Приложения

Недавнее исследование, проведенное командой профессора Яо Сяо из Вэньчжоуского университета, раскрывает, как реконструкция поверхности в сочетании с инженерией объемных дефектов может преодолеть ряд давних ограничений стабильности натрий-слоистых оксидных катодов. Используя комбинацию теоретических расчетов, синхротронной рентгеновской абсорбционной спектроскопии, резонансного неупругого рассеяния рентгеновских лучей, просвечивающей электронной микроскопии с коррекцией сферических аберраций, операндо-электрохимической масс-спектрометрии и сканирующей электронной микроскопии, исследователи продемонстрировали, что регулирование объемных дефектов с помощью иттрия (Y) и прочный реконструированный поверхностный слой могут работать вместе для стабилизации как объемной, так и межфазной химии. Эта стратегия подавляет чрезмерное окисление решетчатого кислорода и образование O-O димеров, улучшает транспорт ионов натрия, снижает растворение переходных металлов, снимает напряжение в решетке и повышает обратимость кислородно-редокс процессов. Результатом является значительное улучшение кинетики реакций, циклической стабильности и электрохимических характеристик в высоковольтных натрий-слоистых оксидных катодах. Работа под названием «Реконструкция поверхности в сочетании с инженерией объемных дефектов как способ выхода за рамки традиционной химической модуляции для натрий-слоистых оксидных катодов», была опубликована в журнале Advanced Materials в 2026 году. Почему натрий-слоистые оксидные катоды нуждаются в лучшей стабилизации Двойные цели по снижению затрат и продлению срока службы продолжают стимулировать развитие систем накопления энергии. Натрий-ионные аккумуляторы привлекают все больше внимания, поскольку ресурсы натрия обильны и относительно недороги. Их механизм работы также схож с литий-ионными аккумуляторами, что делает их перспективным направлением для крупномасштабного хранения энергии. Среди материалов-кандидатов для катодов слоистые оксиды переходных металлов с общей формулой O3-тип NaTMO2 особенно привлекательны из-за их относительно высокой теоретической емкости, простоты синтеза и относительно высокой насыпной плотности. Однако глубокое десодирование при высоком напряжении вызывает ряд структурных и межфазных проблем. К ним могут относиться фазовые переходы, миграция переходных металлов, потеря решетчатого кислорода и межфазные побочные реакции. В совокупности эти процессы могут привести к структурному разрушению, снижению емкости, растрескиванию частиц и их распылению. Традиционные стратегии, такие как нанесение поверхностных покрытий, легирование объема и регулирование кислородных вакансий, могут улучшить определенные аспекты поведения объема, поверхности или межфазной границы, но оптимизировать все три параметра одновременно остается сложной задачей. Для решения этих проблем команда профессора Яо Сяо из Вэньчжоуского университета провела углубленное исследование с использованием сканирующей электронной микроскопии CIQTEK в рамках многомасшт...

