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秸秆炼汽油、废弃轮胎造电池……10位中学生能源环保项目获“市长奖”

2019-03-27 13:00 编辑:TF021 来源:北京晚报

在昨天闭幕的第39届北京青少年科技创新大赛上,颁发了“北京青少年科技创新市长奖”。该奖项是北京地区青少年科技最高?#20445;?#33719;奖证书由北京市市长陈吉宁亲?#26159;?#21517;。今年,来自北京四中、北京一七一中学等9所中学的10位中学生获此殊荣。

这些中学生凭什么获得“市长奖”的呢?记者注意到,能源、环保是这些学生科研聚焦的热点:“用废弃轮胎制备硫掺杂炭材料提升锂硫电池的电化学性能”、“废弃秸秆转化高辛烷值汽油实验研究”、“胶体光子晶体结构色的调控及彩画打印研究”……这些研究课题,别说是中学生,就是非相关专业的成年人也未必能了解其中奥妙,难怪令科学家们都竖起了大拇指。

记者发现,今年获得“市长奖”的中学生从事的研究绝大多数?#25216;?#20013;在理工科领域,包括化学、环境科学、生物化学、物理与天文等。依靠相关领域的知识,这些中学生对学习、生活中遇到的问题勤于发现、善于思考,并且能够借助中科院、高校等高水平的实验室开展研究。他们的研究成果已经在国内外一系列?#28909;?#20013;获奖。

讨厌化学的中学女生

用秸秆制出“95号汽油”

北京四中潘紫琪的获奖项目名为“废弃秸秆转化高辛烷值汽油实验研究”。很难想象,一名中学女生竟然与汽油结缘。其实,连她自己也想不到。

北京四中学生潘紫琪

潘紫琪告诉记者,秸秆是粮食收割后的产物。可是,许多地方?#20064;?#22995;将秸秆一烧了之,?#29616;?#27745;染了大气环境。实际上,秸秆是由?#35760;?#20803;素组成,燃油的主要成分也是?#35760;狻?#20026;什么不能废物利用呢?带着疑问,她从高一开始投入了科研攻坚,“我本来比较讨厌化学,但慢慢啃下来,反而产生了一些兴趣。”潘紫琪笑着说道。

说起来,潘紫琪的研究方法?#27492;?#24456;简单:将秸秆打成粉末,然后水解,然后通过复杂?#24149;?#23398;?#20174;?#25552;取。但是,整个化学?#20174;?#25552;取却经历了难以计数的反复试验。最终,潘紫琪在实验?#20381;?#33719;取了辛烷值达94.9的汽油。这种“汽油”已经十分接近市面上中高端车辆使用的95号汽油。

人大附中的王煜桐则将目光投向了废弃机动车轮胎。随着机动车数量?#30446;?#36895;增长,废旧轮胎的处理成为一个难题。她的想法是,用轮胎制备硫掺杂炭材料,用于提升锂硫电池的电化学性能。王煜桐说,现在阻碍电动?#21040;?#20837;千家万户的最大瓶颈就是电池的续航里程。其实,锂硫电池的能量密度远高于锂电池,可?#26434;?#25928;提升车辆行驶里程。之所以没能快速进入市场,主要是因为没有解决多硫化物富集的问题。在研究中,她利用废旧轮胎制备硫掺杂炭材料,提高了电池的硫利用率,最终成功提升了电池的电化学性能。

此外,来自北京市育英学校的谢竞宁通过研究,提出了一种能够提高热循?#24223;?#32479;效率的方法,可以显著节省能源,减少污染排放。来自北京市第五中学的王梓宁以废弃牛毛为原料制备多孔碳,应用在废水净化工程。实验中,这一创新产品对模拟废水的吸附量是市面所售产品的1.5倍以上。

高校科研所实验室

提供学生科创用武之地

从污水处理到汽油制备,从热效率研究?#20170;?#30187;疾病治疗,学生们从事的研究课题可谓“高大上”。这种高难度的实验,显然超过中学实验室的能力。幸好,大学和科研院所高水平实验室为中学生们?#30446;?#25216;创新提供了保障。

潘紫琪的研究是在中科院过程工程研究所完成的。她告诉记者,最初与这个研究项目结缘,因为参观中科院过程所展示室时对几小管液体和一些细细的丝线发生了兴趣。在后来的实验过程中,得到了实验室师兄师姐的无私帮助,“在师姐的帮助下,我一遍又一遍地改变实验条件,一遍又一遍地搬起巨大的扳手,有了勇气给滚烫的仪器降温,?#29020;?#20102;有机化学的奇妙味道。”潘紫琪说,现在自己不知道?#38498;?#20250;走上什么样的人生道路,但起码可以确认,在实验室的这一年里,自己成为了更加丰富的一个人,一个懂得在等待和期待的同时默默努力的人。

