材料化学创造无限可能
2023-08-31张瀚文/
张瀚文/
初相识
报名英才计划之初,我对学科方向只有一个模糊的想法——化学,随着选拔一步步推进,我对导师团队的了解也逐渐加深,最终选择了山东大学郝京诚教授的胶体材料化学研究团队。
如今回想起来,我认为当初的选择非常正确,在培养中收获了许多,培养过程也让我对自己的兴趣有了更加具体、深刻的认识。
加入团队后,导师对人员进行了安排部署,将学员与博士生结对,让大家畅想英才课程内容,比如学术报告、实验操作、室内学习、户外活动,形式虽然各异,但内容精彩纷呈。同时,导师还带领大家参观实验室,向我们展示了水溶胶和三相溶液,不仅解释了其中的化学原理,还阐释了各自的应用前景,让我对胶体材料化学有了更进一步的认识,开始渴望制备凝胶,对其进行更为细致的探究。
学新知
在线上的英才活动中,我聆听了导师作的“碳纳米材料”专题报告,以及学长学姐围绕近期研究方向的具体介绍,帮助我充分了解团队在胶体方面的研究进度,也为下一步选择适合的研究方向打下基础。在团队成员的研究课题展示会上,我听到了凝胶的相关介绍,对凝胶的基本知识、形成方式、不同凝胶目前的应用等有了更加深入的了解,还学习到了导电凝胶的理论、应用及表征手段。在此过程中,我发现自己对导电凝胶相关课题很感兴趣,因此在接下来的独立课题研究中,我与导师和学长学姐继续交流、探讨相关问题,进行了更为细致深入的学习。
终实践
暑假,终于有了走进实验室的机会,我开始实践自己设计的导电凝胶课题。有了前期线上课程的积累和日常学习生活中的知识储备,初次实验进行得较为顺利。主要进行了导电凝胶的制备,采用了3 种溶剂组合,分别为纯水溶剂、纯低共熔溶剂,以及水和低共熔溶剂的混合溶剂,并在此基础上对其电阻性质进行测量与表征。
实验过程中,我不仅学会了规范地移取微量溶剂、准确地称量药品,还使用紫外线仪器进行光引发聚合,利用电化学软件进行运动传感测试,直接观察了导电凝胶的物理性质,间接测量了导电凝胶的电阻特性。在学姐的悉心指导下,我综合运用了多种实验探究方法,不仅补充了我的化学知识,也提升了我的实验素养。
在国庆假期,我开展了导电凝胶机械性质的进一步检测分析。所研究的导电凝胶样本形状分为条形与圆柱形,条形的用于研究导电凝胶的拉伸特性,圆柱形的用于研究导电凝胶的压缩特性。
每组样本中,1 份由低共熔溶剂与水按一定比例混合制备而成,另外1 份则完全由水作为溶剂制备而成。直观上看,由混合溶剂制备的导电凝胶黏性更低、柔韧性略差、由水制备的导电凝胶黏性更好、柔韧性更强。
随后,我继续进行压缩性能的数据采集。第1 组样本由于设定的压缩速率过快,未能获得较为准确的数据;检测第2 组样本时,我调整了压缩速率,获得了压缩性能图表。这个“小插曲”让我明白,科学研究就是一个不断试错、不断修正的过程,失败后的反思与改进是成功的源泉。
最终,在拿到完整的实验数据后,通过对2 组导电凝胶压缩性能及拉伸性能的综合分析,发现由水制成的导电凝胶拉伸和压缩性能更好,与之前的直观感受一致。
向未来
回顾1 年的英才计划培养经历,我聆听过教授的线下讲座,参与过导师的线上课程;参加了积累知识的寒假冬令营,也走进了暑假实验室;与小伙伴一起准备萃取专题汇报,在学姐的指导下独立进行了中期研究汇报……充实丰富的线上课题研讨会更是让我收获颇丰、心满意足。
感谢英才计划1 年的培养,让我得以发现自己对材料化学,尤其是导电凝胶领域的浓厚兴趣,让我对未来大学专业的选择,以及毕业后的职业方向有了更清晰的目标。我对于化学的研究才刚开始:校内,我会继续认真学习化學知识,打下坚实的理论基础;校外,我会坚持阅读化学前沿文献,发散思维进行创新。我会时刻提醒自己,向着化学科研梦砥砺奋进。
张瀚文
2022 级化学学科优秀学员
就读于济南振声学校,师从山东大学郝京诚教授,培养期间完成课题“不同溶剂导电凝胶的制备及性质探究”。
获第35、36 届中国化学奥林匹克竞赛(初赛)二等奖;参加厦门大学化学化工学院云上冬令营,获得优秀营员称号;参加北京大学中学生化学研讨营。