Понимание образования радикальных промежуточных соединений имеет ключевое значение для контроля скорости и селективности электрохимических реакций. Эти короткоживущие частицы на границе раздела электродов определяют результаты, и полагаться исключительно на конечные продукты может привести к умозрительным механизмам. operando EPR с использованием Настольный компьютер CIQTEK EPR200M Исследователи могут напрямую улавливать радикалы in situ, составляя карты последовательности их образования и структурных характеристик для получения надежных доказательств механизма их действия. Недавнее сотрудничество между Пекинским технологическим университетом (Сунь Цзайчэн / Лю Ичан), Университетом Цинхуа (Ян Хайцзюнь) и Уханьским университетом (Лэй Айвэнь) представило новый Электролитическая ячейка, напечатанная на 3D-принтере специально разработан для ЭПР на месте Изготовленная с использованием высокоточной цифровой обработки света (DLP), эта плоская ячейка обеспечивает воспроизводимую интеграцию с электрохимическими системами. Результаты их исследований опубликованы в [ссылка на статью]. Журнал химической инженерии под заголовком Специализированная электролитическая ячейка для ЭПР-тестов в режиме реального времени: выявление образования и точных структур амино- и фенольных радикалов. продемонстрировать способность данного рабочего процесса выявлять радикальные структуры в типичных реакциях. Методологический прорыв: плоская электролитическая ячейка, напечатанная на 3D-принтере, для воспроизводимой ЭПР в режиме реального времени. Растворители с высокой диэлектрической проницаемостью, обычно используемые в электрохимических ячейках, снижают ЭПР-отношение сигнал/шум что затрудняет обнаружение радикалов. Плоская конструкция ячейки снижает диэлектрические потери и повышает добротность резонатора, улучшая его характеристики. operando EPR производительность. Помимо физических принципов, конструкция ячейки разработана с учетом воспроизводимости. Благодаря использованию технологии 3D-печати DLP, каналы для электродов, позиционирующие структуры и защита от короткого замыкания фиксируются в процессе изготовления. Это исключает ручную регулировку, снижает сопротивление системы и улучшает качество сигнала, сохраняя при этом механическую прочность, совместимость с растворителями и экономичность. Этот подход трансформирует operando EPR в рабочий процесс «стандартизированный структурный компонент + воспроизводимая процедура» , что обеспечивает воспроизводимость результатов между различными командами и системами, а также позволяет проводить механистическое сравнение. Временные данные позволяют отследить образование радикалов в связи C–N-связывания. ЭПР на месте Использование метода получения данных с временным разрешением позволяет картировать радикалы в реальном времени, показывая, какие виды появляются первыми и как они эволюционируют. Это обеспечивает воспроизводимую цепочку доказательств на промежуточном уровне, выводя механистическое понимание за рамки выводов, основанных ...

При поддержке Сканирующая NV-микроскопия CIQTEK (SNVM) Исследователи из Университета Цинхуа непосредственно визуализировали наноразмерные спиновые циклоидные структуры в мультиферроике BiFeO₃. Эта работа опубликована в [ссылка на статью]. Передовые функциональные материалы Эта работа предоставляет недостающие микроскопические доказательства, связывающие симметрию кристалла, магнитную структуру и анизотропный перенос магнонов, подчеркивая роль SNVM как решающего инструмента для исследований в области магноники и маломощной спинтроники. Изучение Использовался сканирующий зондовый микроскоп CIQTEK NV (SNVM). Область исследования: перенос магнонов в мультиферроидных оксидах Спиновые токи, опосредованные магнонами, могут распространяться в магнитно-упорядоченных изоляторах с практически нулевым рассеянием энергии, что делает их весьма привлекательными для спинтронных устройств следующего поколения с низким энергопотреблением. В мультиферроидных материалах, таких как BiFeO₃, связь между ферроэлектрическим и антиферромагнитным порядками позволяет управлять магнонами с помощью электрического поля, что является давней целью спинтроники. Несмотря на эти многообещающие результаты, микроскопическое происхождение слабо анизотропного переноса магнонов в ромбоэдрической фазе BiFeO₃, обычно называемой R-BFO, остается невыясненным. Для решения этой задачи необходима прямая характеризация наноразмерных магнитных структур в реальном пространстве, что долгое время было недоступно с использованием традиционных методов. Техническое препятствие: отсутствие прямых доказательств магнитной структуры. Теоретические исследования предсказали, что R-BFO обладает циклоидальной спиновой структурой, которая играет решающую роль в подавлении сильной анизотропии при транспорте магнонов. Однако экспериментальное подтверждение этому пока отсутствует. Традиционные методы характеризации, такие как рентгеновский магнитный линейный дихроизм, предоставляют пространственно усредненную магнитную информацию и не позволяют различать спиновые текстуры на наноразмерном уровне. В результате логическая связь между симметрией кристалла, магнитной структурой и переносом магнонов остается неполной из-за отсутствия прямой микроскопической магнитной визуализации. CIQTEK SNVM Подход: Прямая магнитно-резонансная томография в наномасштабе Сканирующая NV-микроскопия CIQTEK (SNVM) Эти ограничения преодолеваются за счет сочетания пространственного разрешения на нанометровом уровне с чувствительностью к магнитному полю на уровне электронного спина. Это позволяет проводить неинвазивную количественную визуализацию локальных магнитных полей, создаваемых сложными спиновыми текстурами внутри функциональных материалов. В данной работе исследовательские группы под руководством профессора И Ди из Государственной ключевой лаборатории новых керамических материалов и профессора Нань Тяньсяна из Школы интегральных схем Университета Цинхуа использовали... CIQTEK SNVM магнитная визуализация для непосредственного исследов...

