1、華南理工大學“國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”項目申報書“國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”項目申報書材料科學與工程學院紅外驅(qū)動水凝膠的制備及其性V創(chuàng)新訓練項目創(chuàng)業(yè)訓練項目創(chuàng)業(yè)實踐項目宋波童真項目名稱:項目類型:負責人:指導教師:能研究華南理工大學教務(wù)處二O年十月1填寫須知一項目分類說明:1創(chuàng)新訓練項目是本科生個人或團隊，在導師指導下，自主完成創(chuàng)新性實驗方法的設(shè)計、設(shè)備和材料的準備.實驗的實施、數(shù)據(jù)處理與分析.總結(jié)報告撰寫等工作。2創(chuàng)業(yè)訓練項目是本科生團隊，在導師指導下，團隊中每個學生在項目實施過程中扮演一個或多個具體的角色.通過編制商業(yè)計劃書.開展可行性研究、模擬企業(yè)運行.逬行一定程度的驗證試驗.

2、撰寫創(chuàng)業(yè)報告等工作。3創(chuàng)業(yè)實踐項目是學生團隊.在學校導師和企業(yè)導師共同指導下.采用前期創(chuàng)新訓練項目（或創(chuàng)新性實驗）的成果，提出一項具有市場前景的創(chuàng)新性產(chǎn)品或者服務(wù).以此為基礎(chǔ)開展創(chuàng)業(yè)實踐活動。申報該類項目需額外提交企業(yè)導師合作指導協(xié)議書作為附件。二申報書請按順序逐項填寫.填寫內(nèi)容必須實事求是，表達明確嚴謹?？杖表椧顭o”。三.申請參加大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目團隊的人數(shù)含負責人在內(nèi)不得超過5人。四.填寫時可以改變字體大小等，但要確保表格的樣式?jīng)]有被改變；填寫完后用A4紙張雙面打印.不得隨意涂改。七.申報過程有不明事宜請與學校教務(wù)處實踐教學管理辦公室聯(lián)系和咨詢。項目名稱紅外驅(qū)動水凝膠的制備及其性

3、能研究項目起止時間2013年5月至2014年5月負責人姓名年級所在學院、專業(yè)聯(lián)系電話E-mai1宋波2011材料學院材料類創(chuàng)新班18312065486610742206q項目組成員朱娜2011材料學院材料類創(chuàng)新班135804157482629191093ml穎2011材料學院材料類創(chuàng)新班15914329371415609826q陳健韜2012材料學院材料類創(chuàng)新班159890908961037221139甘霖2012材料學院材料類創(chuàng)新班13925083053646450186q指導教師姓名童真職務(wù)/職稱教授博導所在學院材料科學與工程學院聯(lián)系電601E-mailmczt

4、ongscu應用。 一、項目簡介（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碳原子厚度的二維納米材料,具有許多獨特的優(yōu)良性能和應用前景。氧化石墨烯（GO）表面含有大量功能性基團，賦予GO一些新的特性，如分散性、親水性、與聚合物的兼容性等，是一種能與其它物質(zhì)復合的好材料。聚異丙基丙烯酰胺（PNIPAm）-Laponite納米復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，不添加化學交聯(lián)劑，原位自由基聚合而得。其透明度高,可以拉伸至1300%以上，具有優(yōu)異的力學性能和溫敏性能，成為當前智能材料研究的熱點。本項目擬在保留PN

5、IPAm-Laponite納米復合水凝膠高力學性能和良好溫敏性能的前提下引入GO，制備具有紅外驅(qū)動性能的復合水凝膠，并利用表征測試技術(shù)，對紅外驅(qū)動水凝膠的結(jié)構(gòu)進行表征,研究不同GO含量的復合水凝膠的紅外驅(qū)動性能，建立溫度，壓強，pH,紅外光強度等諸因素與紅外驅(qū)動水凝膠驅(qū)動行為之間的關(guān)系，了解其結(jié)構(gòu)與性能的內(nèi)在關(guān)系，進一步探索其在不同領(lǐng)域的二、申請理由（包括自身/團隊具備的知識條件、特長、興趣等）本項目依托華南理工大學“985工程”國家級科技創(chuàng)新平臺、“材料科學與工程”一級學科國家重點學科、高分子材料科學與工程系、材料科學研究所。實驗室現(xiàn)已擁有實現(xiàn)申請人上述工作設(shè)想的系統(tǒng)的聚合物材料制備與加工、

