我与教授谈创训(十一)——周广得组

发布者:嵇敏发布时间:2019-11-06浏览次数:10

时间荏苒,如白驹过隙,转眼间我们已是大三学生,创训研究也开展了近一年时间,这一年时间里我们小组成员努力开展研究,努力思考如何成为一个真正的科研者。老师们教诲我们成为一个科研者要有主动性,要有独立思考的习惯,“想,都是问题;干,才有答案”。回想这一年来的创训历程,让我们明白只有撸起袖子加油干,才能实现我们小组的创训目标,也才能离我们的梦想越来越近。

开学伊始,结识导师

大二第一学期,在学院的大学生创新训练计划项目预备会后,我们便根据小组成员的兴趣开始思考创训的研究方向,因为兴趣是最好的老师,是激励主动性的重要催化剂之一。秉着共同做好创训的目标,在求同存异的多次讨论后,小组成员初步确定了环境保护和新材料研究两个意向方向。选择环境方向,是因为我们想参与到生态文明建设中,为祖国的绿水青山贡献一份力量。虽然意向的环境专业老师对于我们的指导邀请没有答复,但幸运的是材料专业的杜成斌教授接受了我们的邀请,且根据我们现有的专业知识水平,向我们推荐了几个可以深入研究的方向,引导我们进行思考、讨论,选择最适合于我们的课题。杜教授很热情,他给我们讲解了什么是科研、如何做创训,并对我们充满了期待。在杜教授的教诲下,我们如坐春风,迫不及待地想确定创训题目,想开始我们的创训。

春风化雨,终确课题

在课题研究的初始阶段,我们选择的课题是“基于智能算法模拟渡槽的受力情况”,虽然我们没有足够的专业知识储备,但杜教授认为该课题和力学专业素养相关性不大,通过该课题的研究训练,能锻炼我们文献阅读、实验设计和计算机运用等相关能力,对日后的学习将大有裨益。想法是美好的,但实践过程是有挑战的,我们遇到了困难:首先,我们不是特别理解智能算法的工作原理;其次,我们对相关文献中的专业词汇很陌生。由于课题的难度和小组成员的现实状态,我们再次与杜教授进行了沟通商议,经过讨论,最终我们更换了课题,确定了“基于智能STF材料的减震防冲装置在桥梁抗冲击中的试验研究”的课题研究。STF材料是一种新材料,该材料对于减震防冲有着极大的效果,我们主要对其力学性能进行研究,研究中关键点是实验的设计、材料的配比及数据的处理。杜教授前瞻性的独特眼光令我们折服,我们感受到教授渊博的学识和高超的学术水平,以及他对培养研究人才的热心。在立题之初,我们小组便相信我们会在实践过程中充实自我,也坚信我们的创训将会收获一定的成果。

齐心协力,潜心实验

 “基于智能STF材料的减震防冲装置在桥梁抗冲击中的试验研究”的课题确定之后,我们便开始了正式的研究,实验材料准备的第一步:剪切增稠材料的制备,在购置完所需的各种仪器、原料后,我们便开始有条不紊的进行材料制备了。剪切增稠材料的制备过程需要大量的时间,第一次实验是学长带领着我们做的,我们做了三个试样,实验中先是测量烧杯的质量,再加入适量的硼酸,经过两小时的真空加热得到焦硼酸;将焦硼酸、无水乙醇和PDMS按照15:5:80的比例放入烤箱加热20个小时,得到了硅硼共聚物;用这三个试样融合出不同比例(1:101:501:100)的混合物,最后放入烤箱加热半个小时得到最终产物——剪切硬化胶泥。剪切增稠材料制备完成后,需要到流变仪上测试其力学性能。后续的实验将制备出更多不同比例的剪切硬化胶泥来测试其性能,将其置入设计好的落锤装置中,测试其防冲撞的性能,从而找出力学性能最好的剪切硬化胶泥及其对应的材料配比。这个实验的时间较长,单次材料制备需用时两天左右,且在测试其性能时也需记录大量的数据及经过一段时间的数据处理得出计算结果。

在查阅系列相关文献后,我们确定了以落锤自由落体,对制造的剪切增稠材料块进行冲击实验,并通过加速度传感器(固定于落锤之上)和力传感器(放置于剪切增稠材料块下部)对实验数据进行记录。在多次实验排除偶然误差,实验精度达到实验要求后,对实验数据进行处理和分析,得到结论。

确定了落体运动作为研究的实验方案后,负责实验装置设计的小组成员开始进行装置的确定工作。装置设计的过程也是一波三折,一开始我们想对相关论文中提到的原型装置进行改进得到我们的需求装置,但是很快我们发现了原型装置的诸多缺陷。这样我们又只能另想他法:我们考虑用一个从高处滑梯滑落的小球进行水平撞击以期能够得到高精确的结果,但是由于剪切增稠材料的流动特性,这一想法计划失败。最后,我们决定再次采用自由落体的落锤,只是重锤不再由滑轨控制下落,这样就避免了摩擦力的影响,落锤的高度由标尺进行控制。我们将所需装置的CAD图纸画好,在经过诸多小细节的修正后,我们的装置图得到了杜教授和学长的认可。

实验装置图纸完善后,我们联系了生产厂家,讨论了制作事宜。在与厂家的沟通过程中,又暴露了不少我们未曾想到的问题,比如:装置的防锈问题、装置的薄壁导致的稳定性问题等等。理论和实际的联系给了我们很大的启发。最终,我们成功敲定了装置的制造方案,现今装置已经制作完成,正在对材料进行预备测试。

踌躇满志,展望未来

经过这段时间的创训研究,我们已经初步感受到了科研创新的坎坷,每一小步前进的背后都有着极大的付出,科研工作不是一蹴而就的,是将区域划分为方向,是将大目标划分为小目标,尤为重要的是:按部就班地走好每一步,因为任何一丝松懈都可能对研究的方向乃至最终的结果造成巨大影响。

目前,我们的创训研究进程还算颇为顺利,各项研究点都在有条不紊地推进中,后续我们会把主要精力投入到材料的制备与性能测试中,合理分配日常学习与生活时间,尽全力配置出符合实验要求的实验材料。与此同时,我们也在思考如何提高实验推进效率,例如,在配置实验材料前细致研究配合比,常向杜教授与学长请教,完善自我知识体系统,提高小组成员间合作效率等,保证各尽其职,努力且严谨细心地完成任务。我们小组成员都有着一个共同的目标:早日成为一个合格的科研工作者。这是我们后续努力的方向,这个小目标犹如灯塔将一直指引着我们前行!

组长:周广得

组员:商凯东,柳接春,孙俊,杨佳凯

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