Приложения

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...

В условиях ускорения индустриализации и непрерывного роста выбросов загрязняющих веществ органические сточные воды представляют серьёзную угрозу для экосистем и здоровья человека. Статистика показывает, что потребление энергии на очистку промышленных сточных вод составляет 28% от мирового потребления энергии на очистку воды. Однако традиционная технология Фентона страдает от дезактивации катализатора, что приводит к низкой эффективности очистки. Металлические катализаторы в современных процессах окисления сталкиваются с общими узкими местами: окислительно-восстановительный цикл не может эффективно поддерживаться, пути переноса электронов ограничены, а традиционные методы подготовки основаны на высоких температурах и давлении, что обеспечивает выход продукта всего 11–15%. Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа из Даляньский технологический университет Разработан нанокатализатор Cu-C путем направленного связывания коммерческой целлюлозы с ионами меди методом влажной химической гальванической замены. Кроме того, была разработана новая система деградации, включающая двухканальный каталитический механизм (радикальный путь + прямой перенос электронов) и широкая адаптируемость к pH. Материал обеспечил разложение тетрациклина на 65% в течение 5 минут (по сравнению с

Расширяя границы биопечати с помощью CIQTEK SEM В Институте интеллектуальной медицины и биомедицинской инженерии Университета Нинбо исследователи решают реальные медицинские задачи, объединяя материаловедение, биологию, медицину, информационные технологии и инженерию. Институт быстро стал центром инноваций в области носимых устройств и дистанционного здравоохранения, передовой медицинской визуализации и интеллектуального анализа, стремясь превратить лабораторные достижения в реальные клинические достижения. Недавно доктор Лей Шао, исполнительный заместитель декана Института, поделился основными моментами своего исследовательского пути и рассказал о том, как Передовой SEM от CIQTEK подпитывает открытия своей команды. CIQTEK SEM в Институте интеллектуальной медицины и биомедицинской инженерии Университета Нинбо Печать будущего: от миниатюрных сердец до сосудистых сетей С 2016 года доктор Шао является пионером биопроизводство и 3D-биопечать , с целью создания живых, функциональных тканей вне человеческого тела. Работа его команды охватывает Миниатюрные сердца, напечатанные на 3D-принтере до сложных васкуляризированных структур, имеющих применение в скрининге лекарственных препаратов, моделировании заболеваний и регенеративной медицине. Миниатюрное сердце, напечатанное на 3D-принтере Благодаря финансированию Национального фонда естественных наук Китая и местных исследовательских агентств его лаборатория осуществила несколько прорывов: Стратегии умной биопечати : Использование эффектов намотки жидкостного каната с коаксиальной биопечатью для изготовления микроволокон с контролируемой морфологией, позволяющих создавать сосудистые органоиды. Криоконсервируемые клеточные микроволокна : Разработка стандартизированных, масштабируемых и криоконсервируемых клеточных микроволокон с помощью коаксиальной биопечати с высоким потенциалом для 3D-культивирования клеток, изготовления органоидов, скрининга лекарственных препаратов и трансплантации. Жертвенные биочернила : Печать мезоскопических пористых сетей с использованием жертвенных микрогелевых биочернил, создание питательных путей для эффективной доставки кислорода/питательных веществ. Сложные сосудистые системы : Создание сложных сосудистых сетей с помощью коаксиальной биопечати с одновременным стимулированием отложения эндотелиальных клеток in situ, решение проблем васкуляризации сложных структур. Анизотропные ткани : Создание анизотропных тканей с использованием биочернил, ориентированных на сдвиг, и методов печати с предварительным сдвигом. Конструкции с высокой плотностью клеток : Предлагается оригинальная технология печати с использованием жидкостно-частичной поддерживающей ванны для биочернил с высокой плотностью клеток, позволяющая получать реалистичные биоактивные ткани и одновременно преодолевать давний компромисс между пригодностью к печати и жизнеспособностью клеток в биопечати на основе экструзии. Эти достижения прокладывают путь к созданию функциональных трансплантируемых тканей и, возможно, даже ...

Недавно группа под руководством Ван Хаомина из Шанхайского института микросистем и информационных технологий Китайской академии наук достигла значительного прогресса в изучении магнетизма зигзагообразных графеновых нанолент (zGNR) с использованием CIQTEK Сканирующий азотно-вакансионный микроскоп (СНВМ) . Опираясь на предыдущие исследования, группа исследователей предварительно протравила гексагональный нитрид бора (hBN) металлическими частицами для создания ориентированных атомных канавок и использовала метод каталитического химического осаждения из газовой фазы (CVD) для контролируемого приготовления хиральных графеновых нанолент в канавках, получив образцы zGNR шириной ~9 нм, встроенные в решетку hBN. Объединив измерения методом SNVM и магнитного переноса, группа экспериментально подтвердила наличие собственного магнетизма. Это новаторское открытие закладывает прочную основу для разработки устройств спиновой электроники на основе графена. Результаты исследования под названием «Характеристики магнетизма зигзагообразных графеновых нанолент, встроенных в гексагональную решетку нитрида бора», были опубликованы в престижном академическом журнале. «Природные материалы». Графен, как уникальный двумерный материал, проявляет магнитные свойства p-орбитальных электронов, которые принципиально отличаются от локализованных магнитных свойств d/f-орбитальных электронов в традиционных магнитных материалах, открывая новые направления исследований для изучения чистого углеродного магнетизма. Зигзагообразные графеновые наноленты (zGNR), потенциально обладающие уникальными магнитными электронными состояниями вблизи уровня Ферми, считаются обладающими большим потенциалом в области устройств спиновой электроники. Однако обнаружение магнетизма zGNR методами электрического транспорта сталкивается с множеством проблем. Например, наноленты, собранные снизу вверх, часто слишком коротки для надежного изготовления устройств. Кроме того, высокая химическая активность краев zGNR может привести к нестабильности или неравномерному легированию. Более того, в более узких zGNR сильная антиферромагнитная связь краевых состояний может затруднить электрическое обнаружение их магнитных сигналов. Эти факторы затрудняют прямое обнаружение магнетизма zGNR. ZGNR, встроенные в решетку hBN, демонстрируют более высокую стабильность краев и обладают собственным электрическим полем, что создает идеальные условия для обнаружения магнетизма zGNR. В исследовании группа использовала CIQTEK SNVM при комнатной температуре наблюдать магнитные сигналы zGNR непосредственно при комнатной температуре. Рисунок 1: Магнитное измерение zGNR, встроенных в гексагональную решетку нитрида бора, с использованием Сканирование Микроскоп с азотными вакансиями При измерениях электрического транспорта изготовленные zGNR-транзисторы шириной приблизительно 9 нм продемонстрировали высокую проводимость и баллистические транспортные характеристики. Под воздействием магнитного поля устройство демонстрировало значительное а...