材料物理與化學新材料研發(fā)公司材料研發(fā)實習報告一、摘要

2023年7月1日至2023年8月31日，我在一家材料物理與化學新材料研發(fā)公司擔任材料研發(fā)實習生。核心工作成果包括參與新型導電聚合物合成實驗，通過優(yōu)化反應參數(shù)，將聚合物電導率從1.2S/cm提升至3.8S/cm，實驗數(shù)據(jù)驗證了摻雜濃度與電導率的線性關(guān)系（R2=0.94）；協(xié)助完成15組納米復合材料力學性能測試，利用納米壓痕技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)表明，添加2.5wt%的納米填料可使復合材料楊氏模量增加18%，斷裂韌性提升23%。在實習中應用了材料表征（XRD、SEM）與DFT計算，掌握了從實驗設(shè)計到數(shù)據(jù)分析的全流程，驗證了“濃度結(jié)構(gòu)性能”關(guān)聯(lián)模型的可靠性，形成了可復用的復合材料改性策略。

二、實習內(nèi)容及過程

1.實習目的

實習主要是想看看材料物理與化學的理論知識在工業(yè)界怎么用，了解新材料研發(fā)的實際流程，特別是導電聚合物這塊，想多動手實踐一下合成和表征。

2.實習單位簡介

公司是做高性能導電材料研發(fā)的，主要方向是聚合物基復合材料，客戶有電池、柔性電子這些行業(yè)的。實驗室有標準化的合成平臺和材料表征設(shè)備，像手套箱、反應釜、拉曼光譜儀這些都有。

3.實習內(nèi)容與過程

我跟著導師做了兩個項目。第一個是導電聚合物P3HT的合成優(yōu)化，7月5號開始，實驗前導師帶我回顧了文獻，主要是看不同溶劑和鋰鹽對電導率的影響。7月10號到20號，我獨立跑了10組實驗，調(diào)整了NMP的用量和LiClO4的摻雜量，記錄了每個樣品的產(chǎn)率和電導率。用CHI660電化學工作站測，初期電導率最高才1.2S/cm，后來發(fā)現(xiàn)摻雜濃度在5wt%時有個拐點，再往上效果不明顯。這個過程中學了怎么看DSC圖譜判斷結(jié)晶度，還用Origin擬合了數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)電導率和LiClO4濃度近似線性關(guān)系，R2到0.94。第二個項目是納米復合材料的力學測試，7月25號接手，導師說之前有個項目添加碳納米管后韌性提升了，讓我繼續(xù)測新樣品。我用了納米壓痕儀，15組數(shù)據(jù)里發(fā)現(xiàn)2.5wt%的碳納米管混入后，楊氏模量從68GPa跳到80GPa，斷裂韌性也多了23%，但超過5wt%后反而下降，可能是團聚了。這個實驗讓我意識到“少即是多”在納米材料里也成立。

4.實習成果與收獲

主要成果就是那10組P3HT電導率數(shù)據(jù)，最后找到的最佳配方能讓電導率達到3.8S/cm，比初始提升3倍多。納米材料那邊也整理了完整的力學測試報告。收獲就是把文獻里的“濃度結(jié)構(gòu)性能”模型用實際數(shù)據(jù)給驗證了，還學會了怎么設(shè)計實驗參數(shù)，比如正交表怎么用，怎么避免變量干擾。最意外的是發(fā)現(xiàn)手套箱操作對最終產(chǎn)率影響很大，之前以為只要原料純就行，后來才知道濕度控制要在1%以下，否則聚合物容易降解。這種細節(jié)在書里根本學不到。

5.問題與建議

實習期間遇到兩個坎。一個是7月15號做P3HT合成時，反應釜溫度突然失控，從80℃飆到120℃，差點燒壞樣品。當時手忙腳亂，最后導師教我用紅外監(jiān)測反應進程，加冰鹽浴降溫，這個救火過程讓我記住了“實時監(jiān)控”的重要性。另一個是納米材料表征時，SEM圖片總看不懂，導師說“看顆粒邊緣和襯度”，后來自己買了《材料表征基礎(chǔ)》翻，現(xiàn)在能自己判斷團聚情況了。

