تكشف دراسة حديثة قادها فريق البروفيسور Yao Xiao في جامعة Wenzhou عن كيفية إعادة بناء السطح المدمجة مع هندسة عيوب الكتلة يمكنها التغلب على العديد من قيود الاستقرار طويلة الأمد لمهابط أكسيد الصوديوم الطبقية. باستخدام مزيج من الحسابات النظرية، ومطيافية امتصاص الأشعة السينية السنكروترونية، وتشتت الأشعة السينية غير المرن الرنيني، والمجهر الإلكتروني الماسح النافذ المصحح للانحراف الكروي، ومطيافية الكتلة الكهروكيميائية أثناء التشغيل، والمجهر الإلكتروني الماسح، أثبت الباحثون أن تنظيم عيوب الكتلة المستحث بواسطة Y وطبقة السطح المعاد بناؤها القوية يمكن أن تعملا معًا لتحقيق الاستقرار في كيمياء الكتلة والسطح البيني. تعمل هذه الاستراتيجية على قمع أكسدة أكسجين الشبكة المفرطة وتكوين ثنائيات O-O، وتحسين نقل أيونات الصوديوم، وتقليل ذوبان المعادن الانتقالية، وتخفيف إجهاد الشبكة، وتعزيز عكسية أكسدة واختزال الأكسجين. والنتيجة هي تحسن كبير في حركية التفاعل، واستقرار الدورة، والأداء الكهروكيميائي في مهابط أكسيد الصوديوم الطبقية ذات الجهد العالي. تم نشر العمل، الذي يحمل عنوان "هندسة عيوب الكتلة المدمجة مع إعادة بناء السطح تتجاوز التعديل الكيميائي التقليدي لمهابط أكسيد الصوديوم الطبقية،" في Advanced Materials في عام 2026. لماذا تحتاج مهابط أكسيد الصوديوم الطبقية إلى استقرار أفضل لا تزال الأهداف المزدوجة المتمثلة في خفض التكلفة وإطالة عمر الخدمة تدفع تطوير أنظمة تخزين الطاقة. تجذب بطاريات أيون الصوديوم اهتمامًا متزايدًا لأن موارد الصوديوم وفيرة ومنخفضة التكلفة نسبيًا. كما أن آلية عملها مشابهة لآلية عمل بطاريات أيون الليثيوم، مما يجعلها مسارًا واعدًا لتخزين الطاقة على نطاق واسع. من بين مواد المهبط المرشحة، تعتبر أكاسيد المعادن الانتقالية الطبقية ذات الصيغة العامة O3-type NaTMO2 جذابة بشكل خاص بسبب سعتها النظرية العالية نسبيًا، وسهولة تصنيعها، وكثافة طرقها العالية نسبيًا. ومع ذلك، فإن إزالة الصوديوم العميقة عند الجهد العالي تقدم سلسلة من المشاكل الهيكلية والسطحية البينية. يمكن أن تشمل هذه المشاكل تحولات الطور، وهجرة المعادن الانتقالية، وفقدان أكسجين الشبكة، والتفاعلات الجانبية السطحية البينية. وبشكل جماعي، يمكن أن تؤدي هذه العمليات إلى انهيار هيكلي، وتدهور السعة، وتكسر الجسيمات، وتفتتها. يمكن للاستراتيجيات التقليدية مثل طلاء السطح، وتطعيم الكتلة، وتنظيم شغور الأكسجين تحسين جوانب معينة من سلوك الكتلة أو السطح أو السطح البيني، ولكن لا يزال من الصعب تحسين الثلاثة في وقت واحد. ولمعالجة هذه التحديات، أجرى فريق البروفيسور Yao Xiao في جامعة Wenzhou تحقيقًا متعمقًا باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح CIQTEK كجزء من سير عمل التوصيف متعدد المقاييس. مع O3-NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 كمهبط نموذجي، طور الباحثون استراتيجية هندسة عيوب الكتلة المدمجة مع إعادة بناء السطح لتنظيم استقرار الكتلة والسطح والسطح البيني في وقت واحد. من خلال إدخال كمية مناسبة من Y في المادة، قام الباحثون بتنظيم البنية الإلكترونية المحلية وكيمياء العيوب. إن تأثير اقتران Y-O-TM القوي، جنبًا إلى جنب مع تعويض الشحنة المرتبط بشغور الأكسجين، يعدل البنية الإلكترونية لمدار O 2p ويقمع أكسدة أكسجين الشبكة المفرطة وتكوين ثنائيات O-O الناتجة عن توضع الشحنة. في الوقت نفسه، لا تعمل مرحلة السطح المعاد بناؤها على تحسين نقل أيونات الصوديوم السطحية البينية فحسب، بل توفر أيضًا حاجزًا قويًا ميكانيكيًا يساعد في قمع التفاعلات الجانبية السطحية البي...

