赛事动态 - 第 6 页 - Regeneron ISEF 国际科学与工程大奖赛

2025 Regeneron ISEF大奖-MATS材料科学获奖作品汇总-1

最新官方消息！全球科创天花板赛事——国际科学与工程大奖赛（Regeneron ISEF），现已正式公布了2026年总决赛的举办时间和地点。这场汇聚全球青年创新力量的科技盛宴，将于2026年5月9日至15日，在美国亚利桑那州凤凰城会议中心（Phoenix Convention Center, Arizona）璀璨启幕。

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

为了方便同学们更好的备赛，特别整理了ISEF-MATS材料科学2025获奖作品方便学习

MATS材料科学获奖作品集合

MATS012 - 开发新型磁流变乳液

磁流变液 (MRF) 是一种智能材料，在磁场作用下能够实现快速、可控的粘度变化。当磁化后，悬浮在载体流体中的铁磁颗粒会排列成链状结构，MRF 便会从液态转变为半固态。可调节的粘度性能使其能够应用于适应性强的减震系统，包括康复假肢和减震器。当前的研究表明，当水性 MRF 体系与乳液结合时，其粘度调节性能会得到增强，从而推动了新型磁流变乳液 (MREm) 的开发。然而，水性体系在易生锈的金属中存在着巨大的挑战，例如不稳定性和耐久性降低。本研究旨在 (1) 配制稳定的非水性乳液体系以开发非水性 MREm；(2) 将开发的 MREm 与传统 MRF 的性能进行比较。我们采用在甘油中乳化的有机硅基聚二甲基硅氧烷，并以气相二氧化硅作为皮克林乳化剂进行稳定，成功配制出了一种乳液。通过控制关键特性——铁浓度、液滴尺寸、磁化浸泡时间和磁通量——发现MREm在特定应力下表现出增强的粘度变化。值得注意的是，在延长磁化浸泡时间和增加磁通量的情况下，MREm的表现优于传统的MRF粘度行为。本研究表明，非水相MREm可以实现卓越的性能，并成为水相MREm和非水相MRF的更稳健的替代方案。未来的研究应改进MREm的配方，并探索其在工业能量阻尼领域高冲击应用的潜力。

MATS014 - 用于砷生物修复的可重复使用茶包

地下水中的砷污染是一个全球性的公共卫生问题，全球许多地区的砷含量都超过了世界卫生组织规定的最大允许限值10 μg/L。与地下水中砷相关的健康问题影响着全球超过2.3亿人，并且砷与儿童的癌症、心脏病和发育问题直接相关。我们需要开发新的、经济有效的方法来检测和去除水中的高浓度砷。目前，水中砷含量的测量通常使用昂贵而复杂的仪器，例如电感耦合等离子体质谱仪 (ICPMS)。我利用偏亚砷酸钠 (NaAsO2) 的解离反应生成{AsI3}，该反应后生成的黄色很容易通过光学方法观察到，也可以通过紫外可见光谱法观察到。传统的除砷方法主要集中在废水处理上，少数专注于饮用水的方法是反渗透，但这种方法只能回收20-30%的水。我开发了一种可重复使用的“茶包”，这是一种经济高效且可扩展的方法，可以有效地从高浓度（>1 毫克/升）的水中去除砷。该茶包采用一种新颖的工艺生产，将氧化铁纳米颗粒嵌入 Bemliese 茶包中，并填充 10 毫克/升机械研磨的未烧焦蛋壳。结合使用，可从 100 毫升浓度高达 35 毫克/升的加标溶液中去除超过 98% 的砷。总而言之，这种新的检测和去除方法的结合，为饮用水砷污染带来的全球健康挑战提供了可扩展且经济高效的解决方案。

MATS017T - 监测女性生殖健康的生态卫生巾

根据联合国儿童基金会 (2021) 的数据，全球有 5 亿女性缺乏月经用品、清洁水源、卫生设施和个人卫生设施。发展中国家的女性由于经济和可获得性障碍难以获得一次性月经用品。这是一个亟待解决的问题，因为缺乏卫生用品可能导致女性诉诸不安全的替代品。因此，本研究旨在设计一种可重复使用的月经垫，用于监测女性健康状况。\n\n为此，我们采用了以下方法。首先，我们用氢氧化钠和过氧化氢处理香蕉纤维。接下来，我们使用牧豆树提取物对处理过的纤维进行媒染。最后，我们使用牙买加提取物对媒染后的纤维进行染色。另一方面，我们将处理和染色的香蕉纤维放入棉质月经垫中，使其充当吸收剂，从而制成环保卫生垫。我们使用比色计进行了颜色和 pH 值分析。\n\n结果表明，设计的环保卫生垫的着色一致性达到 90%。色牢度测试还表明，经过8次连续洗涤后，卫生巾未出现任何染色。计算出的R2值为0.9415，这非常显著。最后，在进行pH值分析后，我们绘制了pH值追踪图表，图表显示深棕色到灰色表示女性pH值失衡。\n\n \n\n关键词：环保卫生巾、女性pH值、香蕉纤维、生物媒染剂。

MATS018 - 下一代3D打印智能聚合物凝胶

利用海藻酸盐-对-NIPAM（聚-N-异丙基丙烯酰胺）和生物相容性导电片段，开发出智能温敏聚合物凝胶组合物。这些水性配方的流变性和流动特性经过全面表征，并经过优化，使其能够使用低成本注射器-挤出机打印机进行3D打印。这消除了对昂贵、难以维护且便携性欠佳的复杂打印机的需求。使用超导电特级石墨烯使聚合物配方具有导电性，然后评估其电性能。各种复杂的结构均采用3D打印，并通过氯化钙等安全化学品进行后处理进行交联，以优化材料特性，例如硬度、柔韧性和性能。这种方法允许在3D打印中使用活细胞，而不会受到其他交联方法（例如紫外线照射或有毒交联剂）的损害。所开发的导电凝胶已被评估为一种用于记录高质量脑电图 (EEG) 测试的低阻抗介质。这种针对流变学进行了优化的智能凝胶也使用 Hyrel 打印机进行 3D 打印，以生成类似人体组织的模型。

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2025 Regeneron ISEF大奖-ENEV环境工程获奖作品汇总-5

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

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ENEV环境工程获奖作品集合

ENEV059T - 自主AI引导MeJA综合虫害控制

全球虫害每年造成超过2200亿美元的农作物损失，约70万人死亡。传统农药不仅危害人类健康和环境，还会产生巨大的人工成本。我们的项目将环境友好的害虫防治化合物茉莉酸甲酯与自动化车辆相结合，实现精准的害虫防治。\n\n项目的第一阶段是测试MeJA的有效性。在十天的时间里，我们收集了两种类型的正面和负面数据，即叶片受损面积、昆虫数量、植物高度和土壤pH值。我们通过两阶段生成对抗网络精确测量叶面积损失来量化虫害损失。所有数据均使用高斯过程回归和加权评分进行分析，以确定实现作物最大产量的最佳MeJA浓度。\n\n项目的第二阶段是制造一辆用于MeJA配送的自动驾驶车辆。该车辆首先在不喷洒农药的情况下穿越田地，扫描车道并为其分配虫害损失评分。然后，它会使用 A-star 算法计算出一条优化路径，该路径可最大程度缩短行驶距离并避开障碍物，同时优先处理受损严重的区域。该车辆拥有双向视野，并能够调整高度。一旦检测到害虫，就会将茉莉酸甲酯精准喷洒到受影响的位置。车辆会进行自我训练，通过保存置信度较低的检测图像，随着时间的推移不断提高其害虫识别能力，并根据作物中害虫损害的增减情况调整喷洒浓度。\n\n通过将茉莉酸甲酯与自动驾驶车辆相结合，我们的项目提供了一种有望彻底改变未来农业的战略，同时显著减少人员伤害和劳动力成本。

