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数理学院《基于聚合物金属聚合物(PMP)结构的透明辐射制冷窗》挑战杯项目团队荣获北京市特等奖

发文时间:2023-06-09

530日,由共青团北京市委员会、北京市教育委员会、北京市科学技术协会、北京市学生联合会主办、北京工商大学承办的“青创北京”2023年“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛在北京工商大学良乡校区圆满落幕。本届竞赛以“挺膺担当 科创报国”为主题,坚持“开门办赛”的理念,结合首都特点和发展需要打造“一杯五赛” 新赛制,吸引了全市80所高校的24万名学生参与,参赛高校数、项目数和选手数均创历史新高。

我校数理学院本科生团队围绕社会热点问题,探求解决方法,依托学校支持以及实验室平台,积极备赛,完成了作品设计、项目推进、成果展示、现场答辩等工作,最终以《基于聚合物/金属/聚合物(PMP)结构的透明辐射制冷窗》项目获得主体赛特等奖。


项目简介:

本项目基于遗传算法,设计了一种聚合物/金属/聚合物(PMP)结构的光学薄膜,对结构进行理论仿真与实验验证,最终实现了一种光学特性优良,结构简单,可以应用在辐射制冷、可见光照明,建筑节能的辐射制冷器。为推进我国节能减排事业贡献了自己的力量。

参赛过程:

准备阶段:团队明确分工,大量阅读相关文献,讨论学习,确定研究方向与比赛进度日程。

a) 团队共同精读相关文献二十余篇,每周固定时间讨论总结学习收获,分享交流个人想法,共产生学习笔记三十余篇。

b) 确定透明辐射制冷器的发明过程分为理论研究、实验研究部分。

理论研究阶段:

确定全局优化的算法为遗传算法,同时确定目标产品的大致结构为PDMS-M-PDMS结构,确定了计算优化产品的光学性能和制冷效率的计算方法。

在理论优化和仿真阶段,共有以下几个部分:

a) 编写MATLAB遗传算法代码框架,评估函数为计算产品光学性能的函数。

b) 将准备阶段确定的材料-光学性能库导入遗传算法代码框架,确定其中间层金属薄膜的材料种类和材料厚度。

c) 确定好最优制冷薄膜结构的理论结构后,将它的光学性能和制冷功率数据可视化为折线图和热力图。


实验研究阶段:

将理论仿真得到的最优结构导出,进行制备和透光与制冷性能测试。

a)用北京化工大学电科实验室的msp-620x全自动磁控溅射仪制备薄膜,得到目标产品。首先进行透光测试,制冷薄膜产品的透光率较高。

b)自制户外测试实验仪器,设置对照组和实验组,对照组为纯PDMS薄膜,实验组为制备PMP样品,在阳光充足的位置进行户外测试。户外结果是在光照较强时,PMP样品比纯PDMS薄膜多降温5℃