第30屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽中小學生優(yōu)秀作品

1、第30屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽中小學生優(yōu)秀科技創(chuàng)新作品項目選摘中國科學技術(shù)協(xié)會2015年8月*注：本冊選摘作品著作權(quán)由大賽組委會保留，請勿用作非法用途。隔墻取電無線能量傳輸?shù)膽锰剿骰拘畔㈨椖烤幪枺篍N152037學科分類：工程學競賽組別：初中組代表隊：上海關(guān)鍵字：無線能量傳輸 射頻整流 磁耦合共振 WPT項目簡介本項目設計并實現(xiàn)了一種體積小、實用性強的無線能量傳輸裝置，能夠使電能穿過墻體給另一側(cè)電器提供電能，并研究了一些關(guān)鍵參數(shù)對無線能量傳輸特性的影響。日常生活中，給墻體的另一側(cè)電器供電，要穿過窗戶或大門拉很長的電線，既不方便，又有隱患。本項目要設計一種裝置，使電能穿過墻體給另一側(cè)電器提供

2、電能，解決生活中用電不方便的問題。 本項目經(jīng)過調(diào)研、結(jié)構(gòu)設計、材料的采購、諧振器的反復制作、射頻功率的比對測量、負載對傳輸效率以及調(diào)諧范圍的研究以及射頻整流的實現(xiàn)等多個研究環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了無線能量傳輸并得到了有參考價值的結(jié)論。本項目應用了磁耦合共振的能量無線傳輸原理，通過發(fā)送和接受諧振器的共振完成了非輻射電磁場的能量傳輸。在測量射頻功率時，應用了電能和熱能相互轉(zhuǎn)換的原理，并使用變量控制法保證測量精度。 本項目有三個創(chuàng)新點：探索并實現(xiàn)了一種新的諧振器布局，突破了傳統(tǒng)裝置中四線圈結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)只用兩個線圈，使整個裝置具有體積小、容易安裝、便于攜帶等優(yōu)點。本項目設計了一套射頻功率測量方案，利用常用儀器完

3、成了對射頻功率的測量，并對不同阻抗負載進行了射頻功率測量，解決了傳統(tǒng)射頻功率計只能等效為50負載進行測量，而不能測量其他阻抗負載功率的問題。并探討了負載阻抗對傳輸效率、共振調(diào)諧范圍的影響等問題。本項目對接收到的射頻進行了整流，通過將檢波二極管合理排布實現(xiàn)了較大功率的射頻整流。 現(xiàn)有見諸報道的磁耦合共振系統(tǒng)是由發(fā)射線圈、兩個共振線圈以及接收線圈共四個線圈構(gòu)成。至今未見整個系統(tǒng)只有兩個線圈的報道。也未見負載阻值影響傳輸效率的實驗結(jié)果的報道。本項目用廉價常用的檢波二極管實現(xiàn)射頻整流的方法也未見報道。 完善該項目的設想：一、改善線圈形狀，找到最優(yōu)參數(shù)。二、研究一對多的無線能量傳輸可行性及特點。三、使用

4、逆變器將直流電逆變?yōu)锳C 220V，以增加應用范圍?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”健身競技系統(tǒng)-基于穿戴式體感的街景漫游設計基本信息項目編號：EN153097學科分類：工程學競賽組別：高中組代表隊：福建關(guān)鍵字：穿戴式體感 健身 互聯(lián)競技 街景地圖項目簡介“互聯(lián)網(wǎng)+”健身競技系統(tǒng) 基于穿戴式體感的街景漫游設計 本項目以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、穿戴式體感設計和街景漫游技術(shù)為基礎，充分利用現(xiàn)有傳統(tǒng)健身器材和互聯(lián)網(wǎng)資源，整合構(gòu)建一套新的數(shù)字化健身競技系統(tǒng)。通過穿戴式體感系統(tǒng)采集用戶運動狀態(tài)參數(shù)，驅(qū)動計算機中街景地圖數(shù)據(jù)的更新顯示以及音效、空氣等虛擬仿真場景的同步實現(xiàn)，為用戶帶來貼近真實戶外運動的體驗；同時通過互聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸設計，更好

