التطبيقات

في السنوات الأخيرة، حظيت الصناعات المتعلقة بالطاقة الهيدروجينية واحتجاز الكربون واستخدامه باهتمام وتطوير واسع النطاق، وخاصة الصناعات المتعلقة بتخزين الهيدروجين واحتجاز ثاني أكسيد الكربون وتحويله  واستخدامه. يعد البحث عن H 2 و CO 2 ومواد تخزين وفصل الغاز الأخرى هو المفتاح لتعزيز تطوير الصناعات ذات الصلة.   في الآونة الأخيرة، قامت مجموعة البروفيسور تشنغ شينغ شينغ في جامعة شاندونغ بتصنيع ايروجيل كربون السليلوز ذو الكتلة الحيوية مع بنية شبكة ثلاثية الأبعاد من Tetragonum officinale (TO) وعززت أداء تخزين الطاقة لإيروجيل الكربون مع تنشيط KOH. يتميز ايروجيل الكربون السليلوز بـ يتميز بخفة وزنه (3.65 مجم/سم 3 )، ومقاومته الفائقة للماء، ومساحة سطحه النوعية الكبيرة (1840 سم 2 /جم). نظرًا لحجم المسام الصغيرة الممتاز والمجموعات الوظيفية الوفيرة، يمكن استخدام ايروجيل الكربون TO كمادة ماصة متعددة الوظائف في تطبيقات مختلفة. تمتلك المادة قدرة تخزين هيدروجين بنسبة 0.6% بالوزن، وقدرة امتصاص ثاني أكسيد الكربون 16 مليمول/جم  ، و123.31 مجم/جم زيلين، و124.57 مجم/جم ثنائي كلورو البنزين قدرة امتزاز في درجة حرارة الغرفة. تعتبر الأيروجيلات الكربونية السليلوزية منخفضة التكلفة والصديقة للبيئة ومتعددة الوظائف واعدة لتطبيقات مختلفة مثل تخزين الهيدروجين وعزل الكربون وإزالة الديوكسين. توفر الدراسة نهجا جديدا وفعالا للتصميم المستدام وتصنيع مواد الكربون الوظيفية عالية الأداء من موارد الكتلة الحيوية المتجددة، والتي يمكن استخدامها على نطاق واسع في صناعات تخزين الطاقة وحماية البيئة. تحمل الدراسة عنوان "الهوائيات الكربونية متعددة الوظائف من التيفا أورينتاليس لتطبيقات الامتزاز: تخزين الهيدروجين، واحتجاز ثاني أكسيد الكربون ،  وإزالة المركبات العضوية المتطايرة". إزالة" تم نشره في مجلة الطاقة.     تم استخدام خط إنتاج CIQTEK EASY-V في الدراسة.       رسم توضيحي تخطيطي لإجراءات تصنيع أيروجيل الكربون السليلوز.     بالإضافة إلى ذلك، في اتجاه أبحاث مواد فصل الغاز، نجحت مجموعة البروفيسور رين شيو شيو في جامعة تشانغتشو في إعداد أغشية مركبة لفصل H 2  عن طريق تطعيم ثنائي كبريتيد الموليبدينوم ثنائي الأبعاد (MoS 2 )، وهو فريد من نوعه لـ H 2 ، في شبكات السيليكا العضوية الصغيرة التي يسهل اختراقها والمشتقة من إيثان 1،2 مكرر (ثلاثي إيثوكسيسيليل) (BTESE) باستخدام طريقة sol-gel. تم نشر نتائج البحث في مجلة أبحاث الكيمياء الصناعية والهندسية تحت عنوان "صفائح نانوية Laminar MoS 2  مدمجة في أغشية السيليكا العضوية لفصل H 2 بكفاءة  . نظرًا لإمكاناتها المعاكسة، فإن BTESE sols المتولدة من تفاعل بلمرة التحلل المائي و شكلت صفائح MoS 2  النانوية سطحًا مستمرًا بدون عيوب حدودية صفائحية. مع زيادة محتوى MoS 2  ، أظهرت نفاذية H 2  لأغشية BTESE اتجاهًا متزايدًا بشكل عام في حدود 1.85 ~ 2.89 × 10 -7  مول · م -2  ثانية - 1  Pa -1  (552 ~ 864 GPU)، والذي كان أعلى من نفاذية H 2 الأصلية  للغشاء BTESE (491 GPU). بالإضافة إلى ذلك، فإن انتقائية H 2 / N 2 للغشاء MoS 2 / BTESE  الأمثل عند كانت 100 درجة مئوية 129، وهي أعلى بكثير من غشاء BTESE الأصلي البالغ 17. ويعزى ذلك إلى التأثير التآزري لأوراق النانو BTESE وMoS 2.  من خلال اختبارات متساوي الحرارة الامتزاز ومعاملات الانتشار وحسابات الطاقة، وجد أن دمج زاد MoS 2 غير الم...