6、光學光譜和表征等的實驗設(shè)備。本團隊是由宋波，朱娜，李南穎，甘霖，陳健韜五人組成。我們有著共同的觀點，作為工科的本科生，在大學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)在開始培養(yǎng)嚴謹?shù)目蒲袘B(tài)度和不斷創(chuàng)新的科研精神。本團隊的每一個成員都有自己的特色：宋波同學學習成績優(yōu)秀，對物理和化學有著極大的熱情，尤其對水凝膠制備，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題，工作能力強，勇于承擔責任；朱娜同學學習認真，遇事喜歡追根究底探討原因，對高分子方向研究有著濃厚的興趣，工作認真負責，思考問題全面認真，善于在討論中和交流中吸取知識，能夠協(xié)助隊友做好各方面的團隊工作

7、；李南2穎知識面較廣，有求索精神。高中自學生物競賽， 三、項目方案研究內(nèi)容：本項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-Laponte納米復合水凝膠的研究思路,先制備出氧化石墨烯，進而利用原子力顯微鏡,拉曼光譜儀，XPS等現(xiàn)代測試技術(shù)手段對GO的微觀結(jié)構(gòu)進行表征。然后再制備出含不同濃度氧化石墨烯的PNIPAm-Laponte納米復合水凝膠，利用表征測試技術(shù)，對這種紅外驅(qū)動水凝膠的結(jié)構(gòu)進行表征測試，并研究在不同配比濃度,不同溫度，壓強，pH等的情況下不同強度紅外光對紅外驅(qū)動水凝膠驅(qū)動性能的影響，得到一系列數(shù)據(jù)，并繪制不同條件下驅(qū)動特性的曲線圖，了解其結(jié)構(gòu)

8、與性能的內(nèi)在聯(lián)系，從而全面了解這一種紅外驅(qū)動水凝膠，并試著探索出這種紅外驅(qū)動水凝膠在不同領(lǐng)域的應用。主要的研究內(nèi)容：（1）合成氧化石墨烯由于石墨層間流動的n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氧化物。氧化后會引入其他非碳粒子進入層與層之間，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)等對制備得到的納米氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)進行表征和分析,獲得其單片層結(jié)構(gòu)、活性含氧基團的種類、含量等信息。

9、(3)制備PNIPAm-Laponite納米復合水凝膠并測試性能將鋰藻土(Laponite)納米粒子分散在水中，加入丙烯酰胺類單體和過氧化物引發(fā)劑，不添加化學交聯(lián)劑，原位自由基聚合可得到PNIPAm-Laponite納米復合水凝膠。利用熱重分析(TGA)、流變儀分析等方法對PNIPAm-Laponite納米復合水凝膠的力學、流變學、熱力學等性能進行測試。(4)制備紅外驅(qū)動水凝膠對其結(jié)構(gòu)進行表征并對其驅(qū)動性能進行檢測。將氧化石墨烯和PNIPAm-Laponite納米復合水凝膠進行復合得到紅外驅(qū)動水凝膠。利用表征測試技術(shù),對紅外驅(qū)動水凝膠的結(jié)構(gòu)進行表征測試。探究在不同配比濃度，不同溫度，壓強,pH

10、等的情況下不同強度紅外光對紅外驅(qū)動水凝膠驅(qū)動性能的影響，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納米復合水凝膠的獨特性質(zhì)及紅外驅(qū)動水凝膠的獨特結(jié)構(gòu)進行深入分析，探索內(nèi)在聯(lián)系。試著探究這種紅外驅(qū)動水凝膠在不同領(lǐng)域的應用。將研究所得的成果整理并撰寫成論文發(fā)表。研究目標本項目立足于對紅外驅(qū)動水凝膠的驅(qū)動行為的研究。首先要制得這種紅外驅(qū)動水凝膠，并確定在不同配比濃度、溫度、pH等外界條件下，紅外光強對紅外驅(qū)動水凝膠驅(qū)動特性的影響。通過一系列手段構(gòu)建出紅外驅(qū)動水凝膠的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。本項目作為基礎(chǔ)性研究，在完成后