يُعد فهم تكوين الوسائط الجذرية أمرًا أساسيًا للتحكم في معدلات التفاعلات الكهروكيميائية وانتقائيتها. فهذه الأنواع قصيرة العمر عند سطح القطب الكهربائي هي التي تحدد النتائج، والاعتماد فقط على المنتجات النهائية قد يؤدي إلى آليات افتراضية. تشغيل EPR استخدام CIQTEK جهاز سطح المكتب EPR200M ، يمكن للباحثين التقاط الجذور الحرة مباشرة في مكانها، ورسم تسلسل تكوينها وبصماتها الهيكلية للحصول على أدلة ميكانيكية قوية. قدم تعاون حديث بين جامعة بكين للتكنولوجيا (Sun Zaicheng / Liu Yichang)، وجامعة Tsinghua (Yang Haijun)، وجامعة Wuhan (Lei Aiwen) رواية خلية إلكتروليتية مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مصمم خصيصاً لـ الرنين المغناطيسي الإلكتروني في الموقع صُنعت هذه الخلية المسطحة باستخدام تقنية معالجة الضوء الرقمي عالية الدقة (DLP)، مما يتيح دمجها بشكل متكرر مع الأنظمة الكهروكيميائية. وقد نُشرت نتائجهم في مجلة الهندسة الكيميائية تحت العنوان خلية تحليل كهربائي مصممة خصيصًا لاختبارات الرنين المغناطيسي الإلكتروني أثناء التشغيل: الكشف عن تكوين وبنية دقيقة للجذور الأمينية والفينولية ، توضح قدرة سير العمل على الكشف عن الهياكل الجذرية عبر التفاعلات التمثيلية. إنجاز منهجي: خلية إلكتروليتية مسطحة مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لإجراء قياسات الرنين المغناطيسي الإلكتروني (EPR) قابلة للتكرار أثناء التشغيل المذيبات ذات العازلية العالية المستخدمة عادة في الخلايا الكهروكيميائية تقلل نسبة الإشارة إلى الضوضاء في الرنين المغناطيسي الإلكتروني مما يجعل الكشف عن الجذور الحرة أمرًا صعبًا. يقلل تصميم الخلية المسطحة من الفقد العازل ويعزز عامل الجودة للرنان، مما يحسن تشغيل EPR أداء. إلى جانب الجوانب الفيزيائية، صُممت الخلية هندسيًا لضمان إمكانية تكرارها. وباستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية DLP، تُثبّت قنوات الأقطاب الكهربائية، وهياكل تحديد المواقع، وحماية الدائرة القصيرة أثناء التصنيع. وهذا يُلغي التباين اليدوي، ويُقلل مقاومة النظام، ويُحسّن جودة الإشارة، مع الحفاظ على المتانة الميكانيكية، والتوافق مع المذيبات، وكفاءة التكلفة. هذا النهج يُحدث تحولاً تشغيل EPR في سير عمل "مكون هيكلي موحد + إجراء قابل للتكرار" مما يتيح إمكانية التكرار والمقارنة الآلية بين الفرق والأنظمة المختلفة. أدلة مُحددة زمنيًا ترصد تكوين الجذور الحرة في اقتران الكربون والنيتروجين الرنين المغناطيسي الإلكتروني في الموقع يُتيح الحصول على البيانات بدقة زمنية عالية رسم خرائط الجذور الحرة في الوقت الفعلي، مما يُظهر أي الأنواع تظهر أولاً وكيف تتطور. وهذا