ENEV060T - 过滤器真棒！人人共享洁净水

在世界各地的许多社区，获取净化水都是一项挑战。全球有22亿人无法获得饮用水。在巴西，超过3300万人面临这一问题。受污染的水会导致疾病和粮食短缺。此外，巴西70%的水用于农业。然而，现有的水处理方法可能在技术上有限，或对低收入社区来说成本高昂。本项目旨在开发一种与过滤系统相关的新型多孔聚合物，以减少水中的污染，并将净化水用于农业种植和日常用途。基于析因设计，以辣木（M. oleifera）为基质，用于膜的生物合成。这些膜与以下过滤器连接：a) 3D打印的；b) 由回收材料（PVC）制成的；用于去除植物油、亚甲蓝染料、颜色、浊度和微生物参数（总大肠菌群和大肠杆菌）。该过滤器的流量为24升/小时，膜的成本为0.04美元，对所有分析的污染物的平均去除效率为98%。将处理后的水用于豆类作物，与对照样品相比，豆类作物的发芽率更高，植株也更高（p<0.05）。此外，污染物可以回收并处理：膜+染料复合材料能够对新的织物样品进行染色。在使用寿命结束后，膜被转化为活性炭，并与过滤器连接以净化水质。该项目具有社会、环境和经济效益，可应用于各种面临清洁水资源短缺的社区。

ENEV064 - 水合物海水淡化中的低GWP制冷剂

水合物脱盐 (HBD) 的运行温度和压力低于传统方法，从而降低了能耗。HBD 的效率取决于制冷剂的选择，这会影响水合物形成动力学和系统可行性。虽然丙烷被广泛使用，但其高易燃性存在安全风险。本研究旨在通过测试水合物形成的温度和压力来确定 R-1234yf 和 R-1234ze 的水合物形成效率。实验使用高压搅拌自动滞后时间仪 (HPS-ALTA) 研究不同溶液组合中的水合物形成条件。这些溶液组合包括去离子水、1 wt.% NaCl 海水溶液以及水合物促进剂十二烷基硫酸钠 (SDS)。在相似条件下测试了传统制冷剂 R-134a 和 R-410A，以便进行直接比较。分析了每种制冷剂在 24 个循环内的压力-时间和温度-时间图，其中压力下降决定了水合物的形成。结果表明，R-1234ze 的水合物形成温度为 11.5°C，压力为 4.51 Pa，优于所有测试制冷剂。R-1234yf 的水合物形成温度为 8.69°C，压力为 4.56 Pa，效率较低。R-134a 和 R-410A 需要更高的压力（4.5-11.28 Pa），导致能效较低。SDS 的存在显著增强了水合物的形成，使所有制冷剂的压力降低了 50% 以上，而 CTAB 对改善水合物形成条件有中等程度的影响。这表明 R-1234ze 是传统制冷剂的可行替代品。该研究为优化 HBD 系统、推进可持续海水淡化技术以及提高能源效率、安全性和环境影响提供了重要基准。

ENEV065 - 下一代直接空气捕获技术用于二氧化碳利用

化石燃料燃烧会释放大量的二氧化碳，每年导致超过800万人过早死亡，超过吸烟造成的死亡人数，同时加剧了呼吸系统疾病、心脏病和气候相关灾害。虽然直接空气捕获 (DAC) 有望减轻这些影响，但目前大多数系统仍然成本高昂、效率低下且耗能。本研究旨在开发和评估两种先进的多孔有机聚合物 (POP) 平台：一个用于高效二氧化碳捕获，另一个用于将二氧化碳电化学转化为甲酸（一种重要的氢载体）。第一个系统采用苯基聚合物，该聚合物经过胺基后合成改性，以增强直接空气捕获性能。这种改性使二氧化碳吸收量提高了153%，同时保持了899平方米/克的高表面积和优异的热稳定性，最终使DAC效率翻倍，并提高了实际应用的可扩展性。为了在此突破的基础上进一步利用捕获的二氧化碳，我们开发了一种基于卟啉的POP，并将其与铟、铋和锡催化剂进行金属化。该优化系统在液流电池中表现出了73%的卓越法拉第效率，在H-电池中表现出65%的卓越法拉第效率，同时起始电位低至0.6 V，从而显著降低了能源需求，并将成本降低了70-90%。通过将高效的二氧化碳捕获、转化和甲酸储存集成到一个系统中，这项工作为循环碳经济开辟了一条切实可行且可扩展的道路，将二氧化碳重新定义为清洁能源和工业可持续发展的宝贵资源，而非废弃物。

ENEV066 - 用于低温碳捕获的新型接触液

随着二氧化碳 (CO₂) 排放量的增加加速了气候变化，碳捕集技术已变得至关重要。低温碳捕集 (CCC) 利用低温将二氧化碳从含有硫氧化物 (SO₂)、氮氧化物 (NO₂)、氮气和其他成分的气流中分离出来。然而，传统接触液异戊烷的挥发性阻碍了 CCC 的可扩展性，从而影响了其稳定性。本研究旨在通过开发新型接触液混合物来提高 CCC 的效率、稳定性和环境影响。\n\n将乙醇、乙酸乙酯和异戊烷按 4:1 和 4:2 的比例配制，并使用傅里叶变换红外光谱、气相色谱和差示扫描量热法进行表征，以评估挥发性、热稳定性和相变特性。使用 10:90 的二氧化碳/氮气气流测试了二氧化碳捕集效率，并使用德图气体分析仪进行测量。通过改变温度和二氧化碳浓度来确定最佳性能条件。使用CCC拖车进行了中试，以评估能耗、制冷剂损失和压力稳定性。\n\nFTIR、GC和DSC分析证实，新型共混物挥发性降低，热稳定性增强，使其适用于低温条件。4:1的乙酸乙酯-异戊烷共混物实现了100%的二氧化碳捕获效率，超过了异戊烷的85%。在不同的二氧化碳浓度下，在-95°C下仍能保持稳定性。中试结果表明，与异戊烷相比，CCC的能耗降低了13.84%，制冷剂损失降低了35.76%，压力波动降低了52%。\n\n这些结果表明CCC能够有效消除点源二氧化碳，凸显了其在负碳排放和全球工业应用方面的潜力。

ENEV075 - 自主科学：最佳路径规划

\n自主科学：最优路径规划通过分析洋流等环境因素来确定时间最优的海洋航线，从而优化海上航行。鉴于海洋的浩瀚和变量的多样性，我假设这是不可行的。使用汉密尔顿-雅可比-贝尔曼 (HJB) 偏微分方程，计算可达集和前沿，以找出船舶在特定海洋条件下可以航行的最远点。我们在里斯本、丰沙尔和蓬塔德尔加达之间进行了模拟，以探索船速、方向和洋流如何影响效率。结果表明，较高的洋流强度有助于推进，而高涡度区域则不利于航行。更快的速度可以减少航行时间，但会增加能耗，而较低的速度可以利用有利的洋流来提高燃油效率。这项研究表明，利用实时数据进行自适应路径规划对于提高航行效率和安全性的重要性。然而，虽然我在葡萄牙进行这项研究，但作为一名太平洋岛民，我的目标是将这些知识应用到我的家乡美属萨摩亚岛。为了应对南太平洋数据匮乏的问题，我利用回收材料建造了一台水下遥控潜水器 (ROV)，用于收集海洋数据。这台 ROV 的设计初衷是测量水质、温度和盐度，它提供的信息我计划将其整合到路径规划算法中。这个研究项目有望彻底改变海上航行，提供更高效的航线，赋能当地社区，并推动海洋科学领域的发展。

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2025 Regeneron ISEF大奖-ENEV环境工程获奖作品汇总-4

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

为了方便同学们更好的备赛，特别整理了ISEF-ENEV环境工程2025获奖作品方便学习

ENEV环境工程获奖作品集合

ENEV051 - Alg/Cs/BET 珠用于火灾后水修复

水污染是一个全球性问题，其根源包括工业化和农业活动，以及像野火这样的自然灾害。这些火灾尤其令人担忧，因为它们会通过灰烬和燃烧物向环境中释放有毒污染物。这些自然灾害释放水载污染物的速度往往超出了实际控制范围。为了应对特大火灾释放的危险污染物，本研究通过实验研究了一种天然生物吸附剂的开发，以便及时、实用地去除水环境中的化学和金属污染物。实验包括使用天然成分配制生物吸附珠。Alg/Cs/BET 等添加剂因其吸附/吸收能力、相容性和可持续性而被选中；许多添加剂是从绿色垃圾中提取的，以提高成本效益和环保性。生物吸附剂 Alg/Cs/BET 珠是为了能够快速有效地分发到受污染的场地而研制的。将珠子浸泡在受污染的溶液中，并在 72 小时后进行分析。使用总溶解固体 (TDS) 计和分光光度计测量浓度变化，评估污染物去除效果。结果表明，配方可使硫酸铜、野火灰和亚甲蓝的污染水平分别降低 40%、56% 和 100%。采用方差分析统计检验比较不同配方的有效性，硫酸铜、亚甲蓝和野火灰的 p 值低于 0.05，表明结果显著。研究结果支持可持续生物吸附剂作为野火后水体修复可行解决方案的潜力，并建议在类似情况下更广泛地应用。

