皇冠体育的物理和天文系拥有非凡的研究设备和设施, 我们鼓励学生进行研究. 以下是学生最近通过皇冠体育完成的项目 暑期本科生研究项目.
利用压电材料从人体运动中收集能量
Natal Negusu ’22; Advisor: Gordon Stecklein
压电材料由于产生电位差而受到机械应力或应变时产生电能. 在这个研究项目中, 我们研究了一种使用压电材料的可穿戴能量采集器的实用性. 用于研究的压电材料是PZT(锆钛酸铅)弯曲器. 我们的目标是建立本征材料的参数，并利用这些信息来开发可穿戴的压电发电机. 这种可穿戴设备将包括一个SD卡数据记录器，用于提供反馈并记录产生的电力. 通过各种实验室和现场测试来量化设备的效率, 我们能够确定，通过增加弯曲机的自由端长度，功率输出得到了改善. 通过在弯管机的末端增加验证质量，功率输出进一步最大化. 这是由于弯曲机的共振频率降低. 证明质量超过7克, 我们观察到效率的下降，我们将其归因于机械阻尼的增加. 我们的可穿戴式发电机可产生多达2.5兆瓦的功率，容量系数为14%.
薄膜测量和沉积
Haidee Clauer ’22; Advisor: Gordon Stecklein
氧化铝薄膜的应用范围从晶体管封装和生化研究到提高商品保质期的涂层. 虽然氧化铝可以通过几种技术来生长, 原子层沉积允许精确控制原子级厚度. 在这个项目中，我们设计了一个简化的系统来实现这种生长技术，其成本是商业版本的十分之一. 测量与我们提出的沉积系统生长的氧化膜相似的氧化膜的厚度, 我们采用了两种光学技术, 反射率和椭偏性. 我们根据测量结果建立了光学模型来计算厚度, 最终验证高达3000埃厚的薄膜的反射率和椭偏性的一致性. 通过椭圆光度法, 我们测量的薄膜薄至17埃，不确定度低至3埃.
苔藓孢子扩散机制
Guido Dominguez ’22; Advisor: Dwight Whitaker
泥炭藓 在温暖的阳光明媚的日子里，苔藓通过加压胶囊破裂产生的漩涡环来传播孢子. 这种孢子扩散机制使 泥炭藓 把孢子带出它生长的湍流边界层，这样它们就可以被风无限期地带着, 如果微小的孢子通过弹道发射，这是不可能的. 本文提出了一种爆炸孢子放电的有限元分析方法 泥炭藓 使用ANSYS Fluent制作胶囊. 通过将模型中涡流环的轨迹与胶囊爆炸的高速视频相匹配，我们可以确定胶囊的初始压力. 此外，通过分析舱外涡量的流动情况，可以确定是否由 泥炭藓 动物产生的漩涡环是最优的吗.
丝网印刷钙钛矿太阳能电池的制备与表征
Phuong Nguyen ’22; Advisor: David Tanenbaum
钙钛矿太阳能电池(PSCs)是主流硅太阳能技术的替代品，因为它具有成本效益, 竞争力转换, 易于制造. 我们用二氧化钛丝网印刷油墨来制造psc, 氧化锆, 和碳并用钙钛矿前体渗透它们, 然后记录IV曲线和空间电流图.
由赫希和桑塔格家族资助的皇冠体育学院资助.
物理教育工作空间原型
Kenneth Ochieng ’22; Advisor: Thomas Moore
由于缺乏有效的方法来战略性地收集有关学生在解决问题时如何思考的信息，对物理教育中学习趋势和风格的研究受到了限制. 物理教育工作空间将是一个允许学生解决物理问题的计算机应用程序, 在这个过程中, 收集并提供学生思考过程和解决问题技巧的成绩单. 生成的成绩单将为物理教师提供有价值的信息, 物理教育研究者, 还有物理教科书的作者. 具体地说, PEWP旨在解决录音采访技术的缺点, 教育研究者收集学生思维数据最常用的方法是什么. 工作区, 不像对录音采访的耗时分析, 能否经济地同时提供来自多个学科的大量数据.
我们对工作区的直接目标是将其构建成一个可用的应用程序，使学生能够解决非常有限的一组介绍性物理问题(目前)并通过应用程序提交他们的解决方案. 工作空间将为学生提供必要的绘图工具, 以及基于物理原理处理方程的工具. 除了, 当使用未知量时，它还将提供方程的链接，并将完成求解带有变量的方程所涉及的数学.