Термоядерный синтез считается ключевым источником энергии будущего благодаря своей высокой эффективности и чистоте выработки энергии. В термоядерных реакторах широко используются системы водяного охлаждения, поскольку они технически совершенны, экономичны и обладают превосходной охлаждающей способностью. Однако остаётся серьёзная проблема: вода и пар под воздействием высокой температуры и давления вызывают сильную коррозию конструкционных материалов. Хотя эта проблема изучалась в реакторах деления, условия термоядерного синтеза гораздо сложнее. Уникальные высокоинтенсивные, неравномерно распределённые магнитные поля в термоядерных установках взаимодействуют с процессами коррозии, создавая новые технические проблемы, требующие детального исследования. Чтобы решить эту проблему, команда доцента Пэн Лея из Китайского университета науки и технологий провела углубленное исследование с использованием CIQTEK сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) и двухлучевой электронный микроскоп Они построили установки для изучения паровой коррозии в магнитном поле и высокотемпературной водной коррозии. Методы SEM, EBSD и FIB Они проанализировали оксидные пленки, образовавшиеся на стали CLF-1 после 0–300 часов паровой коррозии при 400 °C в магнитных полях 0 Тл, 0,28 Тл и 0,46 Тл, а также после 1000 часов высокотемпературной водной коррозии при 300 °C. В исследовании использовались СЭМ сверхвысокого разрешения с полевой эмиссией CIQTEK SEM5000X и FIB-SEM DB500 Исследование показало, что оксидные плёнки образуют многослойную структуру с внутренним слоем, богатым хромом, и внешним слоем, богатым железом. Формирование плёнки происходит в пять стадий: образование первичных оксидных частиц, затем хлопьевидных структур, формирование плотного слоя, рост шпинельных структур на плотном слое и, наконец, растрескивание шпинели с образованием слоистых оксидов. Присутствие магнитного поля значительно ускоряет коррозию, способствует превращению внешнего магнетита (Fe₃O₄) в гематит (Fe₂O₃) и усиливает образование слоистых оксидов. Работа опубликована в журнале Наука о коррозии , а журнал высшего уровня в области коррозии и деградации материалов под названием: " Влияние магнитного поля на поведение ферритно-мартенситной стали с пониженной активацией при высокотемпературной паровой коррозии. " Характеристика поверхностной оксидной пленки В условиях высокотемпературного пара (ВТСП) поверхности стали CLF-1 демонстрируют различные состояния коррозии с течением времени. На полированных поверхностях ранняя стадия окисления (60 ч) проявляется в виде мелких дисперсных частиц. Соотношение Fe/Cr аналогично подложке, что указывает на то, что оксидный слой ещё не сформирован. К 120 ч появляются хлопьевидные оксиды. К 200 ч образуется плотный оксидный слой с новыми оксидными частицами и локальными шпинельными структурами на его поверхности. Шероховатые поверхности корродируют быстрее. Ранние хлопьевидные оксиды мельче и распределены более равномерно. К 200 часам они трансформируются в шпинельные...