ENEV052T - 利用水凝胶恢复荒漠化土壤

受气候变化和激进耕作方式的影响，荒漠化对环境和数百万人的生存构成了重大威胁。据联合国统计，荒漠化每年使超过2.5亿英亩的肥沃土地受损，造成全球经济损失超过8780亿美元。HydroROOT是解决这一问题的一种新方法，它利用水凝胶的吸收特性，将氮磷钾养分和水分从深层土壤输送到表层土壤，并通过增加氧气扩散来催化土壤养分循环。此外，Raspberry Pi嵌入式系统利用随机森林机器学习模型，利用土壤数据以最优方式管理水凝胶的部署，同时预测土壤健康状况，以最大限度地提高资源效率。测试包括根据水和养分的吸收情况以及HydroROOT内部经历的机械应力，对不同的水凝胶（海藻酸钠、瓜尔胶水凝胶及其不同变体）进行优化。该预测机制遵循标准指数平滑方程[St = aXt + (1-a)St-1]来预测未来的土壤需求，从而使系统能够有效地分配资源。在200℃下加热的海藻酸钠水凝胶的吸水率为每毫升水1.1毫升水，而NPK养分分别增加了6.66-3.33-3.33毫克/千克土壤和+7%的湿度，高于不同受控环境下的其他水凝胶变体，表明土壤和养分循环恢复活力。经误差分析验证，数据收集和模型准确性的异常不会影响结果。HydroROOT对荒漠化梯度的方法对于遏制荒漠化至关重要，通过恢复垂死的生态系统，为人类和环境谋福利，从而防止社会危机。

ENEV054T - 废水和能源的生物光伏

全球仅有一半的废水得到处理——在低收入国家甚至下降到4.3%——而废水处理却消耗了全球4%的电力。鉴于能源部门已占全球排放量的75%，构建清洁能源解决方案以确保安全用水至关重要。本项目开发了一种新型两用生物光伏系统 (BPV)，以同时应对这两大挑战。BPV是一种通过光合作用将太阳能转化为电能，同时通过蓝藻过程过滤废水中营养物和重金属的装置。在本项目中，Arthrospira platensis被用作光合生物，因为它在先前的研究中表现出较高的效率，并且能够在各种环境条件下适应。本研究旨在通过优化电极表面积和电解质类型来提高性能，并开发一种用于废水处理的多迭代设计。该两用BPV系统实现了97%的平均营养物过滤效率和84%的重金属去除效率。铝棉和碳纤维电极具有最大的表面积，从而实现了最高的功率输出。使用 A. platensis 作为电解质还能增加电子转移，从而提高能量产生率。当系统规模扩大到 22.5 立方米（相当于一个小型污水处理厂的规模）时，该系统每年可处理 10,000 升污水，并可产生 3.2 千瓦时的电能盈余。该能源正向型双用途生物燃料电池 (BPV) 预计使用寿命为 58 年，采用可回收材料建造，并可应用于 A. platensis 的下游应用，为全球服务匮乏的社区提供经济实惠的分布式解决方案，从而提供清洁水和电力。

ENEV055 - 先进的超细颗粒物预防技术

大量超细颗粒物 (UFP) 暴露会对道路驾驶个人造成严重的健康问题。尽管如此，占所有车辆 90% 以上的内燃机汽车 (ICEV) 并不包含旨在有效减轻乘客 UFP 暴露的技术。本研究旨在检查压力释放阀 (PRV) 对渗透的影响并制定减少 UFP 暴露的解决方案。测量了三辆现代车辆的道路座舱（内部）和外部 UFP 浓度以及座舱和车辆外部表面积之间的压差 (DP)。观察到外部和内部 UFP 的极端浓度分别为 4.8×10^6 #/cm^3 和 4.2×10^5 #/cm^3，内部/外部 UFP 比率大多在 19.9%~71.8% 之间，但在一辆采用生物防御系统运行的非 ICEV 车辆中达到了 1.3% 的极低值。 PRV 被认为是造成渗透的主要因素，因为密封它可以进一步减少 ICEV 中舱室 UFP 的 50% 以上。DP 测量表明 PRV 附近的外部压力高于舱室压力，并且 PRV 约占 ICEV 整个渗透面积的 87.5%。打开部分 PRV 可以维持所需的舱室正压 (PCP)，从而减少渗透。一种新颖的 PRV 设计通过使用加重倾斜襟翼来维持所需的 PCP。本研究结果表明，通过控制 PRV 和创建 PCP 可以减少 ICEV 舱室 UFP。这些方法提供了一种有希望的解决方案，解决了 ICEV 缺乏 UFP 预防技术的问题，最终通过减少 UFP 暴露来保护数百万人的健康。

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2025 Regeneron ISEF大奖-ENEV环境工程获奖作品汇总-3

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

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ENEV环境工程获奖作品集合

ENEV025 - 污染物消除检测与输送系统

河口是动植物物种的重要繁殖地，为世界各地的沿海社区提供资源。然而，由于营养物富集导致的富营养化，生态系统正在迅速衰退。迫切需要通过将可持续材料与技术相结合的创新方法来捕获营养物负荷，并减轻富营养化事件的严重程度。\n\n本研究旨在开发一种实时检测和输送系统，用于海洋栖息地的定向污染物管理。通过静态分析比色法筛选出用于硝酸盐封存的沸石，并通过表面改性来提高其吸收和保留效率。设计了一个检测系统来评估有利于微生物生长的条件，并通过针对性措施防止藻类增殖。随后，在实验室中制造了一个定制的输送系统，使用伺服滑轮机构远程部署沸石进行硝酸盐封存。这两个系统都被集成到一个远程操作的地表水运载器中。最终配置包括双向导航控制协议、实时数据传输至针对用户特定需求优化的多模式仪表板，以及触发干预措施以防止有害影响。现场测试在华盛顿湖和印第安河进行，并通过云端仪表板监测水质。三阶多项式回归机器学习模型预测高营养环境的准确率高达 92%。\n\n这款经济高效的系统为工程师提供了一种可扩展的解决方案，以促进水体清洁，支持联合国目标 14.1，即到 2025 年大幅减少海洋污染。

ENEV033 - 利用丝状藻类生产生物燃料和肥料

化石燃料和氮肥的过度使用造成了严重的环境负担，亟需可持续的替代方案。目前，以微藻为原料的主流藻类生物质燃料生产成本高达6美元/升，而以丝状藻为原料的生物质燃料生产成本则较低。丝状藻类，尤其是水绵，无需特殊培养设备，生命力旺盛，易于大规模培养。本项目利用丝状藻作为生物质燃料，并以提取残渣为肥料，为解决上述问题提供了解决方案。以铁为主要营养成分，已成功进行了为期一年的开放式培养实验。月度培养测量结果表明，丝状藻在一年内可增殖85倍。溶剂萃取和燃烧实验表明，可用作燃料的丝状藻类含油率为1.8%至4.1%。若人均管理20公顷养殖面积，生产成本可降至1美元/升。提取后的残渣可有效用作多种植物的肥料，成分分析证实其含有大量的氮、钾和磷。与氮肥不同，丝状藻类制成的肥料对环境友好，因为其氮的浸出率较低。肥料销售已证明其需求旺盛。因此，该项目每公顷土地每年可产生170万美元的收入。此外，如果在日本28万公顷的休耕地上种植丝状藻类，全球氮肥消耗量可减少47%。这项利用丝状藻类的再生业务可以减少温室气体排放，促进全球可持续农业实践，同时还能产生显著的经济效益。

