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...

تُعدّ سبائك الألومنيوم، التي تُقدّر لنسبتها الاستثنائية من القوة إلى الوزن، مواد مثالية لتخفيف وزن السيارات. ولا يزال اللحام النقطي بالمقاومة (RSW) هو الأسلوب السائد في تصنيع هياكل السيارات. ومع ذلك، فإن الموصلية الحرارية والكهربائية العالية للألومنيوم، بالإضافة إلى طبقة أكسيده السطحية، تتطلب تيارات لحام تفوق بكثير تلك المستخدمة في الفولاذ. وهذا يُسرّع من تآكل أقطاب النحاس، مما يؤدي إلى عدم استقرار جودة اللحام، وتكرار صيانة الأقطاب، وزيادة تكاليف الإنتاج. إطالة عمر القطب الكهربائي في حين أن ضمان جودة اللحام أصبح يشكل عنق زجاجة تكنولوجيًا بالغ الأهمية في الصناعة. ولمعالجة هذا التحدي، أجرى فريق الدكتور يانغ شانجلو في معهد شنغهاي للبصريات والميكانيكا الدقيقة دراسة متعمقة باستخدام CIQTEK FESEM SEM5000 قاموا بتصميم قطب كهربائي ذو حلقة مرتفعة بطريقة مبتكرة وقاموا بدراسة تأثير رقم الحلقة (0-4) على شكل القطب الكهربائي بشكل منهجي، وكشفوا عن العلاقة الجوهرية بين عدد الحلقات، وعيوب البلورة في كتلة اللحام، وتوزيع التيار. وتظهر نتائجهم أن زيادة عدد الحلقات المرتفعة تعمل على تحسين توزيع التيار، وتحسين كفاءة الإدخال الحراري، وتكبير كتلة اللحام، وإطالة عمر القطب الكهربائي بشكل كبير. يُذكر أن الحلقات المرتفعة تُعزز اختراق طبقة الأكسيد، مما يُحسّن تدفق التيار ويُقلل من التآكل النقطي. يُوفر هذا التصميم المُبتكر للقطب الكهربائي نهجًا تقنيًا جديدًا لتخفيف تآكل القطب الكهربائي، ويُرسي أساسًا نظريًا وعمليًا لتطبيق أوسع لسبائك الألومنيوم RSW في صناعة السيارات. نُشرت الدراسة في مجلة تكنولوجيا معالجة المواد تحت عنوان " دراسة تأثير شكل سطح القطب الكهربي على اللحام النقطي بمقاومة سبيكة الألومنيوم. ” اختراق في تصميم الأقطاب الكهربائية ذات الحلقة المرتفعة لمواجهة مشكلة تآكل الأقطاب الكهربائية، عالج الفريق المشكلة من خلال دراسة شكل الأقطاب الكهربائية. قاموا بتشكيل من 0 إلى 4 حلقات مرتفعة متحدة المركز على السطح الطرفي للأقطاب الكهربائية الكروية التقليدية، مما أدى إلى تشكيل قطب نيوتن حلقي (NTR) جديد. الشكل 1. مورفولوجيا السطح والملف المقطعي للأقطاب الكهربائية المستخدمة في التجربة يكشف تحليل المجهر الإلكتروني الماسح عن عيوب البلورات وتحسين الأداء كيف تؤثر الحلقات المرتفعة على أداء اللحام؟ باستخدام تقنيات CIQTEK FESEM SEM5000 وEBSD قام الفريق بتوصيف البنية الدقيقة لقطع اللحام بالتفصيل. ووجدوا أن الحلقات المرفوعة تخترق طبقة أكسيد الألومنيوم أثناء اللحام، مما يُحسّن توزيع التيار، ويؤثر على مدخلات الحرارة، ويعزز نمو القطع. والأهم من ذلك، أن التفاعل الميكانيكي بين الحلقات المرفوعة والمعدن المنصهر يزيد بشكل ملحوظ من كثافة عيوب البلورات، مثل الخلع الضروري هندسيًا (GNDs) وحدود الحبيبات منخفضة الزاوية (LAGBs)، داخل قطعة اللحام. وقد لوحظ الأداء الأمثل باستخدام ثلاث حلقات مرفوعة (NTR3). الشكل 2. تحليل EBSD للبنية الدقيقة لقطعة اللحام لأقطاب NTR0 وNTR1 وNTR2 وNTR3 وNTR4 عمر أطول للقطب الكهربائي بالإضافة إلى تحسين جودة اللحام، تُظهر أقطاب الحلقة المرتفعة أداءً ممتازًا في مقاومة التآكل. بعد اختبار عمر اللحام لعشرة لحامات، كان الفرق في تآكل الأقطاب ملحوظًا. الشكل 3. عمر القطب الكهربائي للأقطاب الكهربائية NTR0 وNTR1 وNTR2 وNTR3 وNTR4 التحليل الكمي أظهر القطب الكهربائي NTR0 بدون حلقات مرتفعة مساحة تآكل تبلغ 13.49 مليون ميكرومتر². وبالمقارنة، أدت أقطاب NTR3 وNTR4 ذات الحلقات الثلاث والأربع المرتفع...