5、地實現(xiàn)多用戶之間的團體健身競技。 作者在室內(nèi)體育鍛煉過程中，逐漸產(chǎn)生利用穿戴式體感系統(tǒng)+互聯(lián)網(wǎng)+生活化的海量街景地圖來改造現(xiàn)有健身設備的想法，意在為室內(nèi)健身運動營造美好的戶外實景體驗，增強體育鍛煉的娛樂性、競技性和趣味性。 為此，作者在研發(fā)過程中，圍繞可穿戴式傳感器、互聯(lián)競技功能以及逼真的街景漫游，著力研究設計了穿戴式體感系統(tǒng)、多人互聯(lián)競技系統(tǒng)和仿真實景系統(tǒng)。 項目的創(chuàng)新點在于：利用自主研發(fā)的硬件體積小、穿戴靈活便捷的穿戴式傳感器采集運動參數(shù)，以無線收發(fā)芯片支持無線傳輸，可靠性強；采用互聯(lián)傳感設計獲取多用戶運動數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多人同臺健身競技和遠程聯(lián)機競技，穩(wěn)定性好；自主研發(fā)街景地圖更新觸發(fā)算法，配

6、以實時音樂和噴霧等，更好地實現(xiàn)移步換景、身臨其境的同步效果；產(chǎn)品通用性強、適用性廣、成本低廉、組裝方便，充分利用現(xiàn)有健身器材和網(wǎng)絡資源，適于全民健身運動。 經(jīng)成果查新檢索，未見現(xiàn)有公開發(fā)表的國內(nèi)外文獻資料有相同報道。故作者已向國家專利局申請“一種穿戴式體驗本地多人互聯(lián)的裝置”實用新型專利。 完善該項目的設想：加強多平臺、多通信方式兼容，提升產(chǎn)品擴展性、智能性；完善仿真場景處理，根據(jù)戶運動狀態(tài)更好地驅(qū)動不同音效、空氣等虛擬仿真場景的同步實現(xiàn)；在產(chǎn)品小型化、實用性、美觀性、可靠性和穩(wěn)定性等方面繼續(xù)提升；將用戶的運動數(shù)據(jù)與身體健康數(shù)據(jù)庫互聯(lián)，對用戶的身體健康狀況作出綜合評價和建議；積極促進成果轉(zhuǎn)化、

7、技術(shù)轉(zhuǎn)讓和生產(chǎn)應用的產(chǎn)業(yè)化。一種新型可重復使用紙及其打印裝置基本信息項目編號：EN153036學科分類：工程學競賽組別：高中組代表隊：吉林關(guān)鍵字：重復使用 紙 光致變色 紫外項目簡介發(fā)明了一種可重復使用的新型紙，當受控的紫外光照射其表面時，其表面的光致變色材料發(fā)生光化學還原反應，被照部分“變色成字”，書寫和打印過程中紫外光起到“筆”的作用。將這種紙自然放置于空氣中一段時間后，變色材料與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應并失去顏色，紙張“消字復原”，從而實現(xiàn)重復使用。為測試這種紙的使用性能，還設計制作了相應打印裝置。 項目靈感源于變色鏡片的原理，我想：如果將類似鹵化銀的材料復合到紙張上，用合適的光線照射，

8、就能在紙上形成文字或圖案，光離開一段時間后還能恢復原狀。 在光源選擇、材料確定與配制、紙張制備、裝置設計制造和書寫打印實驗等五個方面開展了工作。其中光源選擇紫外激光，材料選擇多酸類化合物與含活性基團的有機化合物構(gòu)成的給體-受體電荷轉(zhuǎn)移化合物，紙張采用溶液浸潤方法制備，通過改造激光打標機制得打印實驗裝置對紙張性能進行了驗證。經(jīng)打印或激光筆直接書寫，字跡清晰，分辨率高，自然放置10-50小時后“消色復原”能再次正常使用，重復使用超過10次后仍能保持良好的打印書寫效果。 應用光致變色原理、光子能量公式和激光振鏡控制方法等原理，運用控制變量法、正交實驗法等科學方法開展了變色材料制備和篩選、變色材料與紙

