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...