【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202505082
大型仪器实验课程是化学类本科教育中实现理论学习与实践技能有效衔接的关键环节,但受限于仪器结构复杂性与跨学科知识的综合要求,传统教学模式难以有效激发学生的学习兴趣与参与积极性。本文以“融仪于境,创学于行”为理念,提出了一种以学生为中心的虚实融合教学模式。通过沉浸式虚拟现实(VR)技术与报废仪器配件相结合,直观展示仪器结构与原理;以科学家视角的角色扮演,引导学生探索仪器发明与应用的历史情境;结合实际科研课题实施项目化教学,使学生在解决真实问题的过程中培养科研思维与综合实践能力。教学实践表明,该模式显著提升了学生的学习兴趣与主动参与度,为培养具备跨学科视野和实践能力的复合型化学人才提供了有效途径。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202312020
冷热现象是人类最早观察和认识的自然现象之一。在自然界的能量转化现象中,化学能与热能的转化是常见形式之一。现代社会中,有很多相关应用给大众生活带来了极大的便利。本科普实验秉承着“应用化学,安全至上,造福社会”的理念,旨在通过简单的实验,激发普通大众对化学的兴趣,帮助他们正确认识化学,了解化学反应可能存在的安全风险,并培养其正确的安全意识。实验围绕化学反应中两个特征鲜明的反应:吸热反应(氯化铵与氢氧化钡反应)和放热反应(发热包与水反应),针对不同知识背景的受众,设计了不同的呈现形式(如趣味实验——气球捏捏冰、情景剧——碘-淀抱抱乐),在幼儿园、中学和社区开展了多场主题科普教育活动。实验通过这些活动向大众展示了化学能与热能之间相互转化的奇妙现象,普及了相关安全常识,使不同的受众真切地感受到了化学的无穷魅力,同时也提高了他们的安全意识。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202307063
厨余垃圾的不当处置会造成土地和水资源的污染,随着垃圾分类政策在全国的推行,有效处理厨余垃圾成为解决环境问题的热点议题。厨余垃圾黏度的大小可直接影响处理设备的选型和工艺参数确定。将厨余垃圾的黏度测定作为实际应用案例引入物理化学实验教学,结合实际改进实验,对不同组成厨余垃圾的黏度值进行测量,考察含固率、转子型号、搅拌速度选择等对黏度值的影响,为厨余垃圾处理设备选型及工艺参数选择提供理论依据。改进后的实验可以强化学生学以致用的意识,增强对工程问题的综合性和复杂性的认识,启迪学生对厨余垃圾资源化利用的探索思考,实现基于“双碳”和绿色环保的创新思维学科素养培养,增强社会责任感。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202510068
为解决当前分析化学实验教学中常出现的“重结果达标、轻过程规范”问题,本教学团队开展了将标准化理念融入分析化学实验课程的教学实践。在内容层面,教学团队制定了统一教案,明确了教学重难点、讲解逻辑及操作规范;在实践层面,推行“虚拟仿真预习+学生自查”相结合的沉浸式教学模式,助力学生从“机械模仿”转变为“主动规范”。同时依托预实验以规避潜在教学风险,配套提供评分标准;在考核层面,以过程性评价为核心,细化了操作与数据结果的评分标准,引导学生重视实验全流程的标准化。教学实践表明,该方法不仅提升了学生实验操作的规范程度与数据质量,还改善了分析化学实验教学的整体质量,为实验课程教学改革提供了有益思路。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202412010
微塑料污染已成为全球环境问题,将其转化为碳量子点为污染治理提供了创新思路。本实验采用水热法和灼烧法制备碳量子点,并对其光学性能进行系统分析。同时,研究了Fe3+对碳量子点荧光效果的影响。实验内容涵盖了制备、性能分析及Fe3+检测等,操作简便,融合了有机化学与环境化学,增强了实验的趣味性与教育价值。
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250040