تُعتبر بطاريات الليثيوم المعدنية ذات الحالة الصلبة (SSLM) على نطاق واسع مصدرًا للطاقة من الجيل التالي للمركبات الكهربائية وتخزين الطاقة على نطاق واسع، حيث توفر كثافة طاقة عالية وسلامة ممتازة. ومع ذلك، ظل تسويقها محدودًا لفترة طويلة بسبب انخفاض الموصلية الأيونية للإلكتروليتات الصلبة وضعف استقرار الواجهة بين الأقطاب الكهربائية والإلكتروليتات. وعلى الرغم من التقدم الكبير في تحسين الموصلية الأيونية، إلا أن فشل الواجهة عند التشغيل بكثافة تيار عالية أو درجات حرارة منخفضة لا يزال يُمثل عائقًا رئيسيًا. اقترح فريق بحثي بقيادة البروفيسور فييو كانغ، والبروفيسور يانبينغ هي، والبروفيسور المساعد وي لو، والبروفيسور المساعد تينغ تشنغ هو من معهد أبحاث المواد، بكلية تسينغهوا شنتشن الدولية للدراسات العليا (SIGS)، بالتعاون مع البروفيسور كوان هونغ يانغ من جامعة تيانجين، مفهوم تصميم جديد لواجهة إلكتروليت صلبة مطاوعة (SEI) لمواجهة هذا التحدي. دراستهم، بعنوان "واجهة إلكتروليت صلبة مطاوعة للبطاريات ذات الحالة الصلبة" ، تم نشره مؤخرًا في طبيعة . يتيح CIQTEK FE-SEM توصيف الواجهة عالية الدقة في هذه الدراسة، استخدم فريق البحث مجهر مسح إلكتروني انبعاثي ميداني من CIQTEK ( SEM4000X ) ل التوصيف الدقيق للبنية واجهة المواد الصلبة-الصلبة. يوفر جهاز FE-SEM من CIQTEK تصوير عالي الدقة وتباين سطحي ممتاز ، مما يتيح للباحثين مراقبة تطور الشكل وسلامة الواجهة بدقة أثناء الدورة الكهروكيميائية. دكتايل SEI: مسار جديد يتجاوز "القوة فقط" نموذج على الرغم من صلابة مواد SEI التقليدية الغنية بالمواد غير العضوية، إلا أنها تميل إلى التعرض لكسر هش أثناء الدورة، مما يؤدي إلى نمو شجيرات الليثيوم وضعف حركية السطح البيني. وقد ابتعد فريق جامعة تسينغهوا عن نموذج "القوة فقط" من خلال التركيز على "الليونة" كمعيار تصميم رئيسي لمواد SEI. وباستخدام نسبة بوغ (B/G ≥ 1.75) كمؤشر على الليونة والفحص بمساعدة الذكاء الاصطناعي، حددوا كبريتيد الفضة (Ag₂S) وفلوريد الفضة (AgF) كمكونات غير عضوية واعدة تتميز بقابلية تشوه فائقة وحواجز انتشار منخفضة لأيونات الليثيوم. بناءً على هذا المفهوم، طوّر الباحثون إلكتروليتًا صلبًا مركبًا عضويًا-غير عضوي يحتوي على إضافات AgNO₃ وحشوات Ag/LLZTO (Li₆.₇₅La₃Zr₁.₅Ta₀.₅O₁₂). أثناء تشغيل البطارية، حوّل تفاعل إزاحة في الموقع مكونات SEI الهشة من Li₂S/LiF إلى طبقات Ag₂S/AgF مطاوعة، مُشكّلًا بنية SEI متدرجة "ناعمة من الخارج وقوية من الداخل". يُبدّد هذا التصميم متعدد الطبقات بفعالية إجهاد السطح البيني، ويحافظ على سلامة الهيكل في الظروف القاسية، ويُعزز ترسيب الليثيوم بشكل متجانس. الشكل 1. رسم تخطيطي لفحص المكونات والآلية الوظيفية لـ SEI المطاوع أثناء دورة البطارية ذات الحالة الصلبة. الشكل 2. التحليل البنيوي والتركيبي لـ SEI المطيل الغني بالمواد غير العضوية. أداء كهروكيميائي استثنائي بفضل مادة SEI المطيلة هذه، أظهرت البطاريات ذات الحالة الصلبة استقرارًا كهروكيميائيًا رائعًا: أكثر من 4500 ساعة من الدورة المستقرة عند 15 مللي أمبير سم⁻² و15 مللي أمبير سم⁻² في درجة حرارة الغرفة. أكثر من 7000 ساعة من الدورة المستقرة عند درجة حرارة -30 درجة مئوية تحت 5 مللي أمبير سم⁻². أظهرت الخلايا الكاملة المقترنة بكاثودات LiNi₀.₈Co₀.₁Mn₀.₁O₂ (NCM811) أداءً ممتازًا في درجات الحرارة العالية (20 درجة مئوية) ودرجات الحرارة المنخفضة. الشكل 3. قابلية تشوه بلاستيكية استثنائية واستقرار ميكانيكي لـ SEI المطيل الغني بالمواد غير العض...