化學綜合課題：“神奇的塑料”可折疊顯示器背后的原理分析 【高中組】

化學/有機光電化學/材料科學

項目背景

自從聚乙炔打開“導電聚合物”的大門，有機高分子聚合物的發(fā)展勢頭銳不可當，從單純利用其導電性制備電池并走向產(chǎn)業(yè)化，到現(xiàn)在交叉領域的滲透研究，有機聚合物一次次向我們展示其背后潛在的巨大魅力。塑料是以不同的烯烴或炔烴單體為原料，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，隨著以塑料為首的有機高分子聚合物自發(fā)光以及導電特性的發(fā)現(xiàn)，有機高分子化合物在電子產(chǎn)品領域的應用范圍越來越廣，甚至有望取代硅。最新研制的高分子有機聚合物材料已經(jīng)應用在手機單色顯示屏以及其它顯示設備上，且制成的新型屏幕比傳統(tǒng)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任意角度觀看。項目將從有機化學的角度，幫助學生進一步了解塑料有機聚合物材料的合成、導電、發(fā)光原理，及有機化學聚合材料在太陽能電池、OLED、醫(yī)學檢測技術中的具體應用。

項目介紹

項目將從塑料有機化學材料及其日常應用的基礎知識入手，介紹現(xiàn)有有機聚合物塑料電子產(chǎn)品制造技術及工作原理，如：塑料晶體管、OLED、有機太陽能電池、醫(yī)用塑料電子產(chǎn)品等。學生將在項目中學會如何設計一個實用的塑料有機化學電子產(chǎn)品，以及不同產(chǎn)品背后的化學原理。在項目結(jié)束時，學生將自己設計新型塑料電子產(chǎn)品，并與現(xiàn)有產(chǎn)品進行性能對比及產(chǎn)品工作原理分析，提交項目報告，進行成果展示。

個性化研究課題參考：

柔性有機聚合物材料與太陽能電池研究

自修復有機化學電子器件：微創(chuàng)生物醫(yī)學治療研究

高性能有機發(fā)光顯示材料研究

有機發(fā)光二極管材料研究

適合人群

高中生

AP、IB、A-Level化學方向，或者希望修讀化學、高分子化學、有機光電化學、光電功能高分子材料化學、光電子與光子學技術、光學工程等專業(yè)或者相關專業(yè)的學生；具備化學鍵和化合物結(jié)構(gòu)、有機化學基礎的學生優(yōu)先。

導師介紹

劍橋大學高級教職

Christopher 導師現(xiàn)任劍橋大學工程系高級教職，仿生系統(tǒng)研究團隊負責人，同時負責劍橋大學圣約翰學院的本科生管理和招生工作。Christopher 導師于2008年在密歇根大學獲得跨學科物理學士學位。在美國核管理委員會擔任科學家兩年后，他于2015年在加州大學圣巴巴拉分校獲得了材料學博士學位。Christopher 導師共發(fā)表論文40余篇，多次獲得著名獎項和研究金，如：美國國家科學基金會獎金、材料研究學會獎金、英國生物技術和生物科學研究理事會獎金等。

任職學校

劍橋大學建校于1209年，是世界范圍內(nèi)歷史最為悠久的大學之一，英國Top2名校，G5名校之一。劍橋大學享有世界聲譽，在英國社會和高等教育系統(tǒng)中具有極其重要的地位，同時具有廣泛的世界性影響。許多青年學子都以到劍橋大學深造為理想。劍橋大學在2020年QS世界大學綜合排名位列第7。

項目大綱

塑料電子及其應用介紹 Introduction to plastic electronics and key applications

塑料晶體管及制造方法 Plastic transistors and manufacturing methods

有機光化學：塑料OLED和太陽能電池 Plastic OLEDs and solar cells

醫(yī)用塑料電子產(chǎn)品 Plastic electronics for medical applications

制造塑料電子產(chǎn)品的技術：縮聚反應/加聚反應 Manufacturing techniques for making the plastic electronics

項目回顧與成果展示 Program review and presentation

論文輔導 Project deliverable tutoring

時間安排與收獲

7周在線小組科研學習+5周論文輔導學習 共125課時

學術報告

優(yōu)秀學員獲主導師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級別索引國際會議全文投遞與發(fā)表（可用于申請）

結(jié)業(yè)證書

成績單

全球最大教育評估認證組織Cognia（原AdvanceED）及 College Board權(quán)威認證高中學分