لعدة قرون، ظلت البشرية تستكشف المغناطيسية والظواهر المرتبطة بها دون توقف. في الأيام الأولى للكهرومغناطيسية وميكانيكا الكم، كان من الصعب على البشر أن يتخيلوا انجذاب المغناطيس للحديد، وقدرة الطيور أو الأسماك أو الحشرات على التنقل بين وجهات تبعد عن بعضها آلاف الأميال - وهي ظواهر مذهلة ومثيرة للاهتمام بنفس القدر. أصل مغناطيسي. تنشأ هذه الخصائص المغناطيسية من الشحنات المتحركة ودوران الجسيمات الأولية، والتي تكون سائدة مثل الإلكترونات.    أصبحت المواد المغناطيسية ثنائية الأبعاد نقطة بحثية ذات أهمية كبيرة، وهي تفتح اتجاهات جديدة لتطوير أجهزة الإلكترونيات السبينية، التي لها تطبيقات مهمة في الأجهزة الإلكترونية الضوئية الجديدة وأجهزة الإلكترونيات السبينية. ومؤخرًا، أطلقت رسائل الفيزياء 2021، العدد 12، أيضًا ميزة خاصة حول المواد المغناطيسية ثنائية الأبعاد، تصف تقدم المواد المغناطيسية ثنائية الأبعاد من الناحية النظرية والتجارب من وجهات نظر مختلفة.    يمكن لمادة مغناطيسية ثنائية الأبعاد لا يزيد سمكها عن بضع ذرات أن توفر الركيزة لإلكترونيات السيليكون الصغيرة جدًا. تتكون هذه المادة المذهلة من أزواج من الطبقات الرقيقة جدًا التي يتم تكديسها معًا بواسطة قوى فان دير فالس، أي القوى بين الجزيئات، بينما ترتبط الذرات الموجودة داخل الطبقات بروابط كيميائية. على الرغم من أنه سميك ذريًا فقط، إلا أنه لا يزال يحتفظ بالخصائص الفيزيائية والكيميائية من حيث المغناطيسية والكهرباء والميكانيكا والبصريات.     المواد المغناطيسية ثنائية الأبعاد الصورة المشار إليها من https://phys.org/news/2018-10-flexy-flat-functional-magnets.html   لاستخدام تشبيه مثير للاهتمام، كل إلكترون في مادة مغناطيسية ثنائية الأبعاد يشبه بوصلة صغيرة ذات قطبين شمالي وجنوبي، واتجاه "إبر البوصلة" هذه يحدد شدة المغنطة. عندما تتم محاذاة "إبر البوصلة" المتناهية الصغر هذه تلقائيًا، يشكل التسلسل المغناطيسي المرحلة الأساسية للمادة، مما يسمح بتحضير العديد من الأجهزة الوظيفية، مثل المولدات والمحركات، والذكريات المقاومة المغناطيسية، والحواجز البصرية. هذه الخاصية المذهلة جعلت المواد المغناطيسية ثنائية الأبعاد ساخنة أيضًا. على الرغم من أن عمليات تصنيع الدوائر المتكاملة آخذة في التحسن الآن، إلا أنها مقيدة بالفعل بالتأثيرات الكمومية مع تقلص الأجهزة. واجهت صناعة الإلكترونيات الدقيقة اختناقات مثل انخفاض الموثوقية وارتفاع استهلاك الطاقة، كما واجه قانون مور الذي استمر لما يقرب من 50 عامًا صعوبات أيضًا (قانون مور: يتضاعف عدد الترانزستورات التي يمكن استيعابها في دائرة متكاملة في حوالي 50 عامًا) كل 18 شهرًا). إذا أمكن استخدام المواد المغناطيسية ثنائية الأبعاد في المستقبل في مجال أجهزة الاستشعار المغناطيسية والذاكرة العشوائية وغيرها من أجهزة الإلكترونيات الدورانية الجديدة، فقد يكون من الممكن كسر عنق الزجاجة في أداء الدوائر المتكاملة.    نحن نعلم بالفعل أن بلورات فان دير فال المغناطيسية تحمل تأثيرات كهرومغناطيسية خاصة، وبالتالي فإن الدراسات المغناطيسية الكمية تعد خطوة أساسية في البحث عن المواد المغناطيسية ثنائية الأبعاد. ومع ذلك، لا تزال الدراسات التجريبية الكمية حول الاستجابة المغناطيسية لمثل هذه المغناطيسات على المستوى النانوي غير متوفرة إلى حد كبير. أبلغت بعض الدراسات الحالية عن تحقيق اكتشاف المغناطيسية البلورية على مقياس الميكرون، لكن هذه التقنيات لا توفر حتى الآن معلومات كمية حول المغنطة ...