В связи с быстрым развитием новых отраслей энергетики, горнодобывающей промышленности, металлургии и гальванопластики загрязнение водоемов никелем становится все более серьезной угрозой для качества окружающей среды и здоровья человека. В ходе промышленных процессов ионы никеля часто взаимодействуют с различными химическими добавками, образуя высокостабильные органические комплексы тяжелых металлов (HMC). Например, в никелевой гальванопластике цитрат (Cit) широко используется для улучшения однородности и яркости покрытия, но две карбоксильные группы в Cit легко координируются с Ni²⁺, образуя комплексы Ni–цитрат (Ni–Cit) (logβ = 6,86). Эти комплексы существенно изменяют заряд никеля, его стерическую конфигурацию, подвижность и экологические риски, в то время как их стабильность затрудняет их удаление традиционными методами осаждения или адсорбции. В настоящее время «комплексная диссоциация» считается ключевым этапом удаления ГМС. Однако традиционные методы окисления или химической обработки требуют больших затрат и сложны в эксплуатации. Поэтому многофункциональные материалы, обладающие как окислительными, так и адсорбционными свойствами, представляют собой многообещающую альтернативу. Исследователи из Университета Бэйхан под руководством профессора Сяоминя Ли и профессора Вэньхуна Фаня использовал Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) CIQTEK и спектрометр электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) провести углубленное расследование Они разработали новую стратегию с использованием модифицированного КОН Arundo donax L. Биоуголь эффективно удаляет Ni-Cit из воды. Модифицированный биоуголь не только показал высокую эффективность удаления, но и способствовал восстановлению никеля на поверхности биоугля. Исследование, озаглавленное «Удаление цитрата никеля с помощью модифицированного KOH биоугля Arundo donax L.: критическая роль стойких свободных радикалов» , недавно был опубликован в Исследование воды . Характеристика материала Биоуголь был произведен из Арундо донакс листьев, пропитанных КОН в различных массовых соотношениях. Сканирующая электронная микроскопия (рис. 1) показала: Исходный биоуголь (БУ) имел неупорядоченную стержневидную морфологию. При соотношении КОН к биомассе 1:1 (1КБК) образовалась упорядоченная пористая структура, напоминающая пчелиные соты. При соотношении 0,5:1 или 1,5:1 поры были недоразвиты или схлопнулись. Анализ БЭТ подтвердил самую высокую площадь поверхности у 1КВС (574,2 м²/г), что значительно превышает показатели других образцов. Характеристика SEM и BET предоставили четкие доказательства того, что модификация КОН значительно увеличивает пористость и площадь поверхности — ключевые факторы адсорбции и окислительно-восстановительной активности. Рисунок 1. Приготовление и характеристика биоугля, модифицированного КОН. Эффективность удаления Ni-Cit Рисунок 2. (а) Эффективность удаления общего Ni различными биоугольными источниками; (б) Изменение TOC во время обработки Ni–Cit; (c) Влияние концентрации Ni–Cit на эффективн...