9、張的復合等工作。 主要貢獻為：制得了紫外光致可逆變色材料；實現(xiàn)了變色材料與紙張的復合；驗證了激光對紙張的直寫和復用；設計制造了專用打印裝置；。 項目具有靈感來源于中學課堂、涉及多學科；效果經(jīng)實驗測試和具備產(chǎn)業(yè)化推廣前景等特點。 在資源日趨緊張、環(huán)境日益惡化的今天，這種新型紙為人們提供一種新選擇以滿足日趨增長的需求，符合我國綠色持續(xù)發(fā)展的目標和規(guī)劃。 通過委托吉林省科技情報研究所檢索和查新，沒有發(fā)現(xiàn)類似的技術(shù)。 在現(xiàn)有研究工作基礎上，今后將將材料混入紙漿造紙及固化文字圖案長期保存的研究。一種自發(fā)電樓道照明裝置基本信息項目編號：EN153017學科分類：工程學競賽組別：高中組代表隊：天津關(guān)鍵字：自

10、發(fā)電 樓道 照明項目簡介1、技術(shù)背景：盡管我們現(xiàn)在所居住的新式樓房再打開單元門可由聲控打開照明燈，但仍有很多早期建造的樓房，夜晚打開樓道門后是一片漆黑，進樓人員需要摸黑走到一樓住戶門邊摸到開關(guān)打開燈，期間樓道放置的看不見的自行車及其他雜物給行走帶來很多不便。如果對這些樓房重新布線，給樓道安裝一個聲控照明燈，是一個牽扯多方面問題、不易實施的難題。為此，我設計了一種自發(fā)電樓道照明裝置。 2、發(fā)明內(nèi)容：（1）一種自發(fā)電樓道照明裝置，包括以發(fā)條為動力的齒輪組連動一微型發(fā)電機。發(fā)電機輸出接照明的發(fā)光二極管。發(fā)條旋緊軸一端緊固槽輪，槽輪上纏繞數(shù)圈細鋼索，細鋼索兩個端頭分別固定在槽輪和門扇上。當開門時，鋼索

11、拉動槽輪至發(fā)條上緊。發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)電，為發(fā)光二極管提供電能。當關(guān)門時，槽輪上的彈簧釋放勢能收回鋼索。 本裝置主體安裝在樓道門門框樓內(nèi)側(cè)的上邊框上，拉動槽輪的鋼索的一端固定在上門邊上。指向性發(fā)光二極管對準一樓住戶門口附近。 （2）本裝置開一次門可使發(fā)光二極管發(fā)光持續(xù)10-20秒，足以使人從樓梯門走到第一戶門邊觸開樓道照明燈。發(fā)光二極管發(fā)光時的電流在2毫安以上，其亮度能夠滿足正常人在實際中的使用。發(fā)光二極管發(fā)光時的電流在2毫安以上，其亮度能夠滿足正常人在實際中的使用。 3、發(fā)明的有益之處：本裝置特別用于解決無聲控燈樓道的樓道門內(nèi)側(cè)夜晚漆黑行走不便的問題。自發(fā)電，節(jié)能環(huán)保，新穎實用。安裝簡單，成本較低

12、，便于形成規(guī)?；a(chǎn)品。 本裝置的技術(shù)特征經(jīng)在國家知識產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)專利高級檢索上檢索未發(fā)現(xiàn)相同和近似的已申專利信息。自來水異味電氧化去除裝置基本信息項目編號：EV153004學科分類：環(huán)境科學競賽組別：高中組代表隊：浙江關(guān)鍵字：給水處理 電氧化 飲用水安全 微孔曝氣 有機微污染項目簡介項目摘要：研制了用于處理飲用水有機微污染的微孔曝氣強化電氧化裝置。在1600mL溶液中添加160mg硫酸鈉和2mL 30%雙氧水，當電流密度5mA/cm2時，1mg/L的鄰叔丁基苯酚在15min時去除98.0%。對受鄰叔丁基苯酚和四氯乙烷混合污染的實際水源水處理30min時，初始含量為2.1mg/L的總有機碳被全部去除