11、,可得到紅外驅(qū)動水凝膠在不同條件下驅(qū)動特性的曲線圖，建立起我們對于紅外驅(qū)動水凝膠的全面認識,為日后對該紅外驅(qū)動水凝膠的相關(guān)深入研究提供參考。擬解決的關(guān)鍵問題（1）紅外驅(qū)動水凝膠的制備本項目一個主要突破點是將氧化石墨烯同PNIPAm-Laponite納米復合水凝膠進行復合，制得紅外驅(qū)動水凝膠。因此需要對氧化石墨烯和PNIPAm-Laponite納米復合水凝膠的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有一個基本的了解。（2）探尋紅外驅(qū)動水凝膠結(jié)構(gòu)與其驅(qū)動特性之間的關(guān)系利用表征測試技術(shù)，對紅外驅(qū)動水凝膠的結(jié)構(gòu)進行表征測試。通過各種手段獲取一系列驅(qū)動特性數(shù)據(jù)，以大量數(shù)據(jù)為依據(jù)繪制驅(qū)動特性曲線圖,通過分析曲線圖得出紅外驅(qū)動水凝膠的特

12、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)域的應用。4學術(shù)思路本項目從紅外驅(qū)動水凝膠的驅(qū)動特性探究這一基本問題出發(fā)，通過合成制備紅外驅(qū)動水凝廠口彳。叫優(yōu)Y厶，4Wl規(guī)O刃zj、悄c膠的微觀結(jié)構(gòu)，以及力學、流變學、熱力學等性能的相關(guān)信息。通過在不同條件下測試其驅(qū)動特性得到大量數(shù)據(jù)，繪制一系列曲線圖，再通過實驗與理論分析相結(jié)合的方法，嘗試探究紅外驅(qū)動水凝膠結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。為其能夠更快，更好地應用于實際生產(chǎn)生活中做鋪墊性工作。5.可行性分析實驗上，本項目組所依托的實驗室是材料科學研究所,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-4

13、5O0熒光光譜儀、UV-0310紫外-可見光吸收光度計、Zeiss帶熱臺偏光顯微鏡、ALV激光光散射儀、Alpha1-4冷凍干燥機、高速離心機等大型設(shè)備及必需的小型設(shè)備、分光儀器。因此,完全能夠滿足本項目在實驗技術(shù)上的需求。理論上，本項目的指導老師童真教授及其所在的科研團隊在水凝膠這一研究領(lǐng)域有多年的研究經(jīng)驗，并且取得了重大進展，發(fā)表過數(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。這為本項目組對紅外驅(qū)動水凝膠的研究提供了重要的理論支持。四、項目特色與創(chuàng)新石墨烯是近年來備受關(guān)注的新型材料，它獨特的二維層狀納米結(jié)構(gòu)，優(yōu)良的的導電性，使其在許多領(lǐng)域具有潛在應用價值。其氧化所得的氧化石墨烯（GO

14、）表面含有了大量的功能性基團，正是由于這些基團的接入，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)復合的好材料。PNIPAm-Laponite納米復合水凝膠透明度高，可以拉伸至1300%以上具有優(yōu)異的力學性能，成為當前智能材料研究的熱點之一。將這兩種性能優(yōu)異的材料進行復合得到一種光敏性的紅外驅(qū)動水凝膠是本項目的一大ot|ZJWC/IA.9rqAQKZIyUnvSTJU發(fā)生彎曲變形等形變的獨特性質(zhì)。而關(guān)于這種水凝膠的研究并未曾被深入報道過。因此，本項目組將針對紅外驅(qū)動水凝膠的驅(qū)動行為作深入的研究，為開發(fā)出一種新型智能水凝膠材料做前期的理論準備。五、項目進度安排（1）2013年5月到2013年7月認真研讀相關(guān)文獻，了解國內(nèi)外相關(guān)研究的進展;（2）2013年7月到2013年11月組織進行氧化石墨烯和PNIPAm-Laponite納米復合水凝膠及紅外驅(qū)動水凝膠的制備及與之相關(guān)的實驗；（3）2013年11月到2014年3月對制備得到的紅外驅(qū)動水凝膠進行表征與測試，聯(lián)系實驗結(jié)果，開始進行其驅(qū)動行為的研究和分析；（4）2014年3月到2014年5月對項目成果進行總結(jié)，發(fā)表相關(guān)的論文或申請專利，完成結(jié)題報告。六、項目經(jīng)