化學(xué)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(xué)/有機(jī)光電化學(xué)/材料科學(xué)

項目背景

自從聚乙炔打開“導(dǎo)電聚合物”的大門，有機(jī)高分子聚合物的發(fā)展勢頭銳不可當(dāng)，從單純利用其導(dǎo)電性制備電池并走向產(chǎn)業(yè)化，到現(xiàn)在交叉領(lǐng)域的滲透研究，有機(jī)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(yīng)聚合而成的有機(jī)高分子化合物，德國科學(xué)家博伊爾勒說過，隨著以塑料為首的有機(jī)高分子聚合物自發(fā)光以及導(dǎo)電特性的發(fā)現(xiàn)，有機(jī)高分子化合物在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來越廣，甚至有望取代硅。最新研制的高分子有機(jī)聚合物材料已經(jīng)應(yīng)用在手機(jī)單色顯示屏以及其它顯示設(shè)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(jī)化學(xué)的角度，幫助學(xué)生進(jìn)一步了解塑料有機(jī)聚合物材料的合成、導(dǎo)電、發(fā)光原理，及有機(jī)化學(xué)聚合材料在太陽能電池、OLED、醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)中的具體應(yīng)用。

項目介紹

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

個性化研究課題參考：

柔性有機(jī)聚合物材料與太陽能電池研究

自修復(fù)有機(jī)化學(xué)電子器件：微創(chuàng)生物醫(yī)學(xué)治療研究

高性能有機(jī)發(fā)光顯示材料研究

有機(jī)發(fā)光二極管材料研究

適合人群

高中生

AP、IB、A-Level化學(xué)方向，或者希望修讀化學(xué)、高分子化學(xué)、有機(jī)光電化學(xué)、光電功能高分子材料化學(xué)、光電子與光子學(xué)技術(shù)、光學(xué)工程等專業(yè)或者相關(guān)專業(yè)的學(xué)生；具備化學(xué)鍵和化合物結(jié)構(gòu)、有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)生優(yōu)先。

導(dǎo)師介紹

劍橋大學(xué)高級教職

Christopher 導(dǎo)師現(xiàn)任劍橋大學(xué)工程系高級教職，仿生系統(tǒng)研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人，同時負(fù)責(zé)劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院的本科生管理和招生工作。Christopher 導(dǎo)師于2008年在密歇根大學(xué)獲得跨學(xué)科物理學(xué)士學(xué)位。在美國核管理委員會擔(dān)任科學(xué)家兩年后，他于2015年在加州大學(xué)圣巴巴拉分校獲得了材料學(xué)博士學(xué)位。Christopher 導(dǎo)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(xué)基金會獎金、材料研究學(xué)會獎金、英國生物技術(shù)和生物科學(xué)研究理事會獎金等。

任職學(xué)校

劍橋大學(xué)建校于1209年，是世界范圍內(nèi)歷史最為悠久的大學(xué)之一，英國Top2名校，G5名校之一。劍橋大學(xué)享有世界聲譽(yù)，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(xué)子都以到劍橋大學(xué)深造為理想。劍橋大學(xué)在2020年QS世界大學(xué)綜合排名位列第7。

項目大綱

塑料電子及其應(yīng)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(jī)光化學(xué)：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(shù)：縮聚反應(yīng)/加聚反應(yīng) Manufacturing techniques for making the plastic electronics

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

論文輔導(dǎo) Project deliverable tutoring

時間安排與收獲

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周論文輔導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時

學(xué)術(shù)報告

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)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(rèn)證組織Cognia（原AdvanceED）及 College Board權(quán)威認(rèn)證高中學(xué)分