中科院上海实验学校第一届科创季以“畅享2035——科技的未来 中国的未来”为主题,在家长、老师的协助下,小科们以班级为单位通过自选主题开展科学探究。
六(1)中队 石墨烯材料的应用
2021年12月,六(1)中队的小科们分成两组,分别走进了上海超碳石墨烯产业技术有限公司和中科院上海光机所,学习了有关石墨烯的知识,探索石墨烯材料的奥秘,开启了一次精彩的探秘之旅。




01 何为石墨烯?
石墨烯(Graphene)是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法,薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。

02 小科们的学习笔记
Part 1
Time:12:30-14:30,2021.12.13
Place:上海市石墨烯功能型平台(上海超碳石墨烯产业技术有限公司)
记录:董智臻,朱孙忆
我们在工作人员的引领下参观了展厅,参观流程共分为三部分:第一部分工作人员给我们介绍了石墨烯可以做成的一些小的产品,比如手套和或加热板等;第二部分工作人员给我们介绍了石墨烯的性能,具有导热导电、延展性、韧性等,知道了研发团队为中国石墨烯产业做了很大的贡献;第三部分介绍了石墨烯是如何为火箭内壳、复兴号等大型物体的建设做贡献。
接着我们与科研人员作了一次面对面的采访,根据事先准备好的五个问题向研究员们提问,经过研究员的耐心解答,我们对石墨烯的特征有了初步的了解:如石墨烯材料的五大制备方法及优缺点,生活中使用石墨烯的例子,以及石墨烯技术的短板等等。研究员还为大家一一解答了听课时产生的疑问。
通过生动有趣的参观采访和观察展品,科研人员细致耐心的讲解,我们了解了石墨烯的一些基本的功能,发现石墨烯是一种新奇有趣的事物。在这次旅途当中,学习到了很多新知识,懂得了石墨烯能广泛应用到生活实际当中时比其他材料效果更好,但缺点是价格非常昂贵,如果想要将其广泛应用于生活当中,还需要科学家们进一步的研究与创新。


Part 2
Time:15:00-17:00,2021.12.17
Place:中科院上海光机所
记录:徐天煜
我们来到了中科院上海光机所,在家长的带领下进入实验室。一边听着科学家们的介绍,一边近距离观察石墨烯的样本。同学们纷纷围聚在显微镜前,自己动手调试显微镜的焦距。其中出现了一些小意外——有一根头发掉落在装片上,但在显微镜下,石墨烯的结构居然比头发丝还要细小,这也使我们更加感受到石墨烯之微小,使我们开阔了眼界。
走出实验室,我们又跟随家长的脚步来到会议室,聆听光机所研究员王俊老师介绍石墨烯材料。随后,根据同学们提供的问题汇总,来给王俊老师做了一次采访。在提问的过程中,我们知道了:
1,石墨由石墨烯构成,成分是相同的。石墨和石墨烯硬度相同,我们认为石墨软是因为石墨有韧性;
2,制备石墨烯的方法有:用透明纸粘,溶解法,化学气相沉积法等等;
3,2010年诺贝尔物理学奖工作:①发现石墨烯②证明石墨烯丰富物理内涵③把纳米材料的内涵扩展到了新的维度:二维;
4,石墨烯能运用于很多领域;
5,在石墨烯研究方面,国内现在暂时处于第一梯队,较有优势;
6,石墨烯可能成为下一代能代替硅材料的材料……
我们在与科学家面对面采访的同时,也积极向科研人员提出自己的见解。通过老师深入浅出的讲解,我们惊叹科学的奇妙,更是切身感受了石墨烯材料对于未来科技发展的重大意义。
【附:第二次采访问题汇总】
1.石墨烯和石墨在结构上有什么区别?为什么石墨很软而石墨烯很硬?
2.如何制备石墨烯,有哪些方法
3.能否简要介绍一下2010年的诺贝尔物理学奖工作?
4.石墨烯具有哪些特性?
5 .石墨烯可以做成什么有用的产品?能否举例说明?
6.石墨烯技术是否已经很成熟了?还需要做哪些方面的研究?
7.在石墨烯研究方面,国内处于什么水平?
8.石墨烯是否具有很好的发展前景?为什么说它是21世纪的明星材料?
9.能否简要介绍一下您目前的研究方向?
03 小科们的学习成果




(来自张子然同学)


(来自顾奕悦同学)
本次的科学之行,小科们感受到了石墨烯材料在生活中的作用,大致了解了石墨烯的发展前景,激发了大家对科学研究的热爱与兴趣,同学们一定会向科学家学习,发扬探索精神,为祖国未来的科学事业贡献自己的一份力量!
七(3)中队 精密基因工程
12月10日,七(3)Eagle中队有幸邀请了香港大学博士、国家蛋白质科学研究(上海)设施的张蔚哲博士,通过腾讯会议的方式远程为全体同学开展了题为“基因魔剪—CRISPR/CAS”的科普讲座。

由于七年级的同学还没有接触过生命科学知识,张博士从我们身边的生命形式入手,结合实物模型,带领同学们探索细胞、基因以及蛋白质的奥秘。接着以漫画和卡通人物“大白”举例,向同学们介绍了基因的表达方式。之后结合视频资料,同学们了解了基因编辑技术中的CRISPR/CAS技术,了解了其背后的原理和发展现状。张博士说,这项技术虽然先进,应用前景广阔,但是机遇往往与挑战并存。人类要如何处理其中的安全问题、道德问题和监管问题是我们接下来还要攻克的难关。


在一个小时满满干货的讲座末尾,张博士鼓励小科们积极观察身边的科学现象,认真思考背后的逻辑,做一名“善发现、会观察、勤思考、爱提问”的优秀学子。同时张博士非常期待看到Eagle中队的最终展示成果,也预祝我校本次科技节圆满成功。
六(3)中队 量子计算
本次科创季活动中,六(3) 航天中队以“量子计算”为研究主题,这对小科们是个不小的挑战。为了能更好地学习和探索,大家利用课余时间搜集了有关量子计算的资料和文献,并在班会课上开展学习和讨论。同学们还为科创季的展出活动设计了各种海报,充分展现了小科们以“科学素养铸魂”的成长足迹。



为了能进一步深入了解量子计算的相关知识,队员们与中国科学院上海微系统与信息技术研究所的林志荣博士进行了面对面的采访。队员们通过采访不仅解决了心中对“量子计算”的疑惑,更让队员们对未来量子计算的发展有了更多的理解和憧憬。
科创季活动持续进行中.......
