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万科梅沙书院

面向全球高中生,顶尖名校敲门砖,万科梅沙学院学子首获丘成桐科学奖!

2020-12-28 1392
帮你择校 微信号 : zexiao100

万科梅沙书院学生黄俊霖凭借其研究论文《超疏水材料对无人船水阻力的影响》获得丘成桐中学科学奖(物理奖)国内赛区二等奖。


26个省市自治区及港澳台地区

美国、英国、印度等17个国家

400余所中学的1500余支团队

近1700名学生报名参赛

共提交有效论文900余篇

2020丘成桐中学科学奖榜单已正式揭晓!


万科梅沙书院学生黄俊霖凭借其研究论文《超疏水材料对无人船水阻力的影响》获得丘成桐中学科学奖(物理奖)国内赛区二等奖。黄同学本次研究的创新性在于首次对超疏水进行了机理分析,验证了其在船舶上使用的可能性。



物理学是现代科技发展的重要基础学科,现代的生命科学、材料科学以及机械、通讯、航空航天等现代工程学科都以物理学为基础。同时,物理学也提供了人类认识世界的方法论和世界观。丘成桐中学科学奖 (物理)( S. -T. Yau High School Science Award (Physics))面向全球华人中学生,舍弃试卷和标准答案,让学生以提交研究报告的形式参与竞赛。


丘成桐科学奖



丘成桐教授是著名美籍华裔数学家。1976 年, 丘成桐教授证明了卡拉比猜想与爱因斯坦方程中的正质量猜想,并对微分几何和微分方程进行重要融合,影响重大。丘成桐教授在几何、拓扑学、物理学上做出许多成就,于1982 年荣获国际数学界最高荣誉的菲尔兹奖 (Fields Medal),即相当于数学界的诺贝尔奖,并于2018 年荣获马塞尔·格罗斯曼奖。


2008年,丘成桐先生为全球华人中学生设立Yau Science Awards 丘成桐中学科学奖。原先仅数学一类奖项,如今,历经十年后,已发展出数学,物理,化学,生物,计算机五大科学类学科竞赛。其理念为倡导中学生的创新思维和团队合作能力,以团体研究报告的形式参与,激发和提升中学生对科学研究的兴趣。自创办以来,500多位的得奖者,有将近一半的学生被哈佛大学录取,受到了来自美国普林斯顿、麻省理工等著名院校的关注,这一奖项也被称为顶尖院校的敲门砖。


Part 01

从“荷叶效应”到“水上飞”


竞赛的过程也是学习新知的过程。俊霖这一次选择的论文方向是材料学。一次偶然的机会让他接触到了超疏水材料,也由此展开了本次论文的研究主题:超疏水材料量化作用的测量以及对其机理的研究。


“出淤泥而不染,濯清涟而不妖”,这句中国古诗实际藏着超疏水的秘密。为什么荷花会出淤泥而不染呢,是因为荷花表面有一层超疏水材料,使得水流聚股流下,这也被科学家称之为“荷叶效应”。许多动植物如水黾,蚊子身上都有“超疏水性”的特征,这也是他们为什么能在水面滑行跳跃,既不会划破水面,也不会浸湿腿脚。这种优异的水上特性,让船舶等交通工具在“水上飞”成为可能。



超疏水材料拥有很小的滑落角,也就是液滴可以从微倾的表面轻松滑落,这种材料表面的液体粘滞阻力很小。超疏水材料的应用已日益广泛,其中对船舶水阻力的影响引起了俊霖的关注。


“全球每年海运的碳排放约为 10 亿吨, 占据了全球碳排放的 3%。为了降低海运成本,改善生态环境,船只的节能减排尤为重要。船只的能量消耗主要用于驱动船舶的前进,而水的阻力对船舶的前进起到非常大的制约作用。因此其中大部分的排放都是因为水的阻力,减小水作用在船身上的阻力非常重要。”

-- 摘自黄俊霖同学研究论文


Part 02

从理论到实验


从7月初开始选题,俊霖花费了大约2个月完成这篇论文。在这当中,他认为最难的是实验部分,在实验过程中会遇到很多意料之外的问题。从无人船模到移液器,俊霖对实验装置做了充分准备。根据研究方法,他分别进行了小型无人船阻力实验与针对斜面水滴滑落实验,每一个实验步骤都做了精确记录。在分析实验结果遇到不符合预期结果时,仍需要反复实验进行判断。


同时,俊霖的实验首次采用了船模作为推动力的方法,该种方法减少了人为因素的影响,对于实验的成功进行,具有很重要的作用。


* 左为实验图例,右为装置实体



“随着目前全球化趋势日益增强,远洋船舶的航行对于全球的经济增长以及科技的进步影响都非常巨大。而现在人们又面临着能源短缺的问题,因而节能减排又成为了现在工作的重点,而能量的损耗很大程度上取决于阻力的大小。本文研究的超疏水材料,或许上能够减大型船舶航行的阻力,相信在减少能源消耗方面能够起到积极的作用。”

-- 摘自黄俊霖同学论文


小到一个费米子,大至天体,俊霖认为物理最大的魅力是可以通过精确的数学语言描述或者预测运动或运动的趋势。目前他对量子力学比较感兴趣,在升学专业选择上会考虑选择凝聚态物理。

从兴趣到专业,每一次的突破都需要扎实的研究与实践。借助竞赛可以加深学生对学科知识的理解,同时也能更为直接地定位自己的特长方向。对于高中生而言,参加竞赛获得奖项固然重要,但真正珍贵的是在竞赛的过程中实现自我探索、自我突破,这些经历都会成为他们学习上真正的内驱力。 


Yau Science Awards

丘成桐中学科学奖之物理奖


难度: ★★★★★

含金量: ★★★★★


每年累计有 1200 余所学校,约 5800 余支队伍参与此场科学界的盛宴,其覆盖国内 28 个省市自治区和北美、新加坡等多个海外地区。每组参赛队需在比赛时提交研究题目和大纲,然后进行独立研究并在最终提交研究报告。前期将经过至少三轮的论文评审,通过后才有资格进去决赛。而进入决赛并不能让学生松一口气,反而是需要面对更加激烈的竞争压力,因为此时他们需要经过来自国际顶尖高校包 括美、英、法等国在内的 20 多位世界一流的教授组成的评审团的评定,并进行英文答辩。这对国内的中学生是个巨大的挑战和锻炼, 不仅有对学术的要求,更需要对英语能力提出更高的要求,才可能流利的进行答辩。

(资料源自《万科梅沙书院竞赛白皮书》)


VMA学科竞赛指导中心


万科梅沙书院学科竞赛指导中心(以下简称学科竞赛中心)近年来加大高端学术系列活动课程建设, 大力挖掘和培养拔尖创新人才,不断在高难度学科竞赛上的突破。


学科竞赛中心统筹书院中美融合课程方向和中英融合课程方向的系列学科竞赛,目前拥有专业指导教练12名,指导书院近150名学生参赛。5年来梅沙学子在生物、数学、物理、化学、STEM、商科、社科艺术等领域收获了不错成绩,如:AMC 12全球前5%,HiMCM特等奖,NEC全球决赛批判性思维金奖,CTB全球决赛银奖。目前仍有超过100名学生参加FRC、 HiMCM、 AMC、 USAYPT、 Brain-Bee、 USNCO、 USABO、 USACO、 USAD、 NEC、 CTB、 IOL,并在这些竞争中展示了他们的热情和才能。



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文章来源“万科梅沙书院”

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