ما هي المواد المضادة للمغناطيسية؟   الشكل 1: ترتيب العزم المغناطيسي في المغناطيسات المضادة   خصائص الحديد الشائعة هي المغناطيسية الحديدية، والكهرباء الحديدية، والمرونة الحديدية. تسمى المواد التي تحتوي على خواص حديدية أو أكثر في نفس الوقت بالمواد متعددة الحديد. عادةً ما تتمتع المواد الحديدية المتعددة بخصائص اقتران حديدية قوية، أي أن خاصية حديد واحدة للمادة يمكن أن تعدل خاصية حديد أخرى، مثل استخدام مجال كهربائي مطبق لتعديل الخواص الكهروضوئية للمادة وبالتالي التأثير على الخواص المغناطيسية الحديدية للمادة. ومن المتوقع أن تكون هذه المواد متعددة الحديد هي الجيل القادم من أجهزة الدوران الإلكترونية. من بينها، تمت دراسة المواد المضادة للمغناطيسية على نطاق واسع لأنها تظهر متانة جيدة للمجال المغناطيسي المطبق.   المغناطيسية المضادة هي خاصية مغناطيسية لمادة يتم فيها ترتيب اللحظات المغناطيسية بترتيب متدرج مضاد للتوازي ولا تظهر عزمًا مغناطيسيًا صافيًا مجهريًا. تسمى هذه الحالة المرتبة مغناطيسيًا بالمغناطيسية المضادة. داخل المادة المضادة للمغناطيسية الحديدية، تميل دوران إلكترونات التكافؤ المجاورة إلى أن تكون في اتجاهين متعاكسين ولا يتم إنشاء أي مجال مغناطيسي. المواد المضادة للمغناطيسية غير شائعة نسبيًا، ومعظمها لا يوجد إلا في درجات حرارة منخفضة، مثل أكسيد الحديدوز، وسبائك الحديد والمنغنيز، وسبائك النيكل، وسبائك الأرض النادرة، والبوريدات الأرضية النادرة، وما إلى ذلك. ومع ذلك، هناك أيضًا مواد مضادة للمغناطيسية في درجة حرارة الغرفة، مثل BiFeO3، والذي يخضع حاليًا لأبحاث ساخنة.   آفاق تطبيق المواد المضادة للمغناطيسية تعود معرفة المغناطيسية الحديدية المضادة بشكل أساسي إلى تطور تقنية تشتت النيوترونات حتى نتمكن من "رؤية" ترتيب السبينات في المواد وبالتالي تأكيد وجود المغناطيسية الحديدية المضادة. ربما ألهمت جائزة نوبل في الفيزياء الباحثين للتركيز على المواد المضادة للمغناطيسية، وتم استكشاف قيمة المغناطيسية الحديدية المضادة تدريجيًا.   المواد المغناطيسية المضادة هي أقل عرضة للتأين وتداخل المجال المغناطيسي ولها ترددات ذاتية وترددات انتقالية للحالة أعلى بعدة مرات من المواد المغناطيسية المغناطيسية النموذجية. يمكن ملاحظة الترتيب المغناطيسي المضاد في أشباه الموصلات بسهولة أكبر من الترتيب المغناطيسي المغناطيسي. هذه المزايا تجعل المواد المضادة للمغناطيسية مادة جذابة للإلكترونيات السبينية.   