Applicazioni

La caratterizzazione della morfologia della lamina di rame mediante microscopia elettronica a scansione può aiutare ricercatori e sviluppatori a ottimizzare e migliorare il processo di preparazione e le prestazioni delle lamine di rame per soddisfare ulteriormente i requisiti di qualità esistenti e futuri delle batterie agli ioni di litio ad alte prestazioni. Ampia gamma di applicazioni in rame Il rame metallico è ampiamente utilizzato nelle batterie agli ioni di litio e nei circuiti stampati per la sua duttilità, elevata conduttività, facilità di lavorazione e prezzo basso. A seconda del processo di produzione, il foglio di rame può essere classificato in foglio di rame calandrato e foglio di rame elettrolitico. Il foglio di rame calandrato è costituito da blocchi di rame laminati ripetutamente, con elevata purezza, bassa rugosità ed elevate proprietà meccaniche, ma ad un costo maggiore. Il foglio di rame elettrolitico, d'altro canto, presenta il vantaggio del basso costo ed è attualmente il prodotto principale in foglio di rame sul mercato. Il processo specifico del foglio di rame elettrolitico è (1) sciogliere il rame: sciogliere il rame grezzo per formare un elettrolita di acido solforico-solfato di rame e rimuovere le impurità attraverso filtrazioni multiple per migliorare la purezza dell'elettrolita. (2) Preparazione del foglio grezzo: solitamente rulli di titanio puro lucidato come catodo, attraverso l'elettrodeposizione di ioni di rame nell'elettrolita vengono ridotti alla superficie del catodo per formare un certo spessore di strato di rame. (3) Trattamento superficiale: il foglio grezzo viene staccato dal rullo catodico e, dopo il post-trattamento, è possibile ottenere il foglio di rame elettrolitico finito. Figura 1 Processo di produzione della lamina di rame elettrolitico Rame metallico nelle batterie agli ioni di litio Le batterie agli ioni di litio sono composte principalmente da materiali attivi (materiale catodico, materiale anodico), diaframma, elettrolita e collettore conduttivo. Il potenziale positivo è elevato, il rame è facile da ossidare a potenziali più elevati, quindi il foglio di rame viene spesso utilizzato come collettore anodico delle batterie agli ioni di litio. La resistenza alla trazione, l'allungamento e altre proprietà del foglio di rame influiscono direttamente sulle prestazioni delle batterie agli ioni di litio. Attualmente, le batterie agli ioni di litio sono sviluppate principalmente verso la tendenza "leggere e sottili", quindi le prestazioni del foglio di rame elettrolitico presentano anche requisiti più elevati come ultrasottile, elevata resistenza alla trazione ed elevato allungamento. Come migliorare efficacemente il processo del foglio di rame elettrolitico per migliorare le proprietà meccaniche del foglio di rame è la principale direzione di ricerca del foglio di rame in futuro. Un'adeguata formulazione di additivi nel processo di produzione del foglio è il mezzo più efficace per regolare le prestazioni...

       La pasta conduttiva è un materiale funzionale speciale con proprietà sia conduttive che leganti, ampiamente utilizzato nelle nuove batterie energetiche, nel fotovoltaico, nell'elettronica, nell'industria chimica, nella stampa, nell'esercito, nell'aviazione e in altri campi. La pasta conduttiva comprende principalmente la fase conduttiva, la fase legante e il vettore organico, di cui la fase conduttiva è il materiale chiave della pasta conduttiva, che determina le proprietà elettriche della pasta e le proprietà meccaniche dopo la formazione del film.       I materiali comunemente usati per la fase conduttiva includono metallo, ossido di metallo, materiali di carbonio e materiali polimerici conduttivi, ecc. Si è scoperto che i parametri fisici come l'area superficiale specifica, la dimensione dei pori e la densità effettiva dei materiali della fase conduttiva hanno un'influenza importante sulla conduttività e proprietà meccaniche del liquame. Pertanto, è particolarmente importante caratterizzare con precisione i parametri fisici come l'area superficiale specifica, la distribuzione delle dimensioni dei pori e la densità effettiva dei materiali in fase conduttiva basati sulla tecnologia di adsorbimento del gas. Inoltre, la regolazione precisa di questi parametri può ottimizzare la conduttività delle paste per soddisfare i requisiti di diverse applicazioni.   01 Introduzione alla pasta conduttiva   Secondo l'effettiva applicazione dei diversi tipi di pasta conduttiva non è la stessa, di solito in base ai diversi tipi di fase conduttiva, può essere divisa in pasta conduttiva: pasta conduttiva inorganica, pasta conduttiva organica e pasta conduttiva composita. La pasta conduttiva inorganica è divisa in polvere metallica e due tipi di polvere metallica non metallica, principalmente oro, argento, rame, stagno e alluminio, ecc., La fase conduttiva non metallica è principalmente materiali di carbonio. La pasta conduttiva organica nella fase conduttiva è costituita principalmente da materiali polimerici conduttivi, che hanno una densità inferiore, una maggiore resistenza alla corrosione, migliori proprietà di formazione del film e in un certo intervallo di conduttività regolabile e così via. La pasta conduttiva del sistema composito è attualmente un'importante direzione della ricerca sulla pasta conduttiva, lo scopo è quello di combinare i vantaggi della pasta conduttiva inorganica e organica, la fase conduttiva inorganica e la combinazione organica del corpo di supporto del materiale organico, per sfruttare appieno i vantaggi di entrambi.   Fase conduttiva come fase funzionale principale nella pasta conduttiva, per fornire un percorso elettrico, per ottenere proprietà elettriche, la sua area superficiale specifica, la dimensione dei pori, la densità reale e altri parametri fisici hanno un impatto maggiore sulle sue proprietà conduttive.   Area superficiale specifica : la dimensione dell'area supe...