يوفر سلسلة أدلة قابلة للتكرار على المستوى المتوسط، مما ينقل الفهم الآلي إلى ما هو أبعد من الاستدلال القائم على المنتج. تكشف وسائط تفاعل الإضافة الحلقية عن انتقائية التفاعل من خلال مقارنة الأطياف الخاصة بالركيزة وحساب كثافة اللف المغزلي، إشارات الرنين المغناطيسي الإلكتروني تُترجم مباشرة إلى بصمات هيكلية جذرية يشكل هذا إطار عمل مغلق لشرح الانتقائية المكانية والكيميائية في تفاعلات الإضافة الحلقية (3+2). تأثيرات المذيبات توجه تصميم اقتران الكربون والأكسجين الرنين المغناطيسي الإلكتروني في الموقع تُظهر الدراسة أن نفس الجذر الحر يُظهر أطيافًا مميزة في أسيتونيتريل مقارنةً بـ HFIP. وبالاقتران مع الرنين المغناطيسي النووي، تربط الدراسة بين المذيب، وبنية الجذور الحرة، وانتقائية التفاعل ، مما يوفر سلسلة من الأدلة التجريبية لتحسين ظروف التفاعل. منصة CIQTEK EPR200M المتكاملة لل...

بدعم من مجهر المسح الضوئي CIQTEK NV (SNVM) تمكن باحثون في جامعة تسينغهوا من تصوير هياكل الدوران الحلزوني النانوية مباشرةً في مادة BiFeO₃ متعددة الخصائص المغناطيسية والكهربائية. نُشر هذا العمل في المواد الوظيفية المتقدمة ، يوفر الدليل المجهري المفقود الذي يربط بين تناظر البلورة والبنية المغناطيسية ونقل الماغنون غير المتناحي، مما يسلط الضوء على SNVM كأداة حاسمة لأبحاث الماغنونيات والإلكترونيات الدورانية منخفضة الطاقة. الدراسة تم استخدام مجهر المسح الضوئي CIQTEK NV Probe Microscope (SNVM) خلفية البحث: نقل الماغنون في الأكاسيد متعددة الخصائص المغناطيسية والكهربائية يمكن لتيارات الدوران الوسيطة بواسطة الماغنونات أن تنتشر في العوازل ذات الترتيب المغناطيسي مع تبديد طاقة شبه معدوم، مما يجعلها جذابة للغاية لأجهزة الإلكترونيات الدورانية منخفضة الطاقة من الجيل التالي. في المواد متعددة الخصائص مثل BiFeO₃، يُمكّن الاقتران بين الترتيبات الكهروإجهادية والمغناطيسية المضادة من التحكم في الماغنونات بواسطة المجال الكهربائي، وهو هدفٌ لطالما سعت إليه الإلكترونيات الدورانية. على الرغم من هذا الوعد، لا يزال الأصل المجهري لانتقال الماغنونات ضعيف التباين في الطور المعيني BiFeO₃، المعروف اختصارًا بـ R-BFO، غير واضح. ويتطلب التغلب على هذا التحدي توصيفًا مباشرًا في الفضاء الحقيقي للهياكل المغناطيسية النانوية، وهو أمرٌ ظلّ بعيد المنال لفترة طويلة باستخدام التقنيات التقليدية. العائق التقني: نقص الأدلة المباشرة على البنية المغناطيسية تنبأت الدراسات النظرية بأن مادة R-BFO تحتوي على بنية دوران حلقية تلعب دورًا حاسمًا في كبح التباين القوي في نقل الماغنونات. ومع ذلك، لا يزال التأكيد التجريبي صعب المنال. توفر