13、，微生物被基本去除。該裝置能有效去除藻類生長產(chǎn)生的異味物質(zhì)2-甲基異莰醇。據(jù)估算，1噸水的處理成本為1-4.5元。選題背景：2013年3月以來，杭州市出現(xiàn)多次自來水異味現(xiàn)象。直到2014年1月，終于發(fā)現(xiàn)自來水“異味”的源頭，即水源周邊多家企業(yè)偷排含叔丁基苯酚生產(chǎn)廢水。自來水廠現(xiàn)有的處理工藝（混凝沉淀/澄清過濾消毒）無法去除這些非常規(guī)的微量有機污染物，即使深度處理工藝（如臭氧-生物活性炭）也無法應對。研究目的和基本思路：尋找一種能在短時間內(nèi)有效去除微量有機污染物的方法，實現(xiàn)水源水的應急處理和飲用水的深度處理。利用已掌握的化學知識，發(fā)現(xiàn)電解處理這些非常規(guī)有機物是可行的。同時，為加快反應促進混合、增

14、加溶液中氧濃度，結(jié)合微孔曝氣來強化去除效果。研究過程：通過前期上網(wǎng)收集資料、查閱相關(guān)文獻，獲取自來水廠現(xiàn)有處理工藝等相關(guān)信息；結(jié)合掌握的化學知識，在老師和研究人員的指導下，設計實驗裝置及方案；實驗過程中發(fā)現(xiàn)裝置缺陷并及時改進，一次次完善后最終得到理想的處理裝置及其效果。應用的科學方法、科學原理：實驗研究；電解原理、微孔曝氣強化擾動原理、氧化還原原理。主要貢獻：首次把電氧化的方法用于飲用水有機微污染的處理；在電氧化過程中添加雙氧水，可有效去除多種有機污染物和微生物病菌，在給水處理領(lǐng)域具有創(chuàng)新性。他人同類研究的情況調(diào)查：通過數(shù)據(jù)庫檢索，未發(fā)現(xiàn)與本項目相同的現(xiàn)有技術(shù)用于有機微污染生活飲用水處理。進一

15、步完善該項目的設想：通過優(yōu)化工藝條件，提高處理效果、降低處理費用。微生物燃料電池：一種廢水凈化與重金屬回收的新型裝置基本信息項目編號：EV152001T學科分類：環(huán)境科學競賽組別：初中組代表隊：廣東關(guān)鍵字：微生物燃料電池 重金屬 電動修復項目簡介重金屬污染己成為當前日益嚴重的環(huán)境問題，其污染危害和修復技術(shù)也一直是國內(nèi)外研究的熱點和難點。電動修復技術(shù)作為一種新型、清潔技術(shù)越來越受到關(guān)注。本論文以水體重金屬Cu(II)、Pb(II)、Cd(II)、Cr(VI)為研究對象，利用微生物燃料電池能夠利用有機物為電子供體、高價態(tài)重金屬為電子受體產(chǎn)電、并將重金屬還原為零價沉淀的原理，構(gòu)建一種微生物燃料電池驅(qū)

16、動的重金屬電動修復裝置，達到重金屬去除及水體COD削減的雙重目的。研究過程：（1）雙室MFC裝置的構(gòu)建與運行：以有機玻璃為骨架，碳氈為電極，質(zhì)子交換膜為隔膜，構(gòu)建MFC裝置。以人工廢水為陽極液，鐵氰化鉀為陰極液，按5%比例接種活性污泥，啟動MFC，并通過電壓、功率密度及內(nèi)阻，評價MFC產(chǎn)電性能。（2）MFC重金屬電動修復效果：以重金屬水體為陰極液運行MFC，結(jié)果表明，雙室MFC能夠?qū)u(II)和Pb(II)還原為零價重金屬，但不能將Cd(II)、Cr(VI)還原，10h后Cu(II)和Pb(II)去除率可達97.52%、98.46%。（3）MFC裝置的改進與運行：針對Cr(VI)、Pb(II