I materiali ceramici hanno una serie di caratteristiche come elevato punto di fusione, elevata durezza, elevata resistenza all'usura e resistenza all'ossidazione e sono ampiamente utilizzati in vari campi dell'economia nazionale come l'industria elettronica, l'industria automobilistica, l'industria tessile, chimica e aerospaziale . Le proprietà fisiche dei materiali ceramici dipendono in gran parte dalla loro microstruttura, che è un'importante area di applicazione del SEM.     Cosa sono le ceramiche? I materiali ceramici sono una classe di materiali inorganici non metallici costituiti da composti naturali o sintetici mediante formatura e sinterizzazione ad alta temperatura e possono essere suddivisi in materiali ceramici generali e materiali ceramici speciali.   I materiali ceramici speciali possono essere classificati in base alla composizione chimica: ceramiche di ossido, ceramiche di nitruro, ceramiche di carburo, ceramiche di boruro, ceramiche di siliciuro, ecc.; in base alle loro caratteristiche e applicazioni possono essere suddivisi in ceramiche strutturali e ceramiche funzionali.   Figura 1 Morfologia microscopica della ceramica al nitruro di boro   Il SEM aiuta a studiare le proprietà dei materiali ceramici   Con il continuo sviluppo della società, della scienza e della tecnologia, le esigenze delle persone in termini di materiali sono aumentate, il che richiede una comprensione più profonda delle varie proprietà fisiche e chimiche della ceramica. Le proprietà fisiche dei materiali ceramici dipendono in gran parte dalla loro microstruttura [1] e le immagini SEM sono ampiamente utilizzate nei materiali ceramici e in altri campi di ricerca grazie alla loro alta risoluzione, all'ampio intervallo di ingrandimento regolabile e all'imaging stereoscopico. Il microscopio elettronico a scansione a emissione di campo CIQTEK SEM5000 può essere utilizzato per osservare facilmente la microstruttura dei materiali ceramici e dei prodotti correlati e, inoltre, lo spettrometro di energia a raggi X può essere utilizzato per determinare rapidamente la composizione elementare dei materiali.    Applicazione del SEM nello studio della ceramica elettronica Il più grande mercato di utilizzo finale dell'industria della ceramica speciale è l'industria elettronica, dove il titanato di bario (BaTiO3) è ampiamente utilizzato nei condensatori ceramici multistrato (MLCC), nei termistori (PTC) e in altri dispositivi elettronici. componenti grazie alla sua elevata costante dielettrica, alle eccellenti proprietà ferroelettriche e piezoelettriche, alla resistenza alla tensione e alle proprietà di isolamento [2]. Con il rapido sviluppo dell'industria dell'informazione elettronica, la domanda di titanato di bario è in aumento e i componenti elettronici stanno diventando più piccoli e miniaturizzati, il che comporta anche requisiti più elevati per il titanato di bario. I ricercatori spesso regolano le proprietà modificando la tem...

