Page 102 - 优秀学员达人录

上海市青少年科学创新实践工作站

达人 吕锦逸
同济大学物理科学与工程实践工作站
上海财经大学附属北郊高级中学
科创格言：主动解决问题，积极思考，客观分析，
运用所学的知识把想法付诸实践

探究导电纱的性能研究及改进
科学研究在于思考和实践
探究导电纱的性能研究及改进 科学研究在于思考和实践
冬天，脚部保暖是不可或缺的重要部分，但市场上对电加热袜的 由于疫情我没能到同济大学去做实验，去那里使用各种实验器
研究较少，多是利用发热薄膜与袜子缝合而成。纺织成型工艺上来 材，我只能在家中在线上听教授的讲座，利用可以买到或是向老师
说，多为机织成型，弹性较差。导电纱，作为一种编织性的电加热 借到的实验仪器做实验。在线上，我认真参加了每一次讲座，教授
材料，弹性好，易弯曲，在生活中也有着许多应用。 们讲的内容很广泛，从气凝胶及其性能研究到对激光仪器零件制造
影响导电纱的因素必然有许多，我们无法做到将其全部列入我们 的研究，让我对这些以前我不曾系统了解的内容有了感性的认识。
的思考范围。于是，我们决定从以下几个方面入手： 其中让我印象最深的是沈军教授的讲座，教授从气凝胶的制备 -- 超
1. 导电纱的长度 : 面对一根线，我们最先想到的变量自然便是长 临界干燥法讲起，让我了解了气凝胶是如何做到没有水分，同时还
度了。电阻率的计算公式为：ρ=RS/L。线电阻公式为：电阻 / 长度， 能保持体积不收缩。教授还向我们介绍了气凝胶各个方面的性质，
可见长度都在其中占有一定关联。解决好长度这一基本因素可以让 如气凝胶作为一种多孔材料可以吸附油污，甚至还可以吸收光。沈
我们后续试验变得更为方便和严谨。 老师还会在每个性质后配上有趣的应用，如气凝胶可以净化水源，
2. 通入导电纱的电流：和长度一样，电流大小也是基本量之一。 可以用于制造太空服中的保温层，甚至可以用于装载在航天器上吸
虽然在理想情况下，电流和长度都不会引起对单位长度上的电阻大 附太空中的尘埃。
小的影响，但面对一个全新的实验对象，就算是明知大概率不会引 我不仅在这些讲座中了解了许多知识，更对科学研究的过程有了
起变化的变量，我们也要对其进行多次，反复实验。这是科学研究 初步的认识。我感到科学研究的关键在于想方法、如何研究、怎样
的严谨性，况且我们可以通过这两个基本变量的测量，为后续的实 改进，同时运用计算机帮助我们分析数据，从而得出结论。我在实
验找到合适的长度和电流，以此让实验更为简单。 验中用仪器测量并记录数据，再将数据导入电脑绘制出图表。将众
3. 温度及干湿程度：这款导电纱最后是主要用于制作电热袜的 多的数据点绘制成图表后，数据的分布与导电纱的性能就更加直观
材料，自然我们要联系实际来考虑变量，那么人体脚的温度及其湿 了。我相信在我以后解决问题的过程中，我也会应用我在工作站学
度都会在实际应用过程中展现出来。为此，我们需要对导电纱在特 到方法，积极思考，客观分析，运用所学的知识把想法付诸实践。
定温度及湿度的条件下进行实验探究。
4. 弯曲，挤压等等都会在应用中产生，为此这一变量也是不可
少的。
5. 导电纱耐用度及其电阻变化：作为一个产品材料，能用多久
自然是必须考虑的一种情况，我们打算对它进行持续通电，每隔一
段时间观察它的电阻变化及有无其他现象产生。
在测量电阻时，我需要把学生电源调至恒电压模式，但我之前从
未接触过学生电源，为此，我通过上网查找资料，自己查看说明书，
询问学长等方式，终于理解了恒电压的原理，懂得了如何调至恒电
压。在具体实验方面，我决定将变量进行控制变量的方式，依次对
其进行实验，观察实验现象。

有创造力 具备较好的数据处理能力
有创造力 具备较好的数据处理能力
吕锦逸同学是一个非常有创造力的学生，他的课题是围绕袜子的加热来进行研究的。首先他研究了导电纱的导电特性，研究导电纱的长
度、电流的大小温度以及干湿程度对导电纱导电的影响情况。在此基础之上。又研究了导电纱的受力情况以及它的耐用度，以及在耐用度
改良之后的电阻的变化。
在实验过程中，他克服了很多困难，学习了实验设备的使用，自学了大量的基础知识。并善于与他人交流，向老师以及同学学习和讨论，
最终掌握了实验设备的原理以及电流测试的原理。在整个研究过程中，他从基本的物理概念到实验设计不停的尝试，一点一点进步，由浅
入深，逐渐研究出了导电纱的合适的材料以及控制方法。该研究取得了比较好的研究成果，研究结论较为可信，实验数据较为详实。
——指导老师：同济大学副教授 高国华

93