17、)還原電勢低、雙室MFC裝置適應性差的缺陷，構(gòu)建了連續(xù)流雙陽極MFC裝置，10h后， 陰極中銅、鉛、鉻、鎘等重金屬的去除率可達98.84%、99.10%、99.14%和89.76%。本項目利用MFC能以高價態(tài)重金屬為電子受體并產(chǎn)電的特性，對MFC驅(qū)動水體重金屬去除的可行性進行了初步探討。在此基礎上，構(gòu)建了一種連續(xù)流雙陽極MFC裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)重金屬的高效去除。與傳統(tǒng)技術(shù)比較，MFC技術(shù)可將重金屬還原為零價重金屬沉淀，分離容易，重金屬去除率高。同時MFC能以廢水中有機物作為能量來源產(chǎn)電，不需外加電源即可維持系統(tǒng)的連續(xù)運轉(zhuǎn)與自我運行，具有重金屬高效去除與水體COD削減的雙重功效。智能遙控太陽能水面清

18、撈船基本信息項目編號：EN152005學科分類：工程學競賽組別：初中組代表隊：浙江關(guān)鍵字：智能 水面 遙控 清撈船項目簡介1、項目摘要：太陽能水面清撈船，包括框架型船艙、太陽能電池板和水下推進器，在框架型船艙頂部和底部分別設置動儀艙室和儲物艙室。在框架型船艙中部的兩端都設有順流清撈艙室，順流清撈艙室與儲物艙室相通并設有順流艙門。在框架型船艙兩側(cè)都設有船艙浮球，太陽能電池板安裝在框架型船艙頂面并設有太陽能蓄電池，水下推進器安裝在框架型船艙底部。 2、項目選題：在旅游景點中，經(jīng)常出現(xiàn)人們將瓜皮果殼、包裝袋等垃圾隨手丟入湖、河、池等水域的不文明現(xiàn)象。這些漂浮在水上的垃圾，不僅影響了景區(qū)的景觀效果，而

19、且嚴重污染了景觀水域的水質(zhì)。 3、設計目的：將漂浮在景觀水域的垃圾及時清撈干凈，既能減少環(huán)境污染，又能保護景區(qū)容貌?；舅悸罚禾柲茈姵匕褰邮仗柲懿⑵滢D(zhuǎn)化成電能儲存到蓄電池內(nèi)，太陽能水面清撈船利用蓄電池提供的電力，在景觀河、景觀湖等景觀水域的水面上運行，打撈漂浮在水面上的垃圾。 4、研究過程：發(fā)現(xiàn)各種景觀水域中普遍存在有垃圾漂浮在水面的情況，景區(qū)管理部門雖對此安排專門清撈人員，但是收效甚微；利用太陽提供的清潔能源，帶動船體在水面循環(huán)運行；使用遙控裝置和紅外感應裝置作為控制手段，船體可以采取多種方式運行。 5、應用的原理和方法：利用船艙浮球的浮力使船體浮在水面上運行，并能方便地調(diào)節(jié)進水深度；

20、利用太陽能電池為船體運行提供動力；利用遙控技術(shù)和超聲波傳感器控制船自動運行。 6、項目創(chuàng)新點：利用太陽能充電，使船可以長時間連續(xù)工作；利用水流將漂浮的垃圾導入儲物艙室；功能強大，使用方便：可選智能自動或遙控方式運行；雙驅(qū)動且雙向推進；前進后退都可以清撈垃圾。 7、他人同類研究情況：目前未見有類似產(chǎn)品或同類研究出現(xiàn)。 8、進一步完善該項目的設想：在太陽能水面清撈船上安裝智能化運行系統(tǒng)，對整個水域進行實時掃描，及時發(fā)現(xiàn)垃圾，并根據(jù)垃圾的分布位置自行制定最優(yōu)的運行路線，然后根據(jù)制定的線路自動運行。基于手機交互的自主停車演示系統(tǒng)基本信息項目編號：EN153056學科分類：工程學競賽組別：高中組代表隊：

21、北京關(guān)鍵字：自主停車 手機交互 檢測識別 路徑規(guī)劃 藍牙通訊 路徑跟蹤 PID控制項目簡介在本項目的研制過程中，首先查閱資料，了解當前自主停車相關(guān)研究的進展，并設計本項目的整體計劃方案及預期效果。將小車放置在沙盤上進行調(diào)試，修改程序提高小車橫向和縱向運動的控制精度。接下來進行Android智能手機程序的開發(fā)，調(diào)用手機相機對沙盤進行拍照。對得到的圖片進行簡單的濾波及去畸變處理，使其能夠如實反映小車及車位實際位置信息。應用Canny算子進行邊緣檢測獲得邊緣二值圖像，提取圖像內(nèi)閉合連通區(qū)域輪廓，匹配特征得到小車及車位的內(nèi)輪廓。使用最小外接矩形代替原有輪廓，得到小車及車位的角度及位置信息，依據(jù)回旋曲線

