華南理工大學(xué)“國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目申報(bào)書(shū)

1、“國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目申報(bào)書(shū)學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的制備及其性能研究項(xiàng)目名稱(chēng)：創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目項(xiàng)目類(lèi)型：創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目負(fù) 責(zé) 人：指導(dǎo)教師：創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目宋波童真華南理工大學(xué)教務(wù)處二一一年十月填 寫(xiě) 須 知一、項(xiàng)目分類(lèi)說(shuō)明：1.創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目是本科生個(gè)人或團(tuán)隊(duì)，在導(dǎo)師指導(dǎo)下， 自主完成創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)、設(shè)備和材料的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)的實(shí)施、數(shù)據(jù)處理與分析、總結(jié)報(bào)告撰寫(xiě)等工作。2.創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目是本科生團(tuán)隊(duì)，在導(dǎo)師指導(dǎo)下， 團(tuán)隊(duì)中每個(gè)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中扮演一個(gè)或多個(gè)具體的角色，通過(guò)編制商業(yè)計(jì)劃書(shū)、開(kāi)展可行性研究、模擬企業(yè)運(yùn)行、進(jìn)行一定程度的驗(yàn)證試驗(yàn)，撰寫(xiě)創(chuàng)業(yè)報(bào)告等工作。3.創(chuàng)業(yè)實(shí)

2、踐項(xiàng)目是學(xué)生團(tuán)隊(duì)， 在學(xué)校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師共同指導(dǎo)下，采用前期創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（或創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)）的成果，提出一項(xiàng)具有市場(chǎng)前景的創(chuàng)新性產(chǎn)品或者服務(wù)，以此為基礎(chǔ)開(kāi)展創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)。申報(bào)該類(lèi)項(xiàng)目需額外提交企業(yè)導(dǎo)師合作指導(dǎo)協(xié)議書(shū)作為附件。二、申報(bào)書(shū)請(qǐng)按順序逐項(xiàng)填寫(xiě)，填寫(xiě)內(nèi)容必須實(shí)事求是，表達(dá)明確嚴(yán)謹(jǐn)?？杖表?xiàng)要填“無(wú)”。三、申請(qǐng)參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的人數(shù)含負(fù)責(zé)人在內(nèi)不得超過(guò)5 人。四、填寫(xiě)時(shí)可以改變字體大小等，但要確保表格的樣式?jīng)]有被改變；填寫(xiě)完后用a4 紙張雙面打印，不得隨意涂改。七、申報(bào)過(guò)程有不明事宜，請(qǐng)與學(xué)校教務(wù)處實(shí)踐教學(xué)管理辦公室聯(lián)系和咨詢(xún)。項(xiàng)目名稱(chēng)紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的制備及其性能研究項(xiàng)目起止時(shí)

3、間2013 年 5月 至 2014年5 月負(fù)姓名年級(jí)所在學(xué)院、專(zhuān)業(yè)聯(lián)系電話(huà)e-mail責(zé)2011人宋波材料學(xué)院材料類(lèi)創(chuàng)新班朱娜2011材料學(xué)院材料類(lèi)創(chuàng)新班項(xiàng)李南穎2011材料學(xué)院材料類(lèi)創(chuàng)新班目組2012成陳健韜材料學(xué)院材料類(lèi)創(chuàng)新班員甘霖2012材料學(xué)院材料類(lèi)創(chuàng)新班指姓名童真職務(wù) / 職稱(chēng)教授 博導(dǎo)導(dǎo)所在學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院教師聯(lián)系電話(huà)-601e-mail一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介（300 字左右）石墨烯是由碳原子以sp2 雜化軌道組成的六角型呈蜂巢晶格的只有一個(gè)碳原子厚度的二維納米材料， 具有許多獨(dú)特的優(yōu)良性能和應(yīng)用前景。 氧化石墨烯 （ go ）表面含有大量功能性基團(tuán)，賦予 go 一些新的特性，如分散性

4、、親水性、與聚合物的兼容性等，是一種能與其它物質(zhì)復(fù)合的好材料。聚異丙基丙烯酰胺（pnipam ）-laponite納米復(fù)合水凝膠是將鋰藻土( laponite ) 納米粒子分散在水中，加入異丙基丙烯酰胺和引發(fā)劑，不添加化學(xué)交聯(lián)劑，原位自由基聚合而得。其透明度高，可以拉伸至 1 300 %以上，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和溫敏性能，成為當(dāng)前智能材料研究的熱點(diǎn)。本項(xiàng)目擬在保留pnipam-laponite納米復(fù)合水凝膠高力學(xué)性能和良好溫敏性能的前提下引入go，制備具有紅外驅(qū)動(dòng)性能的復(fù)合水凝膠，并利用表征測(cè)試技術(shù)，對(duì)紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，研究不同go 含量的復(fù)合水凝膠的紅外驅(qū)動(dòng)性能，建立溫度，壓強(qiáng)，