Алюминиевые сплавы, ценимые за исключительное соотношение прочности и веса, являются идеальными материалами для облегчения конструкции автомобилей. Контактная точечная сварка (RSW) остаётся основным методом соединения при производстве автомобильных кузовов. Однако высокая тепло- и электропроводность алюминия в сочетании с его поверхностным оксидным слоем требуют сварочных токов, значительно превышающих токи, используемые для стали. Это ускоряет износ медных электродов, что приводит к нестабильному качеству сварки, частому техническому обслуживанию электродов и увеличению производственных затрат. Продление срока службы электрода В то время как обеспечение качества сварки стало критически важным технологическим узким местом в отрасли. Чтобы решить эту проблему, команда доктора Ян Шанлу из Шанхайского института оптики и точной механики провела углубленное исследование с использованием CIQTEK FESEM SEM5000 Они разработали инновационный электрод с выступающим кольцом и систематически исследовали влияние номера кольца (0–4) на морфологию электрода, выявив внутреннюю связь между количеством колец, дефектами кристаллов в сварном ядре и распределением тока. Результаты показывают, что увеличение количества приподнятых колец оптимизирует распределение тока, повышает эффективность подвода тепла, увеличивает сварное ядро и значительно продлевает срок службы электрода. В частности, выступающие кольца улучшают проникновение оксидного слоя, улучшая прохождение тока и одновременно снижая питтинговую коррозию. Эта инновационная конструкция электрода обеспечивает новый технический подход к снижению износа электрода и закладывает теоретическую и практическую основу для более широкого применения алюминиевых сплавов RSW в автомобильной промышленности. Исследование опубликовано в журнале Журнал технологий обработки материалов. под названием « Исследование влияния морфологии поверхности электрода на контактную точечную сварку алюминиевых сплавов. ” Прорыв в конструкции электрода с приподнятым кольцом Столкнувшись с проблемой износа электродов, команда подошла к её решению, изучив морфологию. Они вырезали от 0 до 4 концентрических выпуклых колец на торцевой поверхности обычных сферических электродов, создав новый электрод «Кольцо Ньютона» (NTR). Рисунок 1. Морфология поверхности и профиль поперечного сечения электродов, использованных в эксперименте. Анализ с помощью СЭМ выявляет дефекты кристаллов и улучшает производительность Как выпуклые кольца влияют на качество сварки? Методы CIQTEK FESEM SEM5000 и EBSD Группа учёных подробно описала микроструктуру сварных ядер. Они обнаружили, что выступающие кольца прокалывают слой оксида алюминия во время сварки, оптимизируя распределение тока, влияя на подвод тепла и способствуя росту ядра. Что ещё более важно, механическое взаимодействие выступающих колец с расплавленным металлом значительно увеличивает плотность кристаллических дефектов, таких как геометрически необходимые дислокации (ГНД) и малоугловые границы зёрен (МУГ), вн...

Твердотельные литий-металлические аккумуляторы (ТЛМА) широко признаны источником энергии нового поколения для электромобилей и крупномасштабных накопителей энергии, обеспечивая высокую плотность энергии и превосходную безопасность. Однако их коммерциализация долгое время сдерживалась низкой ионной проводимостью твёрдых электролитов и слабой стабильностью интерфейса «твёрдое тело – твёрдое тело» между электродами и электролитами. Несмотря на значительный прогресс в повышении ионной проводимости, разрушение интерфейса при высокой плотности тока или низких температурах остаётся серьёзным препятствием. Исследовательская группа под руководством профессора Фэйю Канга, профессора Яньбина Хэ, доцента Вэй Люй и доцента Тинчжэна Хоу из Института исследования материалов Международной аспирантуры Цинхуа в Шэньчжэне (SIGS) в сотрудничестве с профессором Цюаньхуном Яном из Тяньцзиньского университета предложила Новая концепция конструкции пластичного твердоэлектролитного интерфейса (SEI) чтобы решить эту проблему. Их исследование, озаглавленное «Пластичный твердоэлектролитный интерфазный слой для твердотельных аккумуляторов» , недавно был опубликован в Природа . CIQTEK FE-SEM обеспечивает высокоточную характеристику интерфейса В этом исследовании исследовательская группа использовала Сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией CIQTEK ( SEM4000X ) для микроструктурная характеристика твердо-твердого интерфейса. FE-SEM от CIQTEK обеспечил высокое разрешение изображения и превосходный контраст поверхности , что позволяет исследователям точно наблюдать эволюцию морфологии и целостность интерфейса во время электрохимического циклирования. Ковкий SEI: новый путь за пределами «только прочности» Парадигма Традиционные SEI с высоким содержанием неорганических компонентов, несмотря на механическую жесткость, склонны к хрупкому разрушению при циклировании, что приводит к росту литиевых дендритов и ухудшению межфазной кинетики. Команда из Цинхуа отошла от парадигмы «только прочность», сделав упор на «пластичность» как на ключевой критерий проектирования материалов SEI. Используя отношение Пью (B/G ≥ 1,75) в качестве индикатора пластичности и скрининг с помощью искусственного интеллекта, они определили сульфид серебра (Ag₂S) и фторид серебра (AgF) как перспективные неорганические компоненты с превосходной деформируемостью и низкими барьерами диффузии ионов лития. Основываясь на этой концепции, исследователи разработали органо-неорганический композитный твердый электролит, содержащий добавки AgNO₃ и наполнители Ag/LLZTO (Li₆.₇₅La₃Zr₁.₅Ta₀.₅O₁₂). В процессе работы аккумулятора реакция замещения in situ преобразовала хрупкие компоненты SEI Li₂S/LiF в пластичные слои Ag₂S/AgF, формируя градиентную структуру SEI «мягкая снаружи, прочная внутри». Такая многослойная конструкция эффективно рассеивает межфазные напряжения, сохраняет структурную целостность в жестких условиях и способствует равномерному осаждению лития. Рисунок 1. Схематическая иллюстрация экранирования комп...