22、原理獲得小車的停車路徑參數(shù)。通過藍牙將相關(guān)信息傳遞給小車。小車以MC9S12XS128單片機為控制器，主要使用PID控制算法實現(xiàn)對停車路徑的跟蹤，實現(xiàn)停車入位。 本項目采用普及程度較高的手機作為信息采集與交互工具，大大提高了其實際應用價值。而且將自主設計的路徑規(guī)劃算法移植到手機上，借助手機強大的計算能力，大大降低了路徑規(guī)劃算法的時間消耗。 基于手機交互的自主停車演示系統(tǒng)通過手機拍攝獲取車輛及周邊環(huán)境圖像，基于人機交互與圖像識別技術(shù)確定車輛與停車位空間位置，使用回旋曲線規(guī)劃停車路徑，并將路徑信息傳遞給車輛，車輛自主行駛完成泊車任務。 本項目采用普及程度較高的手機作為信息采集與交互工具，大大提高了

23、其實際應用價值。并將自主設計的路徑規(guī)劃算法移植到手機上，借助手機強大的計算能力，大大降低了路徑規(guī)劃算法的時間消耗。 今后進一步將本項目與實際生活相結(jié)合，主要有三個獲取車位信息的渠道：通過手機與智能車庫系統(tǒng)通訊，獲取車庫相關(guān)信息；駕駛員坐在車內(nèi)，使用手機拍攝車庫圖像，依據(jù)手機自身姿態(tài)對圖像進行變換，得到車輛的俯視圖；利用車輛本身具有360環(huán)視功能，得到車輛周圍環(huán)境的俯視圖。四元三次方程x3+y3=z3 +w3的解法研究基本信息項目編號：MA153003學科分類：數(shù)學競賽組別：高中組代表隊：河南關(guān)鍵字：四元三次不定方程 遞推公式 方程的解項目簡介1.研究項目摘要：本文利用線性代換z+y=u,z-y

24、=a ，x+w=v,x-w=b,巧妙地把四元三次方程x3+y3=z3+w3轉(zhuǎn)化為 au2=bv2+(b3-a3)/3 ,如果找到它的一個特解(u0,v0)，就能得出方程的解的遞推公式(見論文） ，從而找到原方程的整數(shù)解 2.在學習研究費馬定理的過程中，考慮一些不定方程的整數(shù)解問題，想到了此方程，參閱華羅庚的數(shù)論導引，從而發(fā)現(xiàn)這個方程的解法中的一些問題。 3.研究目的和思路.目的是嘗試用初等的方法解決費馬定理中的一些問題，基本思路，利用線性代換 ，把四元三次方程x3+y3=z3+w3轉(zhuǎn)化為 au2=bv2+(b3-a3)/3 ,如果找到它的一個特解(u0,v0)，就能得出方程的解的遞推公式 ，從

25、而找到不定方程的整數(shù)解 4.研究過程：查閱相關(guān)文獻，了解費馬定理的研究經(jīng)歷，計算各種情況對應的解的情況。 5.科學性：培養(yǎng)對數(shù)學的興趣，掌握科學研究的一般方法。 先進性：了解四元三次方程的一般解法。 實用性：掌握了四元不定方程的解法，學習了費馬定理的相關(guān)問題，推進不定方程整數(shù)解的求法的研究。 6.創(chuàng)新性：本項目為張子鈺同學提出問題，在輔導老師的幫助下，補充了線性代數(shù)和數(shù)論的相關(guān)知識，歷時一年多的時間，得出的研究成果，遞推公式和算法，均為創(chuàng)新部分。 7.不足與設想：本文例證較多,雖然得出了一些情況下的整數(shù)解的遞推公式，但仍然沒有找到一般的通解公式。還需繼續(xù)研究！ 在其他文獻上已有最后的整數(shù)解的表