5、ph ，紅外光強(qiáng)度等諸因素與紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠驅(qū)動(dòng)行為之間的關(guān)系，了解其結(jié)構(gòu)與性能的內(nèi)在關(guān)系，進(jìn)一步探索其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。二、申請(qǐng)理由（包括自身 / 團(tuán)隊(duì)具備的知識(shí)條件、特長(zhǎng)、興趣等）本項(xiàng)目依托華南理工大學(xué)“985 工程”國(guó)家級(jí)科技創(chuàng)新平臺(tái)、“材料科學(xué)與工程”一級(jí)學(xué)科國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科、高分子材料科學(xué)與工程系、材料科學(xué)研究所。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)已擁有實(shí)現(xiàn)申請(qǐng)人上述工作設(shè)想的系統(tǒng)的聚合物材料制備與加工、光學(xué)光譜和表征等的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。本團(tuán)隊(duì)是由宋波，朱娜，李南穎，甘霖，陳健韜五人組成。我們有著共同的觀點(diǎn)，作為工科的本科生，在大學(xué)階段我們不僅要全面綜合發(fā)展，還有盡可能的去提高自己在科研方面的能力，從現(xiàn)在開(kāi)始培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目?/p>

6、研態(tài)度和不斷創(chuàng)新的科研精神。本團(tuán)隊(duì)的每一個(gè)成員都有自己的特色：宋波同學(xué)學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)秀，對(duì)物理和化學(xué)有著極大的熱情，尤其對(duì)水凝膠制備，結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)方面的研究有極大的興趣，善于從不同的角度看問(wèn)題，工作能力強(qiáng)，勇于承擔(dān)責(zé)任；朱娜同學(xué)學(xué)習(xí)認(rèn)真，遇事喜歡追根究底探討原因，對(duì)高分子方向研究有著濃厚的興趣，工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，思考問(wèn)題全面認(rèn)真，善于在討論中和交流中吸取知識(shí)，能夠協(xié)助隊(duì)友做好各方面的團(tuán)隊(duì)工作；李南穎知識(shí)面較廣，有求索精神。高中自學(xué)生物競(jìng)賽，拿到省2 等獎(jiǎng)；大一第一學(xué)期實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)競(jìng)賽拿到省一等獎(jiǎng)；甘霖同學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度端正，有一定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和動(dòng)手能力，對(duì)新事物具有強(qiáng)烈的好奇心。善于觀察，思維活躍，善于歸納總

7、結(jié)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)待工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，有耐心，做事科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，有責(zé)任心；陳健韜同學(xué)做事認(rèn)真，有毅力鉆研學(xué)問(wèn)。勇于直面挫折失敗，在面對(duì)失敗時(shí)能調(diào)整好心態(tài)，絕不輕言放棄，有斗志、有毅力去把學(xué)習(xí)、研究做好。同時(shí)他也具有團(tuán)隊(duì)合作精神，能夠在完成自己任務(wù)的同時(shí)協(xié)助隊(duì)友，成為團(tuán)隊(duì)的潤(rùn)滑劑。另外，本項(xiàng)目的指導(dǎo)老師童真教授在高分子結(jié)構(gòu)與性能研究方面的突出成績(jī)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科研精神，對(duì)本科研項(xiàng)目提供了強(qiáng)有力的支持。雖然我們還是本科生，還沒(méi)有深入接觸專(zhuān)業(yè)方面的知識(shí)，但我們對(duì)探索高分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系有著濃厚的興趣。而且我們有著一顆敢于創(chuàng)新，勤于治學(xué)的心，希望在老師的指導(dǎo)下，在學(xué)校學(xué)院的支持下，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐，學(xué)以致用，

