公示 | 清华大学第四十三届“挑战杯”获奖结果公布!

特等奖作品展示

基础科学

质心能量13.6 TeV下重味夸克偶素产生

截面的首次分析

作者:赵一扬

指导老师:胡震

当前粒子物理标准模型研究中,重味夸克偶素(由重夸克组成的特殊粒子)的产生概率测量存在数据量少、能量低、误差大等核心局限,导致理论与实验长期难以匹配。该项目基于全球最高能量(13.6 TeV)的CMS实验最新数据,开发新型信号筛选算法与误差控制方法,首次实现三大突破:数据规模扩大15倍,测量误差降低50%,探测范围扩展至全动力学区间。成果精准验证标准模型理论框架,攻克高能物理实验的关键技术瓶颈。

信息技术

面向路由器应用的宽带全向双极化天线设计

作者:林旭煊 卜翰飞 王静哲

指导老师:李越

针对当前路由器单极化天线信号衰减严重、通信速率受限的痛点,该项目创新设计“金属腔体-刻蚀槽”紧凑结构天线,突破传统腔体天线带宽窄(原6%提升至12.7%)与极化模式单一的技术瓶颈。通过多模耦合理论与槽结构优化,在无需增加体积的前提下实现水平/垂直双极化全向辐射。实测表明,该天线在动态场景下信号稳定性优于商用产品,搭载至路由器实机后,通信速率较原装单天线提升70.9%,较双天线组合方案提升39.8%,为Wi-Fi 6标准下高密度网络场景提供兼具高效能与小型化的天线解决方案。

机械控制

基于薄膜气动驱动的软体仿生蝠鲼机器人

作者:梁志铨 钟恺鸣

指导老师:贾永霞 黄伟希

针对传统仿蝠鲼机器人刚性驱动效率低、仿生度不足的难题,该项目创新采用薄膜气动驱动技术,结合主-被动混合驱动设计,实现轻量化(整机仅27.2克)与高运动性能的平衡。通过热塑打印一体化成型工艺(单体制造成本20元),在1.33Hz低频拍动下达成0.789倍体长/秒的推进速度,较同类柔性驱动方案效率提升30%。首次引入动网格动力学仿真模型,验证鱼体波动与流体耦合机理,为仿生机器人运动优化提供可量化分析路径,在海洋探测、生态监测等场景中展现低成本、高环境适应性的应用潜力。

环保建设与碳中和

基于电热氯化的废弃锂离子电池正极金属

高效回收研究

作者:王腾

指导老师:邓兵

针对传统电池回收技术能耗高、污染重、金属分离效率低的行业痛点,该项目首创电热氯化回收技术,通过精准调控反应条件(温度、时间、氯化剂配比),实现锂金属的高效选择性回收。以废塑料PVC替代传统化学试剂作为氯化剂,攻克了锂与镍钴锰等金属的分离难题:对钴酸锂电池回收率超99%(钴残留仅0.04%)、三元电池锂回收率99.3%(镍钴锰残留<0.4%),同时将废塑料转化为高纯度石墨碳材料(产率65%以上)。相较传统火法工艺能耗降低60%,较湿法工艺减少80%酸用量,首次实现“以废治废”的闭环回收模式,单吨处理成本下降40%,为动力电池回收行业提供兼具经济性与环保性的革新方案。

能源化工

基于仿生结构的全钒液流电池储能系统循环泵

优化设计研究

作者:吴逸航 池易行 郭昊琛 王洛瑜 宋致远

指导老师:谭磊

针对全钒液流电池循环泵在非标准工况下能耗高、效率低的技术痛点,该项目突破传统依赖流量调控的优化模式,首创基于座头鲸胸鳍仿生结构的分段正弦前缘设计。通过模拟鲸鳍流体特性抑制能量损耗,结合仿真与粒子图像测速(PIV)实验验证优化机理,成功将循环泵平均效率提升8%(较传统设计),且无需额外控制系统。样机实测表明,该设计在复杂工况下可显著降低系统能耗,为大规模储能电站提供低成本、高可靠性的泵体结构优化方案,单台设备年运行能耗预计减少12%以上。

人文社科

基于语言学指标的支娄迦谶译经考辨

作者:冯雨婷 林颖欣 景亿

指导老师:邱冰

针对东汉译经家支娄迦谶所译佛经真伪混杂、学界长期依赖文献学方法(主观性强、覆盖维度窄)的难题,该项目首次采用量化语言分析方法。通过提取九部争议译经的词汇、语法等五大维度特征词,结合统计模型(Kolmogorov-Smirnov距离)客观比对语言差异,验证《道行般若经》与三卷本《般舟三昧经》语言特征高度一致(符合学界共识),其余七部译经存在显著偏离。为汉语史研究筛选出可信支谶译经语料,建立的量化分析路径为佛经文献辨伪提供了更丰富的视角。

四十三载

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