公司的問題主要是管理有點亂，比如設(shè)備交接班記錄不全，我差點用過過期試劑。建議他們搞個電子化的臺賬系統(tǒng)，用二維碼掃碼記錄使用時間，簡單實用。還有培訓機制，入職時只給了一份設(shè)備手冊，很多操作細節(jié)都是靠師兄師姐口頭傳，建議搞個線上操作視頻庫，像手套箱穿戴、反應釜控溫這些都錄下來，新人能反復看。崗位匹配度上，我被分到合成崗，但更想往表征方向發(fā)展，希望公司能多組織些交叉培訓，比如材料分析會議，讓我這種實習生也能聽聽表征團隊怎么研究問題。

三、總結(jié)與體會

1.實習價值閉環(huán)

這8周實習就像把書上的知識掰開了揉碎了看。7月1號來的時候，我對導電聚合物摻雜機理的理解還停留在公式層面，8月31號走的時候，親手合成的P3HT電導率從1.2S/cm提到3.8S/cm，用CHI660實測數(shù)據(jù)驗證了文獻里0.94的R2，才明白“線性關(guān)系”不是紙上談兵。納米復合材料那邊，15組納米壓痕數(shù)據(jù)讓我直觀感受到2.5wt%碳納米管加入時楊氏模量從68GPa到80GPa的突躍，斷裂韌性提升23%的結(jié)論也直接刻在Origin擬合曲線上。這種從理論到實踐、再回到數(shù)據(jù)驗證的完整閉環(huán)，是學校實驗做不出來的。導師讓我看他們早期項目記錄，發(fā)現(xiàn)我找到的最佳摻雜量跟他們幾年前摸索的方向高度一致，雖然數(shù)據(jù)更細，但感覺自己像是站在巨人的肩膀上往前走了一小步。

2.職業(yè)規(guī)劃聯(lián)結(jié)

這段經(jīng)歷徹底改變了我對材料研發(fā)的認知。以前覺得做材料就是跑合成、看表征，現(xiàn)在清楚一個完整項目要經(jīng)歷配方設(shè)計工藝優(yōu)化性能驗證穩(wěn)定性測試的全鏈條。比如P3HT項目最后發(fā)現(xiàn)手套箱濕度必須控制在1%以下，否則聚合物自由基交聯(lián)后電導率會掉50%，這讓我意識到“細節(jié)決定成敗”在材料行業(yè)是真實存在的。7月25號我第一次獨立操作納米壓痕儀時手抖得厲害，測完15個樣品才穩(wěn)定下來，現(xiàn)在想想這就是從學生到職場人的必經(jīng)之路。未來想繼續(xù)深耕導電材料，但這次也意識到表征分析的重要性，計劃下學期考個X射線衍射操作資格證，爭取實習回來能獨立看懂更多譜圖。導師跟我說“材料行業(yè)最缺的不是聰明人，是能沉下心看細節(jié)的人”，這話我現(xiàn)在天天琢磨。

3.行業(yè)趨勢展望

公司最近在搞柔性電池項目，我參與的碳納米管復合材料測試正好踩中了行業(yè)熱點。8月15號部門技術(shù)會看到隔壁團隊在討論固態(tài)電解質(zhì)，有人展示的論文說硅負極循環(huán)500次容量保持率能到85%，現(xiàn)在電池材料方向明顯往高能量密度、長壽命發(fā)展。我整理的納米材料力學數(shù)據(jù)雖然只是基礎(chǔ)驗證，但發(fā)現(xiàn)2.5wt%的碳納米管添加量是個臨界點，這可能對后續(xù)量產(chǎn)工藝有參考價值。導師說現(xiàn)在材料行業(yè)最火的是“仿生設(shè)計”和“AI輔助材料篩選”，我實習期間用Origin做數(shù)據(jù)分析時，就覺得要是能套個機器學習模型自動優(yōu)化配方，效率該多高。現(xiàn)在看到學校也在開Python材料分析課，突然覺得這8周實習像給我開了個新世界的大門，以后寫論文或者找工作，至少知道材料行業(yè)現(xiàn)在在追什么了。

四、致謝

1.

感謝公司給我這次實習機會，讓我能親眼看看導電聚合物和納米復合材料是怎么從實驗室走向應用的。

2.

特別感謝導師，7月5號教我合成配方優(yōu)化時說的“反應參數(shù)要像調(diào)咖啡一樣精確”，這句話現(xiàn)在還記著。還有8月10號幫我搞懂納米壓痕數(shù)據(jù)時，拿出的那個“經(jīng)驗公式表”對我太實用了。

3.

同事們也幫了不少忙，比如7月20號我差點把反應釜燒了，是隔壁做表征的師兄救場，還借