来自北京市第一七一中学的汪晓娅从孔雀羽毛中发现了从不掉色的秘密:“孔雀羽毛那么鲜艳,而且从不掉色,引发了我的好奇。我研究了一下才明白,我们看到的颜色其实分两种,一种是化学颜料本身的颜色,另一种是物理反射形成的颜色,孔雀羽毛就是后一种。”她萌生了一个想法,如果用后一种方法打印,是不是就可?#26434;?#19981;褪色?最终,在国家纳米中心的实验室,汪晓娅完成了“胶体光子晶体结构色的调控及彩画打印研究?#20445;?#25152;制成的墨水完全可以替换彩色打印机的墨?#23567;?/p>

除了获得大学实验室的专业指导,家庭教育也是这些孩?#29992;?#31185;研的重要帮助。记者采访中了解到,不少获奖者的?#25913;?#37117;有大学理工科教师背景。虽然?#25913;?#19982;孩子的研究方向不一定相同,但可以为研究提供方向性的参考意见。“最重要的是,?#25913;附?#20250;了我研究的严谨,一个数据都不能错,错了就必须推?#24618;?#26469;。”一位“市长奖”获得者对记者说。

科技人才早培计划

帮助中学科创人才成长

在采访中,多位“市长奖”获得者告诉记者,他们高中阶段?#22270;?#20837;了北京青少年科技后备人才早期培养计划,认识科学、爱上科学,与该计划的引领密不可分。记者了解到,目前每年有超过2万名师生直接参与计划的各项活动,10万余名青少年共享资源。今年的“市长奖”获得者中有5人就曾在该计划中历练。

北京青少年科技后备人才早期培养计划每年要举办百余场活动,包括科学名家报告、野外科学考察、中学生进实验室等多个方面,让学生们接受科学家的指导,掌握初?#38477;目?#23398;实践技能,提高自身?#30446;?#23398;素养以及创新思维和科学实践的能力。“市长奖”获得者潘紫琪参与的正是其中的“中学生进实验室(拔尖培养暨英才储?#31174;?#29983;试点工作)”项目。据了解,已经有北京大学、清华大学、中国科学院等23所高校和科研机构的160余个实验室对学生们开放。从该计划中走出的学生,不仅有“市长奖”获得者,而且大部分学生还被国家重点高校录取,很多人在国外知名大学继续深造,还有一部分青少年已成为优秀?#30446;?#30740;人员。

记者了解到,北京青少年科技后备人才早期培养计划目前在全市有50所基地中学校,今年还将进一步完善组织体系,继续推动设立区级科技后备人才早期培养计划,覆盖更多的学生群体。新纳入计划的学生,培养过程由市级层面把控,确保学生培养质量。此外,今年还将探索国际化人?#25490;?#20859;路径,未来会送更多的中学生走出国?#29275;?#21435;国外高水平大学的实验室开展科研实践,拓?#26500;?#38469;视野,提升科创水平。

无论高考还是出国

从事科研目标更加坚定

如今,潘紫琪已经进入高三年级。?#21271;?#38382;及从事科创研究是否影响学习成绩的时候,她坦率地说:“肯定有影响。做研究最忙的一?#38382;?#38388;,我从年级前十下降了好几十名,经常写完作业写论文,忙到后半夜两点多才能睡,第二天还得早起上课。”不过,课题结束后,潘紫琪很快就把成绩?#30333;?#20102;回来”。

与北京很多中学生一样,这批“市长奖”获奖者也将面临着去哪儿上大学的选择。记者所采访的几位获奖者中,既有在国内参加高考升学的,也有选择出国深造的。潘紫琪就明确表示,将参加国内高考。不过,她没有透露自己最心仪的学校,只是开心地分享自己想尝试攻读的专业——计算机和新闻传播。“因为现在是互联网时代,信息大爆炸,我想通过自己的研究,让计算机技术和新闻信息传播相结合,使得更多的人能更客观全面地获取信息,让各种谣言不再满天飞。”潘紫琪说。

北京市第一七一中学的汪晓娅也已经高三年级。谈到高考,她只说了一个目标:清华大学。“因为清华是国内顶尖名校,其化学专业在国际上也首屈一指。?#20493;杂?#33258;己的成绩,汪晓娅自认为还要再努力才更有把握一些。

人大附中的王煜桐就读的是国际班。虽然没有高考的压力,但出国留学的压力也不小,“需要申请各种学校,好的学校对材料要求很严,竞争一点不比高?#35760;?#26494;。”她说,自己从事科研的目标更加坚定,未来肯定会选择理工科专业。美国麻省理工学院等名校在王煜桐心仪的?#27573;?#20043;内。

 

来源:北京晚报 记者:张航 文并图

流程编辑:TF021

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