新型磁共振无线充电装置

新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州第二中学

作者：李宣成

辅导教师：李柯章  付以胜

项目简介

项目摘要：创新利用磁共振原理实现电能的无线传递，利用特殊发射端提升高频电磁场的利用率，功率大、传输效率高。并且将该设计利用到电动汽车的无线充电。现今低碳生活，绿色环保的理念推动着纯电动汽车的发展，而电动汽车需每天进行充电，过程繁琐复杂，如何利用无线充电技术为电动汽车大功率、高效率、安全的充电？电动汽车实现无线充电技术的优点是替代了原始的电网直插式链接的诸多弊端。但是无线充电也有许多的弊端。例如：送电距离比较短、耦合的辐射以及小型化、大功率、高效率化的诸多问题。排列好振动频率相同的音叉，一个发声的话，其他的也会共振发声。那么，排列在磁场中的相同振动频率的线圈，也可从一个向另一个供电。相比电磁感应方式，利用新型共振可在保证大功率下延长传输距离。

创新点：首先该装置创新利用磁共振的原理传输能量；第二是电路设计原创，电源转换效率较高；第三是使用U型发射端代替螺线管式发射端，减少高频磁能的损失；第四是受电端目标物辨识机制，只有当正确的充电装置时才工作，并且创新的采用了电感耦合度变化控制输出功率，只有当接受端感应时才会大功率输送电能；第五是电源系统的设计，不受天气和停电的影响；第六是磁共振接收器的设计。

对未来的的设想：如果使三个以上的（发射端）相互谐振扩大磁场的发射范围，就可以适用于大型的无线充电站。该作品是我从初中时期开始设计制作的，通过后期的改进和升级，我提高了振荡电路的效率和接收器谐振的效果。并在高二完成了磁共振充电向小汽车应用的改造，总共耗时四年，它伴随着我在中学的学习生活中快乐成长。

石墨化碳包覆纳米TiO₂复合材料的制备及其在光催化方面的应用

吉林省长春吉大附中实验学校

作者：胡舒贺

辅导教师：崔田  李金华  张汉壮

项目简介

摘要：纳米TiO₂是目前处理有机染料废水中最有前途的材料之一。如何提高其光催化性能是备受关注的关键问题。受到获诺贝尔物理奖的石墨烯和贵金属沉积法的启迪，创新性地提出将石墨烯和纳米TiO₂相结合，制备新型复合材料，研究其光催化应用。利用水热和煅烧方法，探索反应条件对产物的影响，获得最佳条件，实现对100nmTiO₂颗粒的石墨化碳包覆；结合数学建模估算出碳层厚度约0.4nm，相当于1-2层碳原子的石墨烯结构。以有机染料作为目标降解物，研究其光催化活性、吸附特性和循环特性等性能，与商用P25型纳米TiO₂对比，发现其最显著特点是光催化效率高，为P25的3倍；吸附性强，30分钟后对有机染料的吸附率高达81%，P25不具备；率先研究光催化循环特性，发现其二次降解率仍明显优于P25首次降解率。表明TiO₂/C在光催化应用中，是理想的新型复合材料。

选题的确定：频发的重大水污染事件，使我受到极大震撼。纳米TiO₂是目前污水治理中最有前途的材料之一，提高其催化活性，制备复合材料是一项挑战性课题，引起了我的思考。

目的和基本思路：受到获诺贝尔物理奖的石墨烯启发，将高导电性碳和纳米TiO₂相结合，制备TiO_2/C复合纳米材料；表征其形貌、导电性、组分、结构以及碳层厚度、层数；探索光催化应用。

研究过程：调查水污染事件——研究处理方法——国内外研究现状——思路设计——原理分析——影响因素分析——材料的选择和采购——制备实验——定性分析—半定量估算——光催化应用实验。

科学方法和原理：水热法、数学建模、光催化法。

创新点：新方法：优化出在纳米TiO₂表面包覆石墨化碳层的新方法；新材料：制备出新型石墨化碳包覆纳米TiO₂复合材料；新效果：吸附性强、快速降解、循环利用。

他人同类研究的情况调查：目前没有同类研究的相关报道。进一步完善该项目的设想：对可见光利用率；光催化性能机理；降解产物及毒性。