 認可，正快速發展成為(wei) 材料學中的一個(ge) 主流研究方向。

計算機模擬技術可以根據有關(guan) 的基本理論，通過模擬計算對材料開展跨尺度多結構層次的研究。在現代材料學領域中，計算模擬與(yu) 實驗、理論已成為(wei) 同等重要的研究手段。

個(ge) 性化研究課題參考：

● 計算化學方法在基於(yu) 受體(ti) 結構的藥物分子設計中的應用

● 金屬—有機骨架材料的吸附分離機理及功能化的計算化學研究

● 計算化學在確定天然產(chan) 物絕對構型中的應用

3►《化學綜合課題：“神奇的塑料”可折疊顯示器背後的原理分析》

項目背景

自從(cong) 聚乙炔打開“導電聚合物”的大門，有機高分子聚合物的發展勢頭銳不可當，從(cong) 單純利用其導電性製備電池並走向產(chan) 業(ye) 化，到現在交叉領域的滲透研究，有機聚合物一次次向我們(men) 展示其背後潛在的巨大魅力。

塑料是以不同的烯烴或炔烴單體(ti) 為(wei) 原料，通過加聚或縮聚反應聚合而成的有機高分子化合物，德國科學家博伊爾勒說過，隨著以塑料為(wei) 首的有機高分子聚合物自發光以及導電特性的發現，有機高分子化合物在電子產(chan) 品領域的應用範圍越來越廣，甚至有望取代矽。

最新研製的高分子有機聚合物材料已經應用在手機單色顯示屏以及其它顯示設備上，且製成的新型屏幕比傳(chuan) 統的電腦和電視的屏幕要亮100倍，所顯示的圖片和文字可以從(cong) 任意角度觀看。

個(ge) 性化研究課題參考

●柔性有機聚合物材料與(yu) 太陽能電池研究

●自修複有機化學電子器件：微創生物醫學治療研究

●高性能有機發光顯示材料研究

●有機發光二極管材料研究

4► 《精細化工核心課題：納米材料在醫藥與(yu) 化妝品研發中的應用探究》

項目背景

納米技術的飛速發展帶來了多種新型的納米運載體(ti) 係，在電子學、材料學等領域嶄露頭角後，現在已成為(wei) 化妝品行業(ye) 的研發熱點。

20世紀60年代由AlecD Bangham首次提出納米脂質體(ti) 技術，由於(yu) 脂質納米材料的膜結構跟細胞膜非常接近，它可以將有效成分包裹後導入細胞，讓有效成分輕易進入細胞，為(wei) 提升化妝品功效性提供了新的研究思路。

納米材料開始廣泛應用於(yu) 藥物和化妝品中，目前，市場上出現了含納米原料或納米技術的沐浴露、卸妝油、麵膜、精華液、防曬霜等化妝品，令人們(men) 的生活更加舒適。

本項目將聚焦納米材料在生物醫藥及化妝品研發這一蓬勃發展的研究領域，為(wei) 學生提供納米材料設計、醫藥合成、化妝品研發等基礎性研究專(zhuan) 業(ye) 知識。

個(ge) 性化研究課題參考：

●納米技術在醫學診斷和治療中的應用研究

●納米材料在醫學植入物中的用用研究

●納米技術在食品工業(ye) 中的應用-納米級添加劑問題

●納米粒子在化妝品行業(ye) 的作用-增強納米粒子的吸收一定是件好事嗎？

5►《化學綜合課題：前沿化學技術在新興(xing) 領域中的應用》

項目背景

在醫藥領域中，傳(chuan) 統的口服藥療效高、使用方便，對減輕人類痛苦、推動醫藥事業(ye) 的發展具有積極作用，但這些傳(chuan) 統藥物在人體(ti) 內(nei) 代謝快，需要病人頻繁進藥，過高的殘留藥物濃度會(hui) 對人體(ti) 有一定的毒副作用，且這些藥物的靶向目標定位性差。

MOFs材料由於(yu) 其獨特的結構，成為(wei) 了藥物緩釋領域的研究重點。在綠色能源領域，MOFs材料在新型化工吸附分離材料、新型綠色產(chan) 能材料等方麵，對滿足清潔可持續與(yu) 能源環境發展需求有著極大助力。

MOFs是金屬有機骨架化合物的簡稱，由金屬中心與(yu) 橋連的有機配體(ti) 通過自組裝相互連接，形成的一類具有周期性網絡結構的晶態多孔材料。兼具無機材料的剛性和有機材料的柔性特征，具有高的孔隙率和化學穩定性，在現代材料研究方麵呈現出巨大的發展潛力和誘人的發展前景。

項目結合MOFs材料的獨特結構，幫助學生了解MOFs在能源工業(ye) 領域及生物醫藥領域的應用。

個(ge) 性化研究課題參考：

●MOFs衍生碳基材料的可控製備及其催化性能

●功能無機多孔分離材料的製備及其相關(guan) 環保應用

●MOFs基的納米藥物用於(yu) 化學動力學治療

●天然藥物和銀納米顆粒複合MOFs材料製備及生物應用

6►《生物納米材料工程研究》

項目背景

“生物納米技術是研究生命現象的納米技術”，一門綜合了材料、生物、物理、化學、電子、機械、計算機、醫學的前沿性交叉學科，國際生物技術研究熱點；

在醫藥衛生、電子信息半導體(ti) 、能源環保、裝備領域有著廣泛的應用和明確的產(chan) 業(ye) 化前景。舉(ju) 個(ge) 例子，納米生物傳(chuan) 感器、成像技術和納米醫療器械對於(yu) 疾病的早診斷早治療將產(chan) 生深遠影響。