合作共建“物理科学体验”活动

新奇精彩的物理世界凭借其自身的科学魅力深深地吸引着孩子们的好奇心，并激励孩子们勇于探索物理世界的奥秘，同时物理科学也给我们的生活带来了很多便利，所以物理科学是现代科学不可或缺的一部分，是所有基础教育的必修课程。为了丰富中学物理科学教育内容，用更加优秀的教育资源来提升教学质量，提高学生科学素质，山东大学实验室与前途出国经协商，同意合作共建“物理科学体验”活动。

此活动主要面向对物理科学研究有极大兴趣的高素质学生，通过体验优秀科学实验室，参加科学实践活动，学习现代物理科学研究的基础知识，使学生们对现代科学有更深刻的认识。

项目内容包括：1.短期项目：了解钛酸钡基电容器的主要制备仪器及过程（一天）；2.长期项目：深入研究钛酸钡基电容器的制备和测量过程（一学期）。具体项目内容见后。

前途出国负责学生招募，生活和安全管理，并提供资金支持；实验室负责教学，提供教学场地和教学所需资料，实验用品，并指导学生进行实践。

1.短期项目：了解钛酸钡基电容器的主要制备仪器及过程（一天）活动安排

9:00-10:00： 科学报告“现代物理学简介”，内容包括：1. 现代物理学的起源，发展和现状；2. 现代物理科学的研究领域； 3.现代物理科学的研究方法；4.钛酸钡基电容器的研究现状；5. 山东大学物理学院简介

10：00-11:30： 钛酸钡基电容器制备，内容包括：1. 学习相关设备的使用；2. 观察钛酸钡基电容器样品。

11:30-13:30： 午餐及山大校园参观，参观包括山大食堂（亚洲最大），济南新地标明德楼，山大校园特色道路名等。

13:30-16:30:   参观钛酸钡基电容器的制备过程；

14:30-16:30 实验报告写作，内容包括：1. 不同文体的格式要求；2. 观察记录的整理；体现的科研方法和科研精神。

16:30-17:90 总结，证书发放。

2.科研夏令营项目（2周）简介：

这个项目面向对科研工作生活有浓厚兴趣，想亲身了解科研工作实际情况的学生。学生将在2周时间内，在学习完基础知识和基础技能后，深入到实验室，在科研人员陪伴下，亲身观察，体验真正的科研工作的进行。通过完成一个具体科研任务，比如钛酸钡基电容器的制备等，和科研人员一起体验科研工作的酸甜苦辣。在遵守实验室各项规矩，保证安全前提下，可以安排学生亲自动手，做一些力所能及的实验。学生将完成约10小时的相关知识培训和10小时的技术培训，然后是60小时的实验室实习时间。教授根据学生情况做不定期指导。

3.长期项目：深入研究钛酸钡基电容器的制备和测量过程（20周）简介

这个项目面向对科研工作有浓厚兴趣，并准备投入相当时间精力以便深入了解科研工作的学生。学生将在教授指导下，在研究生陪伴下，参与特定研究课题的具体科研工作。学生每周至少要4小时的实验室工作时间和1小时的线上交流时间。教授根据学生情况，做具体指导。

实验室工作主要包括 1.参与课题设计和实验设计，参与课题组的工作汇报和讨论；2.参与实际科研工作，先是跟随研究生观察熟悉具体的科研工作，熟悉实验室各项规章制度，熟悉具体实验的理论基础和操作步骤，在考核通过后，可以亲身参与实验工作；3.有突出贡献的学生，可以参与科研论文的总结，发表。

长期科研内容举例：

制备工艺对钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料性能的影响

BaTiO₃是研究较早的无铅高压陶瓷电容器材料，具有介电常数高，耐压特性较好的特点。本实验以BaTiO₃为基料，加入SrTiO₃，CaCO₃，Bi₂O₃·3TiO₂等制备了(1－z)Ba_1－x－ySr_xCa_yTiO₃·z(Bi₂O₃·3TiO₂) 系无铅高压陶瓷电容器材料，首先研究配方对瓷料介电性能的影响，进一步研究烧成工艺对无铅高压电容器陶瓷性能的影响.通过实验可以发现，随着Bi2O₃·3TiO₃含量的增加，瓷料的烧结性能得到改善，从而降低烧结温度。在烧结过程中，低温烧结、慢速升温和适当的保温有利于晶粒的适当生长和气孔的充分排出，使得瓷料达到细晶化和致密化，从而改善无铅高压陶瓷电容器的综合性能。

对锆钛酸钡材料的掺杂改性

钛酸锶钡陶瓷具有介电非线性强、介电常数高、不易疲劳、居罩温度可调等优点,但具有一个致命的弱点：当外加直流电场超过几百kV／cm以后，其漏电流密度会上升几个数量级，在2MV／cm左右发生击穿.与BST相比，锆钛酸钡中由于Zr⁴⁺(0.072 nm)具有比Ti⁴⁺(0.0605 nm)更大的离子半径、更好的化学稳定性，Zr⁴⁺取代Ti⁴⁺可降低Ti⁴⁺和Ti³⁺之间的电子跃迁传导，从而减小电导。因此，锆钛酸钡是一种可能代替钛酸锶钡的新型钛酸钡基介电材料。本实验采用固相反应法制备出掺杂锆钛酸钡陶瓷，系统研究了掺杂种类(MnO₂、Ni₂O₃、A1₂O₃、HfO₂和CeO₂)及浓度与其微结构、介电性能的关系，发现：B位可变价的MnO₂的引入可使锆钛酸钡陶瓷在室温下具有较大的介电常数和较低的介质损耗，是一种较为理想的掺杂改性物