8、探索科學(xué)的奧秘。三、項(xiàng)目方案1. 研究?jī)?nèi)容：本項(xiàng)目擬用先制備氧化石墨烯及其結(jié)構(gòu)的表征再制備氧化石墨烯濃度具有梯度差的pnipam-laponite 納米復(fù)合水凝膠的研究思路，先制備出氧化石墨烯，進(jìn)而利用原子力顯微鏡，拉曼光譜儀， xps 等現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)手段對(duì)go 的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。然后再制備出含不同濃度氧化石墨烯的pnipam-laponite納米復(fù)合水凝膠，利用表征測(cè)試技術(shù)，對(duì)這種紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征測(cè)試，并研究在不同配比濃度，不同溫度，壓強(qiáng)，ph 等的情況下不同強(qiáng)度紅外光對(duì)紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠驅(qū)動(dòng)性能的影響，得到一系列數(shù)據(jù)，并繪制不同條件下驅(qū)動(dòng)特性的曲線圖，了解其結(jié)構(gòu)與性能的內(nèi)在聯(lián)系，

9、從而全面了解這一種紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠，并試著探索出這種紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。主要的研究?jī)?nèi)容：（ 1）合成氧化石墨烯由于石墨層間流動(dòng)的電子和較小的結(jié)合力以及較大的層間空隙，使石墨本身具有很大的活潑性，很容易被強(qiáng)氧化劑氧化成石墨酸或石墨氧化物。氧化后會(huì)引入其他非碳粒子進(jìn)入層與層之間，層間的距離因此拉大，削弱了層間作用力，使其剝落為單層的氧化石墨烯。本項(xiàng)目將使用改良的hummer 法制備 go。（ 2）氧化石墨烯的表征利用現(xiàn)代分析測(cè)試手段，如 x 射線衍射 （ xrd ），原子力顯微鏡 （afm ），掃描電鏡 （ sem）和透射電鏡（tem ）等對(duì)制備得到的納米氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征和分析，

10、獲得其單片層結(jié)構(gòu)、活性含氧基團(tuán)的種類(lèi)、含量等信息。（ 3）制備 pnipam-laponite 納米復(fù)合水凝膠并測(cè)試性能將鋰藻土 (laponite)納米粒子分散在水中，加入丙烯酰胺類(lèi)單體和過(guò)氧化物引發(fā)劑，不添加化學(xué)交聯(lián)劑，原位自由基聚合可得到pnipam-laponite 納米復(fù)合水凝膠。利用熱重分析（tga ）、流變儀分析等方法對(duì)pnipam-laponite 納米復(fù)合水凝膠的力學(xué)、流變學(xué)、熱力學(xué)等性能進(jìn)行測(cè)試。（ 4）制備紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征并對(duì)其驅(qū)動(dòng)性能進(jìn)行檢測(cè)。將氧化石墨烯和pnipam-laponite 納米復(fù)合水凝膠進(jìn)行復(fù)合得到紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠。利用表征測(cè)試技術(shù)，對(duì)紅外驅(qū)

11、動(dòng)水凝膠的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征測(cè)試。探究在不同配比濃度，不同溫度，壓強(qiáng)，ph 等的情況下不同強(qiáng)度紅外光對(duì)紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠驅(qū)動(dòng)性能的影響，得到一系列數(shù)據(jù)，并繪制不同條件下驅(qū)動(dòng)特性的曲線圖。（ 5）總結(jié)將獲得的一系列曲線圖結(jié)合氧化石墨烯和 pnipam-laponite 納米復(fù)合水凝膠的獨(dú)特性質(zhì)及紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的獨(dú)特結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，探索內(nèi)在聯(lián)系。試著探究這種紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。將研究所得的成果整理并撰寫(xiě)成論文發(fā)表。2. 研究目標(biāo)本項(xiàng)目立足于對(duì)紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的驅(qū)動(dòng)行為的研究。首先要制得這種紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠，并確定在不同配比濃度、溫度、 ph 等外界條件下，紅外光強(qiáng)對(duì)紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠驅(qū)動(dòng)特性的影響。通

12、過(guò)一系列手段構(gòu)建出紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。本項(xiàng)目作為基礎(chǔ)性研究，在完成后，可得到紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠在不同條件下驅(qū)動(dòng)特性的曲線圖，建立起我們對(duì)于紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的全面認(rèn)識(shí)，為日后對(duì)該紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的相關(guān)深入研究提供參考。3. 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題（ 1）紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的制備本項(xiàng)目一個(gè)主要突破點(diǎn)是將氧化石墨烯同得紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠。因此需要對(duì)氧化石墨烯和pnipam-laponite pnipam-laponite納米復(fù)合水凝膠進(jìn)行復(fù)合，納米復(fù)合水凝膠的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)制有一個(gè)基本的了解。（ 2）探尋紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠結(jié)構(gòu)與其驅(qū)動(dòng)特性之間的關(guān)系利用表征測(cè)試技術(shù)， 對(duì)紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征測(cè)試。 通過(guò)各