تقنيات التوصيف التقليدية، مثل ثنائية اللون الخطي المغناطيسي للأشعة السينية، معلومات مغناطيسية متوسطة مكانيًا، وهي غير قادرة على تحديد بنية الدوران النانوية. ونتيجة لذلك، ظل الربط المنطقي بين تناظر البلورة والبنية المغناطيسية وانتقال الماغنونات غير مكتمل بسبب غياب التصوير المغناطيسي المجهري المباشر. CIQTEK SNVM النهج: التصوير المغناطيسي المباشر على المستوى النانوي مجهر المسح الضوئي CIQTEK NV (SNVM) يتغلب هذا النظام على هذه القيود من خلال الجمع بين دقة مكانية على مستوى النانومتر وحساسية المجال المغناطيسي على مستوى دوران الإلكترون. وهذا يُمكّن من التصوير الكمي غير الجراحي للمجالات المغناطيسية المحلية الناتجة عن بنى الدوران المعقدة داخل المواد الوظيفية. في هذا العمل، استخدمت فرق البحث بقيادة البروفيسور يي دي من المختبر الرئيسي الحكومي لمواد السيراميك الجديدة والبروفيسور نان تيانشيانغ من كلية الدوائر المتكاملة بجامعة تسينغهوا التصوير بالرنين المغناطيسي CIQTEK SNVM لفحص البنية المغناطيسية الجوهرية لـ R-BFO بشكل مباشر. النتائج الرئيسية التي تم التوصل إليها بفضل التصوير بالرنين المغناطيسي SNVM استخدام CIQTEK SNVM لاحظ الباحثون بوضوح بنية دوران حلقي منتظمة داخل R-BFO، بدورية مميزة تبلغ حوالي 70 نانومترًا. الدقة المكانية العالية لـ SNVM وقد سمح ذلك بالقياس الكمي الدقيق لطول الموجة الحلقية وأكد أن البنية المغناطيسية موجودة في حالة أحادية المجال. عن طريق الربط التصوير المغناطيسي النانوي بتقنية SNVM باستخدام مجهر قوة الاستجابة الكهروإجهادية، أثبت الفريق كذلك أن متجه الانتشار k للدوران الحلقي عمودي على اتجاه الاستقطاب الكهربائي الحديدي P. توفر هذه النتيجة تأكيدًا تجريبيًا مباشرًا على أن تفا...

يُعتبر الاندماج النووي مصدرًا رئيسيًا للطاقة في المستقبل بفضل كفاءته العالية وإنتاجه للطاقة النظيفة. في مفاعلات الاندماج، تُستخدم أنظمة التبريد بالماء على نطاق واسع نظرًا لتطورها التقني وفعاليتها من حيث التكلفة وأدائها التبريدي الممتاز. ومع ذلك، يبقى هناك تحدٍّ كبير: تحت درجات الحرارة والضغط العاليين، يُسبب الماء والبخار تآكلًا شديدًا في المواد الإنشائية. ورغم دراسة هذه المشكلة في مفاعلات الانشطار، إلا أن بيئات الاندماج النووي أكثر تعقيدًا. تتفاعل المجالات المغناطيسية الفريدة عالية الكثافة وغير الموزعة بالتساوي في أجهزة الاندماج مع عمليات التآكل، مما يُنشئ تحديات تقنية جديدة تتطلب بحثًا مُفصّلًا. ولمعالجة هذه المشكلة، أجرى فريق الأستاذ المشارك بينج لي من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين دراسة متعمقة باستخدام سيكتيك المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) و مجهر إلكتروني ثنائي الشعاع قاموا ببناء أنظمة تآكل بخاري مغناطيسي عالي الحرارة، وأنظمة تآكل مائي عالي الحرارة. باستخدام تقنيات المجهر الإلكتروني الماسح، والمجهر الإلكتروني المجهري الإلكتروني، والمجهر الإلكتروني المجهري المرن قاموا بتحليل أفلام الأكسيد المتكونة على فولاذ CLF-1 بعد 0-300 ساعة من التآكل بالبخار عند 400 درجة مئوية تحت مجالات مغناطيسية 0T و0.28T و0.46T، وبعد 1000 ساعة من التآكل المائي عالي الحرارة عند 300 درجة مئوية. الدراسة المستخدمة مجهر المسح الإلكتروني عالي الدقة CIQTEK SEM5000X و ال فيب-سيم DB500 وجدت الدراسة أن أغشية الأكسيد تُشكل بنية متعددة الطبقات، مع طبقة داخلية غنية بالكروم وطبقة خارجية غنية بالحديد. يحدث تكوين الغشاء على خمس مراحل: جزيئات الأكسيد الأولية، ثم هياكل تشبه التكتل، وتكوين طبقة كثيفة، ونمو هياكل السبينيل على الطبقة الكثيفة، وأخيرًا، تشقق السبينيل إلى أكاسيد صفائحية. يُسرّع وجود المجال المغناطيسي التآكل بشكل ملحوظ، ويعزز تحويل المغنتيت الخارجي (Fe₃O₄) إلى هيماتيت (Fe₂O₃)، ويعزز تكوين الأكاسيد الصفائحية. نُشر هذا العمل في علم التآكل ، أ مجلة من الدرجة الأولى في مجال التآكل وتدهور المواد تحت عنوان: " تأثيرات المجال المغناطيسي على سلوك التآكل بالبخار عالي الحرارة للفولاذ الفريتي/المارتنسيتي منخفض التنشيط. " توصيف فيلم أكسيد السطح في البخار عالي الحرارة (HTS)، تُظهر أسطح فولاذ CLF-1 حالات تآكل مختلفة بمرور الوقت. على الأسطح المصقولة، تظهر الأكسدة في مراحلها المبكرة (60 ساعة) على شكل جزيئات صغيرة متفرقة. نسبة الحديد/الكروم مماثلة لنسبة الركيزة، مما يشير إلى أن طبقة الأكسيد لم تكتمل بعد. بعد 120 ساعة، تظهر أكاسيد شبيهة بالتكتل. بعد 200 ساعة، تتشكل طبقة أكسيد كثيفة، تعلوها جزيئات أكسيد جديدة وهياكل سبينيل محلية. تتآكل الأسطح الخشنة بشكل أسرع. تكون أكاسيد التكتل المبكرة أدق وأكثر توزيعًا متساويًا. بعد 200 ساعة، تتحول إلى هياكل سبينيل، مما يُظهر اختلافًا أكبر عن الأسطح المصقولة. في الماء عالي الحرارة والضغط (HTPW)، تُظهر الأسطح المصقولة هياكل سبينيل مماثلة. يكون السبينيل في الماء عالي الحرارة والضغط (HTPW) أكثر كثافةً وعددًا، بينما يكون السبينيل في الماء عالي الحرارة والضغط أكبر حجمًا. عند تطبيق مجال مغناطيسي (0.28 T على المصقول، و0.46 T على الخشن)، يتغير التآكل أكثر. بعد 60 ساعة، تظهر جزيئات الأكسيد على كلا السطحين، وتزداد على الأسطح الخشنة. بعد 120 ساعة، تتكون أكاسيد شبيهة بالجسيمات على الأسطح المصقولة، بينما تكوّن الأسطح الخشنة أغشية دقيقة تشبه التكتل. بعد 200 ساعة، تظهر على...