I materiali metallici sono materiali con proprietà come lucentezza, duttilità, facile conduttività e trasferimento di calore. Sono generalmente classificati in due tipologie: metalli ferrosi e non ferrosi. I metalli ferrosi includono ferro, cromo, manganese, ecc. [1]. Tra questi, l'acciaio è il materiale strutturale di base ed è chiamato "lo scheletro dell'industria". Finora l’acciaio domina ancora la composizione delle materie prime industriali. Molte aziende siderurgiche e istituti di ricerca utilizzano i vantaggi unici del SEM per risolvere problemi di produzione e assistere nello sviluppo di nuovi prodotti. Il SEM con i relativi accessori è diventato lo strumento preferito dall'industria siderurgica e metallurgica per condurre ricerche e identificare i problemi nel processo di produzione. Con l’aumento della risoluzione e dell’automazione del SEM, l’applicazione del SEM nell’analisi e caratterizzazione dei materiali sta diventando sempre più diffusa  [2].     L’analisi dei fallimenti è una nuova disciplina che negli ultimi anni è stata resa popolare dalle imprese militari per la ricerca di studiosi e imprese [3]. Il guasto delle parti metalliche può portare al degrado delle prestazioni del pezzo in lavorazione in casi minori e persino a incidenti mortali nei casi più gravi. Individuare le cause del fallimento attraverso l’analisi dei guasti e proporre misure di miglioramento efficaci è un passo essenziale per garantire il funzionamento sicuro del progetto. Pertanto, sfruttare appieno i vantaggi della microscopia elettronica a scansione darà un grande contributo al progresso dell’industria dei materiali metallici.   01 Osservazione al SEM della frattura per trazione dei metalli   La frattura avviene sempre nel punto più debole del tessuto metallico e registra molte informazioni preziose sull'intero processo di frattura. Pertanto, l'osservazione e lo studio della frattura sono stati enfatizzati nello studio della frattura. L'analisi morfologica della frattura viene utilizzata per studiare alcuni problemi fondamentali che portano alla frattura del materiale, come la  causa della frattura, la natura della frattura e la modalità di frattura . Se si vuole studiare in modo approfondito il meccanismo di frattura del materiale, solitamente si analizza la composizione delle macroaree presenti sulla superficie di frattura. L'analisi delle fratture è ora diventata uno strumento importante per l'analisi dei guasti dei componenti metallici.   Figura 1. Morfologia della frattura da trazione CIQTEK SEM3100   A seconda della natura della frattura, la frattura può essere approssimativamente suddivisa in  frattura fragile e frattura duttile . La superficie di frattura di una frattura fragile è solitamente perpendicolare allo sforzo di trazione e, dal punto di vista macroscopico, la frattura fragile è costituita da una superficie cristallina lucida; mentre la frattura duttile di solito presenta una piccola protub...

Recentemente, i prezzi globali del petrolio sono aumentati notevolmente e il settore delle energie rinnovabili, rappresentato dalla produzione di energia solare fotovoltaica (PV), ha ricevuto ampia attenzione. In quanto componente centrale della produzione di energia fotovoltaica, le prospettive di sviluppo e il valore di mercato delle celle solari fotovoltaiche sono al centro dell'attenzione. Nel mercato globale delle batterie, le celle fotovoltaiche rappresentano circa il 27%[1]. Il microscopio elettronico a scansione svolge un ruolo importante nel migliorare il processo di produzione e la relativa ricerca delle celle fotovoltaiche.     La cella fotovoltaica è un sottile foglio di semiconduttore optoelettronico che converte l'energia solare direttamente in energia elettrica. Le attuali celle fotovoltaiche commerciali prodotte in serie sono principalmente celle in silicio, che si dividono in celle in silicio monocristallino, celle in silicio policristallino e celle in silicio amorfo.     Metodi di testurizzazione superficiale per il miglioramento dell'efficienza delle celle solari   Nell'attuale processo di produzione delle celle fotovoltaiche, al fine di migliorare ulteriormente l'efficienza di conversione energetica, sulla superficie della cella viene solitamente realizzata una speciale struttura testurizzata e tali celle sono chiamate celle "non riflettenti". Nello specifico, la struttura strutturata sulla superficie di queste celle solari migliora l'assorbimento della luce aumentando il numero di riflessioni della luce irradiata sulla superficie del wafer di silicio, il che non solo riduce la riflettività della superficie, ma crea anche trappole di luce all'interno della cella, aumentando così in modo significativo l’efficienza di conversione delle celle solari, il che è importante per migliorare l’efficienza e ridurre il costo delle celle fotovoltaiche in silicio esistenti[2].     Confronto tra superficie piana e superficie con struttura piramidale Rispetto ad una superficie piana, un wafer di silicio con struttura piramidale ha una maggiore probabilità che la luce riflessa dalla luce incidente agisca nuovamente sulla superficie del wafer anziché riflettersi direttamente nell'aria, aumentando così il numero di luce diffusa e riflesso sulla superficie della struttura, consentendo l'assorbimento di più fotoni e fornendo più coppie elettrone-lacuna.    Percorsi luminosi per diversi angoli di incidenza della luce che colpiscono la struttura piramidale   I metodi comunemente utilizzati per la testurizzazione superficiale includono l'attacco chimico, l'attacco con ioni reattivi, la fotolitografia e la scanalatura meccanica. Tra questi, il metodo dell'attacco chimico è ampiamente utilizzato nel settore a causa del suo basso costo, dell'elevata produttività e del metodo semplice [3] . Per le celle fotovoltaiche in silicio monocristallino, l'attacco anisotropo prodotto dalla soluzione alcalina s...