13、種手段獲取一系列驅(qū)動(dòng)特性數(shù)據(jù)，以大量數(shù)據(jù)為依據(jù)繪制驅(qū)動(dòng)特性曲線圖，通過(guò)分析曲線圖得出紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的特性，了解其結(jié)構(gòu)與性能的內(nèi)在關(guān)系，試著探究其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。4學(xué)術(shù)思路本項(xiàng)目從紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的驅(qū)動(dòng)特性探究這一基本問(wèn)題出發(fā)，通過(guò)合成制備紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠，利用表征測(cè)試方法，得到關(guān)于紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的微觀結(jié)構(gòu)，以及力學(xué)、流變學(xué)、熱力學(xué)等性能的相關(guān)信息。通過(guò)在不同條件下測(cè)試其驅(qū)動(dòng)特性得到大量數(shù)據(jù)，繪制一系列曲線圖，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的方法，嘗試探究紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。為其能夠更快，更好地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)生活中做鋪墊性工作。5可行性分析實(shí)驗(yàn)上， 本項(xiàng)目組所依托的實(shí)驗(yàn)室是材料科學(xué)

14、研究所， 現(xiàn)擁有 rheometrics 的 -2 流變黏彈譜儀、日本精工的隧道掃描顯微鏡、 hitachi 的 f-4500 熒光光譜儀、 uv-0310 紫外 - 可見(jiàn)光吸收光度計(jì)、 zeiss 帶熱臺(tái)偏光顯微鏡、 alv 激光光散射儀、 alpha1-4 冷凍干燥機(jī)、高速離心機(jī)等大型設(shè)備及必需的小型設(shè)備、分光儀器。因此，完全能夠滿(mǎn)足本項(xiàng)目在實(shí)驗(yàn)技術(shù)上的需求。理論上，本項(xiàng)目的指導(dǎo)老師童真教授及其所在的科研團(tuán)隊(duì)在水凝膠這一研究領(lǐng)域有多年的研究經(jīng)驗(yàn)，并且取得了重大進(jìn)展，發(fā)表過(guò)數(shù)篇關(guān)于水凝膠的基礎(chǔ)研究及其功能化的高影響因子論文。這為本項(xiàng)目組對(duì)紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的研究提供了重要的理論支持。四、項(xiàng)目特色

15、與創(chuàng)新石墨烯是近年來(lái)備受關(guān)注的新型材料，它獨(dú)特的二維層狀納米結(jié)構(gòu)，優(yōu)良的的導(dǎo)電性，使其在許多領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價(jià)值。其氧化所得的氧化石墨烯（go ）表面含有了大量的功能性基團(tuán)，正是由于這些基團(tuán)的接入，賦予了石墨烯一些新的特性，如分散性、親水性、與聚合物的兼容性等，是一種與其它物質(zhì)復(fù)合的好材料。pnipam-laponite 納米復(fù)合水凝膠透明度高，可以拉伸至1 300 %以上，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，成為當(dāng)前智能材料研究的熱點(diǎn)之一。將這兩種性能優(yōu)異的材料進(jìn)行復(fù)合得到一種光敏性的紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠是本項(xiàng)目的一大創(chuàng)新。這種紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠，有著遇紅外光照射即發(fā)生彎曲變形等形變的獨(dú)特性質(zhì)。而關(guān)于這種水凝膠的研究

16、并未曾被深入報(bào)道過(guò)。因此，本項(xiàng)目組將針對(duì)紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的驅(qū)動(dòng)行為作深入的研究，為開(kāi)發(fā)出一種新型智能水凝膠材料做前期的理論準(zhǔn)備。五、項(xiàng)目進(jìn)度安排（ 1）2013年 5 月到 2013 年 7 月認(rèn)真研讀相關(guān)文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的進(jìn)展；（ 2）2013年 7 月到 2013 年 11 月組織進(jìn)行氧化石墨烯和pnipam-laponite 納米復(fù)合水凝膠及紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠的制備及與之相關(guān)的實(shí)驗(yàn)；（ 3）2013 年 11 月到 2014 年 3 月 對(duì)制備得到的紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠進(jìn)行表征與測(cè)試，聯(lián)系實(shí)驗(yàn)結(jié)果，開(kāi)始進(jìn)行其驅(qū)動(dòng)行為的研究和分析；（ 4）2014 年 3 月到 2014 年 5 月 對(duì)項(xiàng)目成果進(jìn)行總結(jié)，發(fā)表相關(guān)的論文或申請(qǐng)專(zhuān)利，