مع التوسع السريع في صناعات الطاقة الجديدة، والتعدين، والمعادن، والطلاء الكهربائي، أصبح تلوث النيكل في المسطحات المائية تهديدًا متزايدًا لجودة البيئة وصحة الإنسان. خلال العمليات الصناعية، غالبًا ما تتفاعل أيونات النيكل مع مختلف الإضافات الكيميائية لتكوين معقدات عضوية من المعادن الثقيلة (HMCs) عالية الاستقرار. على سبيل المثال، في الطلاء الكهربائي للنيكل، يُستخدم السترات (Cit) على نطاق واسع لتحسين تجانس الطلاء ولمعانه، إلا أن مجموعتي الكربوكسيل في Cit تتعاونان بسهولة مع Ni²⁺ لتكوين معقدات Ni-Cit (logβ = 6.86). تُغير هذه المعقدات بشكل كبير شحنة النيكل، وتكوينه الفراغي، وحركيته، ومخاطره البيئية، كما أن استقرارها يجعل إزالتها بطرق الترسيب أو الامتزاز التقليدية أمرًا صعبًا. حاليًا، يُعتبر "التفكك المعقد" الخطوة الأساسية لإزالة HMCs. ومع ذلك، فإنّ المعالجات الكيميائية أو الأكسدة التقليدية تعاني من ارتفاع التكلفة وتعقيد التشغيل. لذلك، تُقدّم المواد متعددة الوظائف ذات القدرات التأكسدية والامتصاصية بديلاً واعدًا. باحثون من جامعة بيهانغ، بقيادة البروفيسور شياومين لي والبروفيسور وينهونغ فان، استخدم مجهر مسح إلكتروني (SEM) CIQTEK و مطياف الرنين الإلكتروني البارامغناطيسي (EPR) لإجراء تحقيق معمق لقد طوروا استراتيجية جديدة باستخدام KOH المعدلة أروندو دوناكس ل. الفحم الحيوي لإزالة النيكل والسيت بكفاءة من الماء. لم يُظهر الفحم الحيوي المعدل كفاءة إزالة عالية فحسب، بل مكّن أيضًا من استعادة النيكل على سطح الفحم الحيوي. الدراسة، التي تحمل عنوان إزالة سترات النيكل بواسطة الكربون الحيوي أروندو دوناكس إل. المعدل بهيدروكسيد البوتاسيوم: الدور الحاسم للجذور الحرة المستمرة ، تم نشره مؤخرًا في أبحاث المياه . توصيف المواد تم إنتاج الفحم الحيوي من أروندو دوناكس أوراق الشجر ومُشبّعة بـ هيدروكسيد البوتاسيوم بنسب كتلة مختلفة. كشف تصوير المجهر الإلكتروني الماسح (الشكل 1) عن: أظهر الفحم الحيوي الأصلي (BC) شكلًا غير منظم يشبه القضيب. بنسبة 1:1 من KOH إلى الكتلة الحيوية (1KBC)، تم تشكيل بنية مسامية تشبه قرص العسل. عند نسب 0.5:1 أو 1.5:1، كانت المسام غير متطورة أو منهارة. وقد أكد تحليل BET أعلى مساحة سطح لـ 1KBC (574.2 متر مربع / جم)، متجاوزًا بذلك العينات الأخرى. توصيف المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) ومجهر BET وقد قدم دليلاً واضحًا على أن تعديل KOH يعزز بشكل كبير المسامية ومساحة السطح - وهي عوامل رئيسية للامتصاص والتفاعلية الأكسدة والاختزال. الشكل 1. تحضير وتوصيف الفحم الحيوي المعدل بهيدروكسيد البوتاسيوم. الأداء في إزالة النيكل والسيت الشكل 2. (أ) كفاءة إزالة النيكل الكلي بواسطة أنواع مختلفة من الفحم الحيوي؛ (ب) تباين الكربون العضوي الكلي أثناء معالجة النيكل-السيت؛ (ج) تأثير تركيز Ni-Cit على كفاءة إزالة 1KBC؛ (د) تأثير الرقم الهيدروجيني على أداء إزالة 1KBC؛ (هـ) تأثير الأيونات المتعايشة على إزالة النيكل والسيت بواسطة 1KBC؛ (و) أداء إزالة التدفق المستمر لـ Ni-Cit بواسطة 1KBC. (Ni–Cit = 50 ملغ/لتر، جرعة الفحم الحيوي = 1 غرام/لتر) أظهرت التجارب الدفعية أداءً قويًا في الإزالة: عند جرعة 50 ملغ/لتر من النيكل والسيت و1 جرام/لتر من المادة، أزال 1KBC 99.2% من إجمالي النيكل في غضون 4 ساعات، مقارنة بـ 32.6% لـ BC. وصلت إزالة TOC إلى 31٪ لـ 1KBC، مما يؤكد أن Ni-Cit يخضع لتفكك معقد يتبعه امتصاص Ni²⁺. حتى عند 100 ملغ/ل من النيكل والسيت، ظلت كفاءة الإزالة أعلى من 93%. حافظت مادة 1KBC على أداء ممتاز ع...