26、達式，但表達式不容易求出無窮多的解，看不出解之間的遞推關(guān)系，本項目的遞推關(guān)系可以看出，無窮多的整數(shù)解之間的遞推關(guān)系，這也是本文的創(chuàng)新之處。利用回收的鋅錳廢舊電池及重鉻酸鉀廢液制作高性能的鋅鉻電池基本信息項目編號：EV153006學科分類：環(huán)境科學競賽組別：高中組代表隊：貴州關(guān)鍵字：制作裝置 再生 實驗運用 綠色環(huán)保項目簡介摘要:探究了將學?；厥盏膹U舊碳棒鋅錳電池與化學實驗室回收到的重鉻酸鉀廢液制作成高性能的鋅鉻電池的方法。探究中利用有機玻璃塑料槽做反應裝置，充分利用P-E膜（保鮮膜）替代鹽橋，解決裝置陰極區(qū)與陽極區(qū)導電能力不好的難題。制作的鋅鉻電池電壓可達1.83V，可廣泛應用于中學諸多物理、

27、化學實驗，從而達到將回收到的廢舊干電池，實驗室廢液充分利用的目的，并為學校開展廢電池的回收利用提供了一個新的思路與方法。 二、背景：對學校廢舊電池回收處回收到量大、低毒的碳棒鋅錳電池，回收廠家認為其利用率低，我因此想探究新的回收利用廢舊電池的方法。 三、探究思路：利用氧化還原的原理，用廢舊電池表面的鋅與重鉻酸鉀廢液制作成鋅鉻電池，利用廢舊電池的同時將高毒的重鉻酸鉀廢液還原為低毒廢液。 四、探究過程： 1、通過網(wǎng)絡查詢鋅鉻電池的有關(guān)研究。 2、制作過程：用廢舊電池的鋅皮和氯化銨溶液制成負極；用碳棒和重鉻酸鉀廢液制成正極；用P-E膜(保鮮袋)作半透膜。 3、測試性能：自制電池的電壓1.83V高于5

28、號新南孚電池，電流穩(wěn)定。 4、應用：可完成中學諸多有關(guān)電學的物理、化學實驗（如電解氯化銅等)。 5、考慮電池廢棄物的回收再利用。 五、應用的科學原理： 總反應：3Zn+Cr2O72-+14H+=2Cr3+3Zn2+7H2O 理論值: E電動勢=2.1 V 六、創(chuàng)新點： 1、充分利用廢舊電池及實驗廢液制作鋅鉻電池，廢物利用. 2、自制電池電壓達到1.83v，電阻僅為1.62,將多個電池并聯(lián)或串聯(lián)后可完成中學諸多涉及用電的實驗，方便使用，變廢為寶。 3、在自制電池使用完以后，可對內(nèi)部的碳棒、二氧化錳、氯化銨進行回收再利用。 4、有效地將六價鉻廢液還原成低毒性的三價鉻廢液，綠色排放。 七、他人同類研

29、究的情況調(diào)查： 通過網(wǎng)絡，沒有查詢到與本課題相似的研究。 八、完善設想： 進一步設計成型的裝置應用于生活?？缮刀嘁暯莾A斜臺面演講桌基本信息項目編號：EN153035學科分類：工程學競賽組別：高中組代表隊：山東關(guān)鍵字：演講桌 高度調(diào)節(jié) 多視角旋轉(zhuǎn) 傾斜 機械化 自動化項目簡介1、項目摘要：針對演講桌高度、角度固定而影響演講效果的難題，開發(fā)了根據(jù)演講者身高可升降調(diào)節(jié)高度、根據(jù)聽眾位置可旋轉(zhuǎn)角度、臺面可傾斜抬起的多功能演講桌。演講桌的設計制作應用了幾何學、物理學、機械學等知識，根據(jù)第一代機械式演講桌試用中存在的問題進行改進，改進后的第二代演講桌的升降和旋轉(zhuǎn)運動由電機驅(qū)動，并實現(xiàn)了自動遙控操作。新型