ENEV035T - 用于石油泄漏修复的基于ZnO的液体弹珠

水面石油污染仍然是一项严峻的环境挑战，每年有超过 2000 万升石油被排放到水生生态系统中。这些泄漏危及海洋生物，损害沿海经济，并威胁公众健康。传统的清理方法——包括分散剂、撇油器和吸附剂——通常只能回收不到 40% 的溢油，而且经常造成二次环境危害。\n为了突破这些限制，我们设计了自由漂浮的液体弹珠 (LM)，作为一种可持续且选择性的碳氢化合物回收解决方案。这些弹珠由水滴封装在自组装氧化锌 (ZnO) 微四足体的外壳中而成，这些微四足体具有超疏水性，接触角超过 120°，能够高效地从表面吸收石油。体积为 10µL 的液体弹珠表现出最大的机械阻力，可吸收高达其自身质量 90% 的碳氢化合物。它们的浮力结构和机械弹性使其在部署后可直接回收，从而最大限度地降低了收集过程中的污染风险。\n初步观察的表面运动得到了实证研究结果的支持，结果表明，挥发性化合物引起的表面张力梯度能够实现定向自推进，而氧化锌 (ZnO) 的压电特性则为电磁转向和自动部署提供了潜力。\n为了增强动态条件下的弹性，我们开发了基于聚合物的膜电极 (LM)，其机械稳定性比水基膜电极高出两个数量级，力-变形分析证实了这一点。未来的工作将专注于利用氧化锌的光活性表面实现捕获碳氢化合物的原位光催化降解，从而完成一个循环、生态安全的修复循环。

ENEV044 - 畜牧业是终结排放的关键

气候变化很大程度上是由于地球大气中过量的温室气体吸收热量所致。牲畜的消化功能是造成这些排放的一部分原因，这表明改变饮食习惯可以开始减少目前农业甲烷排放和人类活动对气候变化的影响。调查始于开发一种用于种植小麦草的水培系统。两头成年金牛（Bos taurus）用于实验，其中一头的饮食中添加了水培种植的食物来源。每头牛的粪便样本都用于测量气体产量。在进行水培和气体测量程序后，第二阶段的研究比较了种植水培食物来源与标准干草草饮食的成本、环保意识和可行性。最后，喂养水培小麦草的实验牛产生的粪便比对照牛少。水培种植的食物来源平均每50克粪肥至少可减少6千帕的甲烷排放量。研究发现，水培小麦草的实施每年可从全球排放中减少136万吨甲烷。每平方米20.19美元的低初始成本使其具有可扩展性和普及性。水培饲料的前景光明，因为它适用于更广泛的牲畜。

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2025 Regeneron ISEF大奖-ENEV环境工程获奖作品汇总-2

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

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ENEV环境工程获奖作品集合

ENEV010T - Mush N' Pack

聚苯乙烯 (PS) 在包装中的过度使用已引发严重的环境问题，原因是其不可生物降解、大量产生微塑料污染以及有害的化学物质浸出。本项目探索开发一种基于菌丝体的复合材料 (MBC)，作为聚苯乙烯包装的可持续替代品，利用农业废弃物和天然涂层来增强其耐久性和防水性。Mush N' Pack 的原型采用菌丝体基质与小麦粉一起培养，随后涂覆不同比例的蜂蜡和椰子油，以评估其对吸水率、密度、抗真菌性和生物降解性的影响。\n\n关键实验结果表明，60BW（60% 蜂蜡，40% 椰子油）是最优配方，在结构完整性、防水性和抑菌性之间实现了平衡。吸水率测试表明，涂层样品的保湿性显著低于未涂层样品，而微生物测试证实涂层可有效抑制真菌生长。此外，土壤埋置试验表明，60BW 涂层 MBC 降解速度可控，既耐用又环保。\n\n总而言之，这项研究支持了 MBC 作为 PS 的可生物降解和可再生替代品的可行性，为更绿色的未来提供了可持续、经济高效且功能齐全的包装。未来研究可以探索超声波清洗等先进涂层技术，以改进 MBC 的性能并提升其实际应用价值。

ENEV011T - 防水保护

洪水是城市环境中的一大难题，会造成大面积的破坏和破坏。现有的解决方案缺乏整合，通常只针对一些孤立的方面，例如检测或分流。我们的研究探讨了HydroGuard的开发，这是一个集机器人技术、洪水管理和可再生能源发电于一体的多学科系统。其目的是创建一个整体的、可持续的解决方案，在缓解洪水的同时增强环境韧性。我们的方法由两个部分组成：首先是HydroBOT，它在雨水渠中运行，清除沉积物、检测结构缺陷并测量水流量，同时通过涡轮机发电。第二个部分是HydroBOT，它将实时数据传输到HydroHUB，并与蓄水池的水位读数相结合，以评估洪水风险并启动自动分流。实验室实验测试了HydroBOT清理排水沟和检测缺陷的能力，同时使用模拟洪水情景评估了HydroHUB的分流系统。我们的结果表明，HydroBOT能够有效地清除堵塞物并识别雨水渠中的结构问题，而涡轮机则能够产生可再生能源。 HydroHUB 将洪水引流至非洪涝区域，增强蓄水能力并延缓洪水的发生。HydroGuard 为城市洪涝灾害提供了实用且适应性强的解决方案，克服了现有系统的局限性。我们的解决方案通过减少洪水造成的损失和提高城市韧性，支持联合国可持续发展目标 11 中提出的创建可持续城市和社区的目标。这一创新系统展现出作为管理城市水资源挑战和降低洪水风险的综合方法的巨大潜力。

ENEV013 - 使用激光去除河床微塑料

自20世纪现代塑料发明以来，微塑料（MP）已成为地球上最普遍的人为污染物之一，从马里亚纳海沟到珠穆朗玛峰，再到人脑，随处可见。目前，很少有人提出将这些塑料从环境中清除，也还没有提出将它们从底栖区域（包括沉积物和水体底部）清除的方法。在这些区域，它们可能作为持久性有机污染物的载体，使沉积物脱氧，并对各种生物过程产生不利影响，从而产生巨大的负面影响。因此，本文介绍了第一种能够在河流生态系统范围内分离这些塑料的装置，并朝着创建一个能够从任何底栖生态系统中去除任何种类颗粒的通用系统迈出了第一步；这项任务以前只能通过昂贵且破坏生态的疏浚来实现。该装置采用简化的光谱学原理，通过激光照射悬浮颗粒，用摄像头测量反射光，然后根据反射光的波长和强度，收集颗粒或将其释放回河中，从而识别微塑料。在密尔沃基河进行的测试结果表明，该方法可以去除90.54%通过该装置的微塑料，并且随着进一步改进，理论上该性能可以进一步提升，从而更加精确。更广泛地说，该装置代表着一种低成本、通用且自给自足的河流颗粒去除方法的第一步，该方法可以广泛应用，带来显著的生态效益。

ENEV017T - 用于VOC检测的银纳米颗粒传感器

随着全球制造业的快速扩张，挥发性有机化合物 (VOC) 的排放量激增，对公众健康和环境安全构成严重威胁。然而，商用 VOC 传感器通常需要 200°C 以上的工作温度，这会导致能耗高、成本高，并存在火灾隐患。本研究提出了一种节能的替代方案，使用单分子层保护纳米团簇 (MPC)——银纳米粒子被表面化学可调的碳链包裹。通过优化碳链长度以平衡灵敏度和结构稳定性，然后引入功能基团以增强选择性，该传感器表现出对低至 4 ppm 浓度的 N,N-二甲基甲酰胺 (DMF) 的灵敏检测。除了材料设计之外，还开发了一个带有集成电路和信号处理功能的完整原型，以实现实时 VOC 传感。与商用传感器相比，该系统将工作温度从 200°C 降至室温，能耗降低 99% 以上，制造成本从 20 美元降至 1 美元。这些结果凸显了基于 MPC 的平台作为可扩展、节能的工业气体监测解决方案的潜力。未来，将多个功能化的 MPC 与计算模型相结合，或许能够实现对复杂混合气体的选择性检测，为下一代多气体传感系统铺平道路。

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2025 Regeneron ISEF大奖-ENEV环境工程获奖作品汇总-1