Недавно Нобелевская премия по химии за 2025 год была присуждена Сусуму Китагаве, Ричарду Робсону и Омару Яги в знак признания «их разработки металл-органических каркасов (МОК)». Три лауреата создали молекулярные структуры с огромным внутренним пространством, позволяющим газам и другим химическим веществам свободно проходить через них. Эти структуры, известные как металл-органические каркасы (МОК), находят применение в самых разных областях: от извлечения воды из воздуха пустынь и улавливания углекислого газа до хранения токсичных газов и катализа химических реакций. Металл-органические каркасы (МОК) представляют собой класс кристаллических пористых материалов, образованных ионами или кластерами металлов, связанными органическими лигандами (рис. 1). Их структуру можно представить как трёхмерную сеть «металлические узлы + органические линкеры», сочетающую стабильность неорганических материалов с гибкостью проектирования, характерной для органической химии. Эта универсальная конструкция позволяет создавать МОК практически из любого металла периодической таблицы и широкого спектра лигандов, таких как карбоксилаты, имидазоляты или фосфонаты, что позволяет точно контролировать размер пор, полярность и химическую среду. Рисунок 1. Схема металл-органического каркаса С момента появления первых MOF с постоянной пористостью в 1990-х годах были разработаны тысячи структурных каркасов, включая такие классические примеры, как HKUST-1 и MIL-101. Они обладают сверхвысокой удельной площадью поверхности и объёмом пор, что обеспечивает уникальные свойства для адсорбции газов, хранения водорода, разделения, катализа и даже доставки лекарств. Некоторые гибкие MOF могут претерпевать обратимые структурные изменения под действием адсорбции или температуры, демонстрируя динамическое поведение, такое как «эффект дыхания». Благодаря своему разнообразию, настраиваемости и функционализации, MOF стали ключевой темой в исследованиях пористых материалов и обеспечивают прочную научную основу для изучения адсорбционных характеристик и методов их характеризации. Характеристика MOF Фундаментальная характеристика MOF обычно включает порошковую рентгеновскую дифракцию (PXRD) для определения кристалличности и фазовой чистоты, а также изотермы адсорбции/десорбции азота (N₂) для подтверждения структуры пор и расчета видимой площади поверхности. Другие часто используемые дополнительные методы включают: Термогравиметрический анализ (ТГА) : Оценивает термическую стабильность и в некоторых случаях может оценить объем пор. Испытания на устойчивость к воде : Оценивает структурную стабильность в воде и при различных значениях pH. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) : Измеряет размер и морфологию кристаллов и может сочетаться с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией (ЭДС) для элементного состава и распределения. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) : Анализирует общую чистоту образца и может количественно определять соотношения лигандов в MOF со смешанными лигандами...