30、演講桌結(jié)構(gòu)簡單、功能多、性價比高、實用性強、演講效果好。 2、項目選題的確定：受薩科齊和姚明演講新聞報道啟發(fā)，演講人因身高等差別對演講桌有不同需求，同時，調(diào)研數(shù)據(jù)表明新型演講桌有廣闊的市場前景。可升降多視角傾斜臺面演講桌的成功開發(fā)可滿足不同演講者的多樣化需求。 3、項目的基本思路：根據(jù)調(diào)研演講者需求，借鑒自動升降辦公椅等分別利用氣壓棒、分度盤、氣彈簧-合葉結(jié)構(gòu)實現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)、傾斜運動，將此三種運動的機構(gòu)集成在同一演講桌上，完成機械式演講桌開發(fā)。應用電機驅(qū)動和自動控制完成自動化演講桌的開發(fā)。 4、項目的研究過程：首先進行問卷調(diào)查以確定演講桌結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)，然后進行結(jié)構(gòu)設計，再進行演講桌的加工制作和

31、裝配調(diào)試，并進行試用，針對試用中發(fā)現(xiàn)的問題對結(jié)構(gòu)和功能進行多次改進，最后達到預期設計目標。 5、項目應用的科學方法和原理：確定演講桌尺寸時應用了數(shù)據(jù)統(tǒng)計、余弦定理、人機工程學和運動學等原理，設計演講桌結(jié)構(gòu)時運用了氣壓傳動、機械設計等科學方法，在制作過程中應用了數(shù)控、自動控制等技術(shù)。 6、項目的主要貢獻（創(chuàng)新）：機械、氣動和電動結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)分別實現(xiàn)了機械化、自動化和遙控操作，滿足了演講桌高度可升降、視角可旋轉(zhuǎn)和臺面可傾斜的多樣化需求；桌體材料亞克力防潮防水防銹且節(jié)能環(huán)保；結(jié)構(gòu)設計模塊化，便于運輸和維修，功能多、性價比高且可拓展性強。 7、項目的同類研究及進一步設想：文獻與專利查新表明未有類似產(chǎn)

32、品技術(shù)報道。下一步進行數(shù)字化和泛在智能化升級，拓展其在其它領(lǐng)域的應用。機動車啟動時排出的黑煙怎么辦-尾氣快速凈化研究及應用設計基本信息項目編號：CH153014學科分類：化學競賽組別：高中組代表隊：上海關(guān)鍵字：機動車尾氣 催化劑 快速凈化項目簡介我國城市空氣污染持續(xù)惡化，機動車尾氣是最主要污染源之一。初中參加“安捷倫杯”清潔空氣知識與技能大賽了解到：機動車尾氣最終需要經(jīng)過催化凈化才能達到排放標準。正常行駛下，凈化催化劑能將尾氣中的CO、碳氫（HCs）、NOx和碳煙顆粒（PM）轉(zhuǎn)化為CO2、H2O和N2，但啟動瞬間因催化劑溫度低，尾氣得不到很好凈化。由于目前機動車都已經(jīng)安裝尾氣凈化催化劑，60-

33、80 %的HCs和CO是在啟動的最初3分鐘內(nèi)產(chǎn)生，所以減輕機動車尾氣污染的關(guān)鍵是有效凈化啟動階段的尾氣。 為解決上述問題，從兩方面進行了研究：首先降低現(xiàn)有機動車行駛狀況下尾氣凈化催化劑的起效溫度，以便使用行駛狀況下的催化劑能夠凈化啟動階段的尾氣。通過優(yōu)化現(xiàn)有催化劑中Ce:Zr原子比、Pd:Rh重量比和載體的孔密度，得到的優(yōu)化催化劑模擬汽車啟動階段尾氣凈化過程，350 oC時能將尾氣中有害氣體幾乎完全轉(zhuǎn)化，好于目前400 oC才具有較好凈化效果的催化劑；由于優(yōu)化催化劑降低起始反應溫度的幅度有限，無法達到啟動時的常溫，所以在優(yōu)化的低溫起燃催化劑基礎上，通過改變催化劑形狀，采用高頻電直接加熱催化劑本身，通氣狀況下5秒時就能使尾氣凈化催化劑均勻達到反應溫度，尾氣中的NO、C3H8和CO充分轉(zhuǎn)化，為機動車啟動階段污染物控制提供了很好的解決方法。 和已有相關(guān)技術(shù)相比，本項目利用現(xiàn)有機動車正常行駛