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

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ENEV环境工程获奖作品集合

ENEV001 - 使用 Fe-TiO2 的甲醛检测仪和清洁剂

鉴于甲醛在环境中（尤其是在室内）的普遍存在及其对健康的重大风险，本研究提出了一种经济高效、尺寸灵活的集成系统，利用新型Fe-TiO₂光催化剂实时监测并高效催化痕量甲醛。该单纳米颗粒光催化剂通过水热反应和高温煅烧合成。通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）进行形貌表征，并通过X射线光电子能谱仪（XPS）、X射线衍射仪（XRD）、紫外可见光（UV-Vis）进行光谱表征，证实了该材料具有较高的表面积体积比、结晶度和均匀性，从而增强了材料的催化和电化学反应活性。改进的电化学传感器表现出高电导率和对低浓度甲醛的灵敏度，检测限为10⁻⁷M。与其他催化剂相比，Fe-TiOₓ纳米复合材料展现出卓越的光催化性能，6小时内甲醛去除率达80.0%，18小时内达89.2%，优于TiO₂、Fe-MOF、Cu-MOF和Co-MOF。三次运行的稳定性测试表明，其性能稳定，效率略有下降，彰显了其长期使用的可靠性。通过将检测和修复功能集成到一个设备中，本研究提供了一种数字化、便携式的室内空气质量管理解决方案，具有实时监测和高效催化功能。该方法克服了传统方法的局限性，拓展了其在住宅和商业环境中的应用。

ENEV004 - 通过纳米技术推进生物聚合物

今年的工程项目重点改进了BioRegen原型，这是一种完全源自废弃材料的生物聚合物，可在自然环境中完全生物降解。BioRegen通过对海鲜和造纸行业的废弃物进行升级改造，减少污染并支持循环经济。该项目采用三种可持续来源的纳米颗粒，在不损害聚合物环保性的前提下，增强了其机械性能、热性能和环境性能。\n\n该项目与联合国可持续发展目标9、12、14和15相一致，采用了二氧化钛、碳酸钙和氧化锌纳米颗粒，这些纳米颗粒可从工业和自然废物流中获取。这些纳米颗粒对生物塑料的性能产生了显著影响，因为二氧化钛可使拉伸强度提高46.15%，耐水性提高17.07%，热稳定性提高，并在91.70天内生物降解且无毒性（百分比高于对照组）。碳酸钙可提高柔韧性，保持强度（48.08%），并在122天内生物降解。ZnO的拉伸强度增幅（50.50%）和热稳定性最高，可在100.16天内生物降解，但柔韧性有所降低。所有纳米颗粒均通过了光降解和植物毒性测试，确保其对环境的影响最小。\n\n该项目展示了可持续纳米技术在生物塑料中的可行性。它具有再生发展模式，不仅促进了废物的合理利用，还减少了生态足迹。这些成果为生物降解塑料的发展铺平了道路，并为应对全球环境挑战迈出了重要一步。

ENEV007 - 光催化和等离子体废水处理

水污染是一个紧迫的全球性问题，低效的废水处理技术无法去除药物、抗生素和耐药细菌等新兴污染物，加剧了水污染问题。本项目设计并建造了一种新型废水处理反应器，将石墨相氮化碳 (gCN) 的光催化技术与多层空心表面介质阻挡放电 (MSDBD) 等离子体技术相结合。gCN 是一种不含金属的可见光响应光催化剂，可有效降解持久性污染物，而 MSDBD 等离子体则可产生活性物质，增强污染物的分解。该反应器在模型污染物和实际废水出水中进行了测试，结果表明，与传统处理方法相比，该反应器具有更高的去除效率，同时保持了 pH 值等水质参数。该研究技术还为处理用作肥料的动物粪便提供了一种有前景的解决方案，解决了一个全球被忽视的环境挑战。未经处理的粪便富含抗生素和耐药细菌，经常被施用于土壤和农作物，对人类健康、生态系统和水资源构成重大风险。将这项先进的废水处理技术应用于粪便处理，可以最大限度地降低污染风险，促进可持续农业和循环水经济。这项创新、可扩展且经济高效的解决方案代表了环境工程领域的重大进步，为应对水污染、降低抗生素耐药性和确保全球水安全提供了有效的策略。

ENEV008 - 利用食物垃圾制造可持续生物塑料

微塑料在环境中持久存在，通过食物链移动，并且由于其微小尺寸而易于摄入，从而危害水生生物并对人类健康构成风险。作为联合国可持续发展目标的一部分，该项目旨在开发一种创新工艺，利用100%可再生材料和回收的果皮废弃物，制造出强度更高的可持续生物塑料产品。该项目利用橙子、柚子、柠檬、苹果和梨等各种果皮废弃物生产了多种生物塑料。项目系统地研究了果皮含量和果皮类型的影响。结果表明，通过利用水果废弃物中的果胶与玉米淀粉之间的相互作用，添加回收果皮废弃物的策略可显著提高玉米淀粉生物塑料的强度70%。确定果皮与玉米淀粉的最佳比例为1.5:8.5，可最大程度地提高生物塑料的强度。橙皮被确定为生物塑料强度最高的果皮废弃物。柑橘类水果被发现是生物塑料强度最高的水果类型。透光率随果皮种类及其内容物的不同而变化，从而灵活地满足不同的包装要求。显微镜图像验证了果粉和生物塑料的均匀性和质量。最终，我们生产出了切实可行的可持续生物塑料产品原型，旨在消除微塑料对健康的不利影响。这项研究为循环经济铺平了道路，即通过回收水果废弃物来创造可再生、环保的生物塑料产品，以实现长期可持续发展。

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2025 Regeneron ISEF大奖-ETSD工程技术：静力学与动力学获奖作品汇总-3

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

为了方便同学们更好的备赛，特别整理了ISEF-ETSD工程技术：静力学与动力学2025的获奖作品方便学习

ETSD工程技术：静力学与动力学获奖作品集合

ETSD026T - 用于冷却和吸音的混合式胎压监测系统

随着高性能CPU和GPU的使用日益增多，热管理变得至关重要。传统的冷却方法，例如散热器和空气冷却器，通常会产生持续的噪音，导致用户不适。本研究探讨了三重周期极小表面（TPMS）的散热和吸声特性，并开发了一种混合型TPMS配置以增强这两种功能。在强制对流条件下，分析了不同偏移厚度的Gyroid、Diamond、Lidinoid和Split-P型TPMS结构的散热情况，并使用双麦克风装置测量了吸声系数。热模拟表明，S(0.6)结构的最高温度最低，为55°C；而声学测试表明，D(0.65)结构的吸声系数最高，为23.2%。开发了一种以S20D80比例结合S(0.6)和D(0.65)的混合型TPMS，其最高温度达到57.3°C，吸声系数达到25%。对比分析显示，针式散热器温度高达 93°C，而混合式 TPMS 温度维持在 57.3°C，降低了 35.7°C。这些结果表明，混合式 TPMS 在需要同时散热和降噪的应用中具有潜力，能够提升热性能，并为高性能计算提供更安静的环境。

ETSD028 - 一种新型变形鼻锥机构

飞机鼻锥的气动效率对整体飞行性能至关重要。传统的鼻锥设计针对特定速度范围进行优化，这限制了其整体效率。本研究调查了不同鼻锥几何形状对亚音速、跨音速和超音速下阻力、重量和体积的影响，旨在开发一种可动态调整形状以最大程度降低阻力的可变形鼻锥。在 ANSYS Fluent 中进行计算流体动力学 (CFD) 仿真，以分析冯·卡门 (Von Karman)、切线拱形、幂级数、椭圆形、圆锥形和抛物线形鼻锥的气动性能。鼻锥和边界域在 SolidWorks 中创建，导入 ANSYS Workbench，在 ANSYS Meshing 中划分网格，并使用 ANSYS Fluent 中的 k-omega SST 湍流模型进行仿真。模拟运行至收敛（残差为1e-6，约5000次迭代），针对0.3马赫至2.0马赫之间的11个速度范围，以捕捉各种飞行条件。研究发现，与静态设计相比，基于速度在最佳几何形状之间过渡的可变形鼻锥可显著降低阻力，使鼻锥效率提高9.5%。为了实现变形，在SolidWorks中设计了一种伸缩机构。在制造了五个原型后，最终机构被制造出来用于实际测试。研究表明，可变形鼻锥设计切实可行，能够提高燃油效率，并减少对环境的影响。未来的工作将包括创建闭环反馈系统，模拟1.0马赫左右的更多数据点，并改进变形机构。