以废旧棉织物为原料,氯化锌为活化剂,采用一步活化-炭化法制备具有丰富孔隙结构的废旧棉织物基炭吸波材料(CCF),并探讨了不同氯化锌质量分数对CCF吸波性能的影响。结果表明:氯化锌能够有效丰富CCF的孔隙结构,提高其吸波效果。在炭化温度为700 ℃(N2气氛下)、氯化锌质量分数为10%时制备的CCF-10的比表面积高达1 310 m2·g-1,其在厚度为2.0mm时的最小反射损耗达-35.02 dB,有效吸收带宽为5.6 GHz。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100289
近年来,杂原子掺杂与内建电场(BIEF)的引入已成为增强电磁波(EW)吸收的关键策略。BIEF促进材料界面处离散电荷的重新分布,诱导空间电荷极化;而杂原子掺杂则进一步调节电子迁移率并引入内部缺陷。这些效应协同作用,显著提升了材料的电磁波吸收性能。本研究通过烧结与简易水热反应的组合工艺,在碳纤维(CF)表面沉积MoS2,构建出稳定的莫特-肖特基异质结。随后制备三种变体样品以探究杂原素掺杂与BIEF效应:MoS2包覆CF (CM)、N-MoS2包覆CF (CNM)及N-MoS2包覆P-CF (PCNM)。系统考察了杂原子掺杂对具有内部电场材料的吸收特性影响,以及N-MoS2含量对电场吸收性能的影响。值得注意的是,PCNM-1样品展现出卓越的电场吸收性能,这可归因于杂原子掺杂与BIEF之间的协同作用,结合了优化的材料组成。具体而言,PCNM-1在17.52 GHz频率下以1.2 mm厚度实现-45.76 dB的反射损耗(RL)优化值,同时具备4.0 GHz的有效吸收带宽(EAB)。雷达截面积(RCS)模拟进一步证实了其卓越性能。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100325
随着5G通信、航空航天及国防技术的快速发展,电磁辐射污染电磁干扰及电磁隐身需求推动吸波材料向“薄、轻、宽、强”方向发展。介电-磁复合吸波材料通过整合介电损耗与磁损耗机制,突破单一材料阻抗匹配不佳、频带窄等瓶颈,成为当前研究热点。该类材料的核心优势源于协同机制:介电相通过偶极极化、界面极化、传导损耗及缺陷损耗衰减电磁波,磁相依赖自然共振、交换共振、涡流损耗及畴壁共振实现磁能耗散;二者耦合可优化阻抗匹配,延长电磁波传播路径,拓宽有效吸收带宽。其协同效应受组分比例、微观结构及界面特性调控,通过Maxwell-Garnett理论、传输线理论等可揭示其微观物理过程。性能优化需通过多维度策略实现:组分设计上筛选互补性介电-磁材料并调控比例;制备工艺优化组分分散与结构完整性;微观结构调控强化阻抗匹配与多重损耗;表面改性提升界面极化与协同效应。典型体系包括磁性金属/介电聚合物、铁氧体/陶瓷、碳基/磁性纳米粒子复合体系,部分材料最小反射损耗低于−60 dB,有效吸收带宽超9 GHz。当前研究仍面临协同机制理论模型不完善、宽频吸收与环境稳定性难以兼顾等挑战。未来需深化微观机制认知,发展多功能一体化、智能化、绿色化材料,推动其在军事隐身、电子设备电磁兼容、通信基站防护等领域的规模化应用。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202407066
有质量微观粒子的“波粒二象性”和“量子化”等是初学量子化学过程中必须理解但又难以理解的基本概念。本文以电子的能量方程和动量算符出发讨论微观粒子的波粒二象性、运动空间的限域化和能量的量子化,推理得出限域导致量子化的结论。
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100279
无线局域网(WLAN)和第五代移动通信(5G)的快速发展,使得高效电磁防护(EMP)材料的研究备受关注。然而,早期EMP材料往往优先考虑电磁衰减效率而忽略了机械柔性,这限制了其在可穿戴电子产品、软体机器人和智能传感系统等新兴领域的应用。因此,柔性EMP材料的开发势在必行。本文将柔性EMP材料系统地分为柔性电磁干扰(EMI)屏蔽材料和柔性电磁波吸收(EWA)材料,并根据不同的材料体系和设计策略进一步细分。基于导电聚合物、碳基纳米材料、MXene和金属复合材料等不同基底的柔性EMI屏蔽材料,因其高屏蔽效能(SE)和高柔性而备受关注。薄膜结构已被广泛应用于EMI屏蔽和电磁波吸收系统,本文也对其作用进行了介绍。随后,人们系统地介绍了具有多种结构设计的柔性电磁屏蔽材料,包括聚合物基复合材料、海绵、泡沫和气凝胶。本文全面阐述了柔性电磁屏蔽材料和电磁屏蔽材料,解释了近期研究成果的机理和材料分类,并探讨了其设计思路对下一代柔性电磁屏蔽材料的意义。
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