يستخدم الجيل الجديد من ذاكرة الوصول العشوائي المغناطيسي الأساليب الكهربائية لكتابة وقراءة المعلومات إلى المغناطيسات الحديدية، مما قد يقلل من مناعة المغناطيسات الحديدية ولا يفضي إلى تخزين مستقر للبيانات، ويمكن أن تكون المجالات الضالة للمواد المغناطيسية الحديدية عقبة كبيرة أمام التكامل العالي ذكريات. في المقابل، فإن المغناطيسات المضادة لها مغنطة صافية صفر، ولا تولد مجالات ضائعة، وغير حساسة للمجالات الخارجية. لذلك، فإن الذاكرة المبنية على المغناطيس الحديدي المضاد تحل مشكلة الذاكرة المغناطيسية بشكل مثالي وتصبح مادة ذاكرة محتملة جذابة للغاية.     الشكل 2: ذاكرة الوصول العشوائي المغناطيسية (صورة من الإنترنت)   مراقبة المجالات المغناطيسية المضادة لا يمكن فصل دراسة المجالات المغناطيسية المضادة عن تقنيات المراقبة. الوسائل الشائعة لمراقبة المجالات المغناطيسية هي الفحص المجهري للقوة المغناطيسية (MFM)، والذي يستخدم طرف إبرة مغناطيسية لتسجيل قوة المجال المغناطيسي...

في يناير 2022، حقق نظام القياس اللاحق CatLiD-I 675 المقدم من CIQTEK-QOILTECH عملية ناجحة في حقل الغاز Linxingzhong الواقع في الموقع الانتقالي بين منحدر Yishaan ومنطقة طيات الانحناء Jinxi في Ordos الحوض، وهو ما تعترف به الأطراف ذات العلاقة جيداً. تتكون الصخور في الجزء العلوي والسفلي من التماس للطبقة المستهدفة من هذا البئر بشكل أساسي من الحجر الطيني والحجر الطيني الكربوني. يتم دفن طبقة الفحم على عمق كبير، وتتوفر بيانات مرجعية أقل في الآبار المحيطة. قسم التماس الفحم عرضة لانهيار الجدار وتسرب الآبار، والحفر العالق في قاع البئر، والحفر المدفون، وغيرها من الحوادث المعقدة. علاوة على ذلك، فإن تعديل ميل البئر كبير بسبب تقدم الهبوط. تم التقاط البتة القريبة CIQTEK-QOILTECH CatLiD-I 675 من ارتفاع 2208 مترًا وتطابق منحنى إعادة الاختبار مع الأجهزة العلوية، مما يوفر بيانات للتوجيه لإعطاء نقطة هبوط دقيقة.     عند الهبوط، بسبب تقدم طبقة الفحم، يتجه المسار إلى أسفل طبقة الفحم، ويقيس منحنى جاما للجزء القريب نمط المنحنى الكامل لطبقة الفحم من الأعلى إلى الأسفل، مما يوفر أساسًا للحكم على موضع مسار البئر داخل طبقة الفحم لاحقًا. يكون تغير منحنى جاما للقمة القريبة أثناء الحفر واضحًا بدقة عالية ويحكم بدقة الموضع داخل وخارج طبقة الفحم وداخل طبقة الفحم. إن التغيير الدقيق لقيمة الشوائب في طبقة الفحم يمكن أن يحدد بشكل فعال موقع المسار، مما يحسن معدل مواجهة الحفر ونعومة مسار البئر.     قسم الخدمة لهذا البئر هو 2208-3208 م، مع لقطات تراكمية 1000 م ومعدل لقاء الحفر 91.7٪؛ رحلة للحفر حتى عمق الاكتمال، مع زمن تراكمي لقاع البئر يبلغ 168 ساعة، و53.5 ساعة من الحفر النقي، ومتوسط ​​سرعة حفر ميكانيكية تبلغ 18.69 م/ساعة، مما يقصر دورة الحفر بشكل كبير! عملت طواقم CIQTEK-QOILTECH في الموقع والفرق ذات الصلة معًا لتقصير دورة الحفر، وزيادة معدل لقاء الحفر، وتقليل المخاطر، وحصلت أخيرًا على إشادة كبيرة من الجميع! يعد نظام القياس