ETSD039 - 低噪音环形无人机螺旋桨的发明

四旋翼无人机具有简化野生动物观察研究工作的独特潜力，从而有助于改善生态系统的生物多样性和碳封存。然而，四旋翼螺旋桨的噪音会对研究环境造成危害。近年来，环形螺旋桨被开发出来，其独特的形状可以降低噪音。目前的文献对环形螺旋桨几何变化的分析有限。本研究通过计算和实验研究了以下环形螺旋桨设计特征对气动和声学性能的影响，以开发出用于野生动物观察的最安静、最高效的模型：总距角、叶尖锥度、弦长和锥度、短轴长度和弯度。本研究还确定了一个新颖的设计参数——前段高度叶片高度偏移，该参数可进一步将环形螺旋桨的声学特征降低 1.9 dBA。首先，使用计算流体力学 (CFD) 中的雷诺平均纳维-斯托克斯方程，模拟所有变体计算机辅助设计 (CAD) 模型的推力和扭矩。候选设计采用 3D 打印技术，并通过静态推力和扭矩试验台进行实验测试，并对比传统螺旋桨的品质因数 (FM) 效率和噪声输出。最终确定了所有七个设计参数的最优值，最终设计出噪音降低 4.4 dBA 的螺旋桨，在 1000 至 10000 Hz 的频率范围内（动物对声音最敏感的频段），平均声压降低了 40.7%，从而促进了负责任的环保行动。

ETSD051 - 模块化离子风冷系统

本项目旨在利用离子风技术设计下一代冷却装置。该系统由高压发射极和集电极组成，它们产生并吸引离子，推动离子并形成气流，无需机械部件。由于该设计为非机械结构，在实现与传统风扇相同的性能的同时，它还支持灵活、紧凑的设计，并具有更长的使用寿命和低于典型环境噪音的安静运行噪音。此外，电极的形状和位置可以定制，以实现更直接的气流，最大限度地减少湍流并提高效率。因此，由于其强大的灵活性和适应性，该装置可以减少能源浪费和碳排放。本项目主要关注笔记本电脑场景，因为静音和紧凑性至关重要。然而，更广泛的应用还包括密闭空间内的气候控制以及医疗或工业系统的热管理。该项目采用建模和3D打印技术制作原型，然后通过严格的科学流程来评估气流、散热率、噪音和能耗等性能指标。预计结果表明，离子风冷却技术是一种可行且更高效的传统风扇替代方案。

ETSD052 - SkyProbe：推力矢量无人机

本项目展示了一款创新型推力矢量无人机 (UAV)，专为在高空和强风条件下执行接触式检测（超声波裂纹检测、波形检查和附着力测试）而设计。传统无人机由于结构刚性和对湍流的响应能力有限，在近距离检测中通常难以保持稳定性。为了解决这一问题，我们开发的这款无人机采用了独特的推力矢量系统，利用能够动态调整角度的伺服控制螺旋桨。这项创新技术使无人机能够不受外部干扰地保持稳定的水平机身，从而显著提升其检测能力。\n我们专门为这款无人机开发了一种新型推力矢量控制逻辑，集成了前馈 PID 控制、光流传感器和激光测高等先进控制技术。该控制系统提供精确的实时反馈和位置校正，显著提高了无人机的响应能力和可靠性。这款推力矢量无人机不仅在性能上超越了传统的四旋翼飞行器，还拓展了无人机技术在工业检测中的潜在应用，提高了维护操作的效率、安全性和准确性。

ETSD057 - 拉挤和挤压回收长丝

随着 3D 打印机的使用日益普及，回收废旧耗材和失败的打印件的需求日益增加。传统上，耗材是通过将碎料送入挤出机生产的；这种耗材质量较差，需要重新挤出。本项目尝试了一种新技术：将挤出与拉挤相结合；理论上更节能省时。\n\n我们设计并评估了一个压缩螺旋钻；采购了各种塑料，包括废料、失败的打印件和 PET 瓶。我们用木材、金属和 3D 打印部件构建了一台挤出机；并设计了一个原始的电子系统。所有元件均在一个简易的家庭作坊中制造。该作坊包含水冷、风冷、卷绕、拉挤和耗材牵引单元。我们通过集成的电压/电流表测试了能耗。我们测试了超过 30 种温度区域组合。耗材生产完成后，我们评估了质量和公差。我们还测试并对比了拉挤和挤出工艺。\n\n该设计包含超过 50 次组件迭代。该机器的能耗为0.89千瓦时。确定了使用每种材料生产长丝的最佳温度，包括PLA：从1-3区（摄氏度）：150、202、126。生产的长丝公差为正负0.2毫米。据估计，挤出和拉挤工艺的组合比标准工艺效率高约45%。\n\n大多数工程标准均已满足。该项目验证了挤出和拉挤工艺组合的概念验证，从而能够回收各种塑料并避免填埋。未来仍需进一步测试，以优化两种技术的集成，并提升速度、尺寸和布局。

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2025 Regeneron ISEF大奖-ETSD工程技术：静力学与动力学获奖作品汇总-2

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

为了方便同学们更好的备赛，特别整理了ISEF-ETSD工程技术：静力学与动力学2025的获奖作品方便学习

ETSD工程技术：静力学与动力学获奖作品集合

ETSD013T——机器人尾部外骨骼

本研究介绍了一种仿生机器人尾外骨骼，旨在辅助人类保持平衡，其设计灵感源自猫和袋鼠等动物。该装置旨在解决跌倒这一严重问题，尤其是在老年人群体中。其主要特点包括三自由度机构、便携伸缩性、低成本材料以及适应各种体型的可调节性。\n\n关键词：仿生尾外骨骼、机器人尾、平衡辅助装置、跌倒预防、柔性机器人尾、三自由度机械手、仿生机械设计、姿势传感器、可折叠外骨骼、仿生学。

ETSD016 - 一种学习滑板的新颖、更安全的方法

学习滑板极具挑战性，而且经常导致受伤。与自行车不同，滑板没有通用的初学者训练辅助工具。本项目旨在打造一种类似滑板训练轮的装置。由于滑板轮的尺寸和形状各异，原型设计围绕两个标准部件：轴承尺寸和轮轴螺母。项目设立了六个关键标准来定义其成功之处：可调节减速比、更佳的平衡性、兼容所有类型的滑板、不损坏滑板或轮子、易于安装和拆卸以及紧凑的设计。概念草图被转化为3D CAD模型并进行3D打印，之后设计经过多次迭代改进。在平滑的坡道上对原型进行了测试，以了解其如何影响摩擦力并使滑板完全停止。为了测试平衡性，研究人员尝试了站立前屈、舞者姿势和树式等瑜伽姿势。没有晃动意味着装置更稳定。此外，还对该装置的使用速度进行了计时，安装和调整时间不到60秒。滑板止动器最终原型已使用 4 块不同的滑板和 5 块不同的滑板轮进行测试，重点在于在滑板上施加摩擦力以改变速度。结果证实，原型有效地降低了滑板的速度，使其停止，并增强了平衡性，从而提供了更安全的学习体验。滑板止动器可以增强初学者的自信心和控制力，使学习过程更轻松、更安全、更轻松。

ETSD018T - 3D打印再生冷却气动尖峰喷嘴

气塞式火箭发动机于20世纪60年代末开发，旨在解决传统钟形火箭发动机的一个重大缺陷：不同高度的废气膨胀效率低下。与仅在特定高度达到最佳效率的钟形发动机不同，气塞式发动机通过利用大气压力来控制排气流量，从而保持一致的效率。尽管气塞式发动机在理论上具有优势，但由于重量和冷却方面的挑战，其在历史上并不实用。笨重的尖头及其内部结构冷却的复杂性抵消了发动机效率的提升，并阻碍了其广泛应用。随着Ti64等高温合金增材制造技术的最新进展，人们能够利用基于激光的3D打印技术在气塞式发动机内创建复杂的冷却通道。与传统的数控铣削或铸造相比，金属3D打印可最大限度地减少材料浪费并降低创新成本，使其成为制造轻量化、高性能火箭发动机的理想解决方案。该项目旨在利用这些技术进步，设计和制造一款带有再生冷却通道的小型气塞式火箭发动机。该过程包括模拟喷嘴设计，并用耐高温高强度树脂打印出来，并通过实际测试进行验证。原型将在休斯顿 TRIPOLI 火箭发射场的定制火箭发射台上进行测试。该项目旨在验证一种新型再生冷却方案的可行性，该方案针对深空推进和可重复使用的单级入轨（SSTO）卫星火箭等长航时应用进行了优化。

ETSD021 - 创新型垂直起降（VTOL）无人机

无人机广泛应用于军事和民用领域，其中垂直起降 (VTOL) 无人机兼具直升机的垂直升力和固定翼飞机的水平巡航效率。然而，传统的 VTOL 无人机在过渡阶段面临着能源效率低下、生产成本高昂以及稳定性挑战等问题。本研究介绍了一种新开发的 VTOL 无人机，该无人机采用一种新型倾斜机构，允许同一台电机同时用于垂直升力和水平巡航，从而消除了冗余组件并显著提高了能源效率。此外，全模块化设计增强了适应性、耐用性和易维护性。该原型机重约 2.6 公斤，制造成本仅为同类传统 VTOL 无人机的五分之一。\n截至 2025 年 1 月，同行评审文献的回顾表明，此前尚未有记录的 VTOL 无人机采用这种倾斜机构，更不用说集成模块化设计和自适应倾斜系统的无人机了。计算流体动力学 (CFD) 模拟验证了气动效率，最佳巡航速度为 72 公里/小时，升力和阻力达到平衡，从而延长续航时间。这一速度与固定翼无人机相当，但速度明显快于多旋翼无人机。CFD 计算估计飞行时间为 105 分钟，与同类固定翼无人机的续航时间相当。\n未来的发展将融入人工智能驱动的自主飞行能力，以增强实时决策和运营效率。这项研究通过提高推进效率、成本效益和模块化适应性，为垂直起降无人机技术树立了新的标杆，为更广泛的实际应用铺平了道路。

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2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

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ETSD工程技术：静力学与动力学获奖作品集合

ETSD001 - 调节 3D 打印机层粘附的运动

在全球范围内，最广泛的 3D 打印方法是 FDM（熔融沉积成型），但这种方法通常存在层间粘合性差的问题。当对 FDM 打印部件施加拉伸力或剪切力时，由于连续层之间的粘合受限，机械故障往往会沿着层线发生。这严重阻碍了 FDM 部件的适用性，因为必须尽量减少拉伸力/剪切力，并且/或者必须在部件上添加额外的材料。\n\n该项目分析了调节 3D 打印机打印头的运动是否可以提高部件的强度。通过定期引入向下然后向上的“行进”运动，可以重新加热并增加层的表面积，从而促进其粘合。该项目使用自编程的 Python G 代码解析器，将该技术应用于几乎所有 FDM 打印机的任何 3D 模型。\n\n为了进行测试，我们使用多种塑料打印了符合 ISO 527 和 ISO 179-1 标准的样品，并在万能试验机和夏比冲击试验机上进行了测试。 \n\n事实证明，该技术显著提高了多种塑料的层间附着力，某些长丝的拉伸强度是相同条件下打印的标准部件的 8.6 倍。几乎所有塑料的拉伸强度和冲击强度都显著提高。\n\n如果该技术得到广泛应用，可以提高 3D 打印机的适用性，从而提高设计效率，并大幅减少塑料垃圾的产生。该方法既可用于增强工业部件（例如汽车或航空航天部件），也可用于增强家用 3D 打印件的强度。

ETSD003T——模块化二级推进火箭

该项目推出了一种完全自主设计、完全开源且价格合理的火箭模块，旨在解决现有技术无法有效解决的实际挑战，例如清理空间垃圾和多功能小型火箭的差距。我们通过独立开发模块化、经济高效且可重构的原型，提高了火箭的可及性和安全性。\n\n我们探索的一大重点是火箭燃料的创新。最初，我们用常见的家用物品（食盐）合成了定制的高氯酸铵基推进剂。在此基础上，我们实验、合成并测试了DNOAF，这是一种高能化合物，我们探索了其卓越的比冲和清洁的燃烧产物。此外，我们还开发了一种安全、电控的HAN基固体推进剂，它仅通过施加电压即可点火，并可通过控制电压进行节流。该设计应用广泛，包括控制火箭主发动机、主动控制系统，甚至用于太空飞行无人机。此外，我们还独立设计了火箭发动机、飞行计算机，以及一架可打包、柔软且具有抗碰撞性能的无人机，该无人机可从火箭上部署。我们进行了十二次实地测试和火箭发射，以分析和计算总冲量和稳定性，并尝试采用自主加工的发动机设计来优化火箭性能。飞行计算系统的有效性通过 MATLAB 仿真进行了评估。

ETSD005 - 铰链螺纹

某些物体在与它们交互时，可以在多种几何构型之间变换。这些被称为可展开结构的系统在空间技术、快速部署的救援避难所和弹出式建筑中有着重要的应用。实现这些结构的变换有很多方法。之前的研究使用管、瓦、网和铰链来建模它们。\n\n本文探讨了一种新颖且更高效的技术，即通过结合铰链和螺纹来创建可展开结构，并为此创造了“铰链螺纹”一词。铰链用于维持秩序并提供变换路径，而螺纹则使这些铰链的操作更加平滑且更可控。待螺纹化的结构被建模为图形，并使用图形螺纹化的数学框架进行分析。\n\n该方法侧重于最小化螺纹圈数以减少摩擦，并在此过程中缩短螺纹长度以降低制造成本。本文开发了一种算法来识别凸多面体网络的最佳螺纹点。为了验证该算法，我们用激光切割并测试了规则和不规则多面体的网格。此外，我们还根据这些网格上的螺纹孔数量进行了摩擦分析。根据摩擦分析结果，我们将网格分为摩擦系数低的网格和摩擦系数高的网格。\n\n铰链式螺纹提供了一种用户友好的机制，可以将二维网格平滑地部署到三维形状中。未来的研究可以重点关注能够自动停止在所需角度的铰链和多螺纹网格的开发，以拓展其应用范围。

ETSD010 - 基于代理群的自主结构组装

全球数亿人正受到全球建筑需求无法满足的影响。尤其是到2040年将达到100万亿美元的普遍基础设施不足，对健康结果、经济生产力和生活质量造成了毁灭性的影响。遗憾的是，尽管对基础设施和建筑偿付能力的需求日益增长，但现有方法却未能解决问题的根源：灵活性和效率不足。研究人员通过开发ASCEND（一个利用智能体群的自主结构建造框架）设计出了一种解决方案。ASCEND采用在高保真模拟环境中训练的强化学习模型，以实现任意工作空间中多个无人机（UAV）智能体之间的任务级协调。智能体采用基于策略的集中式批评家-分散式参与者方法进行训练。此外，计算机视觉算法（包括基准标记）也使用真实数据进行训练，以引导智能体完成最终的接近。每个物理智能体都是一个定制设计的四轴飞行器，配备一个3D打印的末端执行器来操纵结构部件。 ASCEND 训练期间收集的结果揭示了预期奖励和策略/价值损失曲线。模拟中的结构完成精度超过 96%，与实际测试结果一致，证明了模拟的逼真度。跨多种环境的可扩展性和稳健性测试表明，结构完成精度和速率的差异极小，证明了该框架在各种条件下的高效性。最终的代理群原型满足了所有初始标准和约束条件，确立了 ASCEND 弥补全球建筑缺陷的潜力。

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2025 Regeneron ISEF大奖-EGSD能源可持续材料和设计获奖作品汇总-3

2026ISEF赛事安排

参赛资格

年龄与年级：9-12年级学生（或同等学历），参赛时年龄不超过20岁。

地区选拔：必须通过附属赛（Affiliated Fair）晋级，无法直接报名。中国学生需先参加国内选拔赛（如青创赛、明天小小科学家等）。

团队项目：最多3人，所有成员需满足资格且共同参赛。

项目要求

原创性：项目必须由学生独立完成，允许在专家指导下进行，但不得代劳。

学科范围：涵盖21个学科类别，包括工程、生物、化学、计算机、环境科学等。

伦理限制：涉及人类、脊椎动物、病原体等研究需提前提交额外审查表（如ISEF Forms）。

关键文件与截止时间

ISEF表格：根据研究类型提交相应表格（如1C、2、3等），需在地区赛前完成审核。

摘要与研究论文：英文撰写，清晰描述研究目的、方法、结论。

地区赛截止：2026年3-4月

其他注意事项

展示材料：展板需符合ISEF尺寸要求（通常宽48英寸、深30英寸、高108英寸），禁止活体样本或危险品。

知识产权：部分研究可能需申请专利后再参赛，避免披露风险。

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EGSD036 - 基于肼的海水制氢

电解是最有效的制氢方法之一，每年消耗约400亿升淡水，因此由于淡水稀缺，其规模化应用受到限制。海水是一种丰富的替代能源，然而，它面临着复杂的挑战，例如未经海水淡化直接使用会释放有毒的次氯酸盐。本项目旨在采用一种新方法，将水合肼与Pd-Ni(OH)₂/NF催化剂相结合，并测试其电化学性能，以评估其作为海水制氢体系的性能。Pd-Ni(OH)₂/NF催化剂采用热板辅助浸渍法合成，并至少制备五次以确保结果的准确性。将水合肼添加到电解液中，用肼氧化反应取代析氧反应，该反应的过电位低于析氯反应，从而防止了次氯酸盐的释放。在含肼的海水中对该系统进行的LSV测试表明，其性能有所提升。不使用肼时，系统在 1 V 电压下电流密度达到 8 mA/cm²；而使用肼时，电流密度则提升至 1030 mA/cm²，使系统效率比不使用肼时高出 129 倍，比阳极基准 RuO₂ 高出 99 倍，同时成本降低 39%。该系统仅需 0.6 V 电压即可达到工业基准电流密度 500 mA/cm²，仅为当前商用系统通常所需电压 1.8 V 的三分之一。该系统在 500 mA/cm² 下保持稳定 20 小时，表明其具有极高的耐用性。这些结果凸显了利用丰富的海水作为大规模制氢资源的潜力，有助于实现可持续能源的未来。

EGSD037 - 无铅室内光伏电池的双掺杂策略

随着物联网 (IoT) 技术的进步，企业正在寻求用更高效、无线且环境可持续的室内光伏 (IPV) 技术（例如钙钛矿太阳能电池 (PSC)）来替代快速老化的电池。然而，PSC 中的铅毒性和不稳定性仍然是关键的限制因素。本研究采用了铋基钙钛矿，特别是 FA₃Bi₂I₉。它们提供了一种无铅替代品，但仍然存在溶解性差、吸收率低的问题，导致薄膜厚度小于 150 纳米，从而影响了效率。一种新颖的氢碘酸 (HI) 添加方法使前驱体的溶解度翻倍（0.5 M 至 1.1 M），从而实现了优异的成膜性能和结构均匀性，减少了不均匀晶粒，使其尺寸增加了 150% 以上，并进一步提高了整体性能。同时，首次报道了用银取代甲脒的方法，其光电性能获得了前所未有的提升。这些工艺使光吸收率激增100%，光致发光强度提升60%，结晶度增强400%，厚度超过300纳米。2.14 eV的精细带隙恰好位于理想的室内范围（1.8-2.4 eV）内，增强了可见光波长范围，从而提高了室内光吸收率。在85% RH和85°C下进行的高级稳定性试验证实了其100小时的运行耐久性，基于模拟的功率转换效率达到了卓越的23.6%。合成工艺已成功扩展到柔性PEN-ITO基板，验证了其作为下一代物联网集成涂层的可行性。无铅钙钛矿工程的这一突破为智能电子、生物医学应用和可持续能源解决方案释放了巨大的潜力。

EGSD038 - 用于氢气泄漏的气相铬涂层传感器

随着清洁能源需求的加速增长，氢气正处于广泛应用的前沿。由于氢气无味、火焰几乎不可见且燃烧无烟，因此难以检测氢气泄漏。目前，电化学、钯基和光纤传感器等技术可以检测大型基础设施中的氢气泄漏，但缺乏空间分辨率，难以准确定位泄漏源。本项目旨在开发一种可涂覆气相变色WO₃/Pd纳米粒子的传感器，以提供一种简单可靠的氢气检测方法。该传感器通过化学反应在氢气暴露下触发颜色变化。值得注意的是，该技术无需电源，响应时间快，效率高。本研究中使用的材料无害。该传感器结构由一个可涂覆、可拉伸的WO₃-Pd传感器组成，该传感器通过光化学沉积与丙烯酸聚合物结合制备而成。本研究包括使用加油站和封闭式反应堆进行数据收集和实验，以测试所有响应时间、选择性、气体暴露和灵敏度。最终成果是开发出一款功能齐全、可涂装、快速可逆的传感器，该传感器可在10分钟内完成。该款可涂装的氢气检测传感器性能卓越，在室温下1%的氢气浓度下，响应时间仅为30秒，灵敏度高达91%。这款创新型传感器在各种与氢气相关的储运应用中拥有巨大潜力。通过利用气相色谱技术，构建储运基础设施的安全系统，支持氢能经济的增长，为构建更清洁的未来提供可持续的解决方案。

EGSD040 - 水凝胶热管理提高太阳能效率

光伏 (PV) 太阳能是增长最快的能源，其可扩展性和多功能性无与伦比。然而，光伏电池板效率低，限制了其大规模发电的能力。随着人工智能和高性能计算需求的不断增长，对可持续能源解决方案的需求也日益增长。目前，电网无法跟上计算能力的增长。吸湿性水凝胶冷却是一种很有前景的解决方案，它利用水的高汽化潜热来散热，同时收集大气中的水分，从而提高光伏电池的效率。本研究引入了一个开源的、经过实验验证的模型，用于模拟吸湿性水凝胶对光伏电池和计算处理器的冷却效果。该模型使用四阶龙格-库塔 (RK4) 方法求解微分方程，使研究人员能够评估任何水凝胶在任何光伏电池或处理器上的冷却潜力。通过模型驱动的优化，开发了一种混合水凝胶散热器系统。采用 Schwarz-D 三重周期极小曲面设计的金属散热器，可最大程度地提高导热系数和表面积，从而实现最佳散热效果。Maxeon 业界领先的太阳能电池板（目前最高效的商用电池）的实验测试突破了其极限，实现了前所未有的峰值性能提升。本研究引入了一种新型混合水凝胶散热器系统，可在降低成本的同时提高太阳能电池板的效率。此外，这项研究还直接延长了电动汽车的续航里程，并提升了高性能计算能力，使 CPU 和 GPU 能够以更高的功率运行。

EGSD042 - 利用回收砂浆中的 CaVO 制备自充电 AZIB

不断增长的全球能源需求亟需创新高效的存储解决方案。然而，传统的储能设备通常需要外部充电，这在偏远地区、紧急情况下或需要持续自主运行的应用中可能会造成问题。开发自充电电池不仅可以提高运行独立性，还能通过减少对外部电网的依赖，促进更可持续的能源生态系统。本研究旨在开发一种可持续的水系锌离子电池 (AZIB)，该电池采用回收砂浆，并通过氧化还原反应和电化学性能评估其自充电能力。本研究采用一种可持续方法，利用水溶性工艺从回收砂浆中提取氢氧化钙。然后，通过一步水热反应将提取出的氢氧化钙和五氧化二钒合成为 CaV6O16•2.8H2O (CaVO) 纳米结构正极材料。对所得材料的结构和形貌进行了全面表征。电化学测试证明了该电池的自充电能力，该能力由氧气和钒物种之间固有的氧化还原反应驱动。恒电流充放电 (GCD) 和循环伏安法 (CV) 分析表明，与采用不可持续方式制备的传统 CaVO 相比，其性能显著提升。具体而言，所开发的电池放电容量达到 155 mAh/g，提升了 36%，同时在长时间循环中保持了 99% 的库仑效率。这项研究展示了利用建筑垃圾制造高性能自充电 AZIB 的潜力，为先进的储能应用提供了可持续高效的解决方案。

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