I materiali metallici sono materiali con proprietà come lucentezza, duttilità, facile conduttività e trasferimento di calore. Viene generalmente diviso in due tipologie: metalli ferrosi e metalli non ferrosi. I metalli ferrosi includono ferro, cromo, manganese, ecc. Finora, ferro e acciaio dominano ancora nella composizione delle materie prime industriali. Molte aziende siderurgiche e istituti di ricerca utilizzano i vantaggi unici del SEM per risolvere i problemi incontrati nella produzione e per assistere nella ricerca e nello sviluppo di nuovi prodotti. La microscopia elettronica a scansione con i relativi accessori è diventata uno strumento favorevole per l'industria siderurgica e metallurgica per condurre ricerche e identificare problemi nel processo di produzione. Con l'aumento della risoluzione e dell'automazione del SEM, l'applicazione del SEM nell'analisi e caratterizzazione dei materiali sta diventando sempre più diffusa.   L'analisi dei fallimenti è una nuova disciplina che negli ultimi anni è stata resa popolare dalle imprese militari per la ricerca di studiosi e imprese. Il guasto delle parti metalliche può portare al degrado delle prestazioni del pezzo in lavorazione in casi minori e a incidenti mortali in casi gravi. Individuare le cause del fallimento attraverso l’analisi dei guasti e proporre misure di miglioramento efficaci sono passaggi essenziali per garantire il funzionamento sicuro del progetto. Pertanto, sfruttare appieno i vantaggi della microscopia elettronica a scansione darà un grande contributo al progresso dell’industria dei materiali metallici.     01 Osservazione al microscopio elettronico della frattura da trazione di parti metalliche        La frattura si verifica sempre nella parte più debole del tessuto metallico e registra molte informazioni preziose sull'intero processo di frattura, quindi l'osservazione e lo studio della frattura sono sempre stati enfatizzati nello studio della frattura. L'analisi morfologica della frattura viene utilizzata per studiare alcuni problemi fondamentali che portano alla frattura del materiale, come la causa della frattura, la natura della frattura e la modalità di frattura. Se vogliamo studiare in profondità il meccanismo di frattura del materiale, solitamente dobbiamo analizzare la composizione della microarea sulla superficie della frattura, e l'analisi della frattura è ormai diventata uno strumento importante per l'analisi dei guasti dei componenti metallici.     Fig. 1 Morfologia della frattura da trazione al microscopio elettronico a scansione CIQTEK SEM3100   A seconda della natura della frattura, la frattura può essere ampiamente classificata in frattura fragile e frattura plastica. La superficie di frattura della frattura fragile è solitamente perpendicolare allo stress di trazione e la frattura fragile è costituita da una superficie cristallina lucida dal punto di vista macroscopico; la frattura plastica è solitamente...

Basati su proprietà quantistiche, i sensori di spin degli elettroni hanno un’elevata sensibilità e possono essere ampiamente utilizzati per sondare varie proprietà fisico-chimiche, come il campo elettrico, il campo magnetico, la dinamica molecolare o proteica e le particelle nucleari o di altro tipo. Questi vantaggi unici e i potenziali scenari applicativi rendono attualmente i sensori basati sullo spin una direzione di ricerca calda. Sc 3 C 2 @C 80  ha uno spin elettronico altamente stabile protetto da una gabbia di carbonio, adatta per il rilevamento dell'adsorbimento di gas all'interno di materiali porosi. Py-COF è un materiale strutturale organico poroso emerso di recente con proprietà di adsorbimento uniche, che è stato preparato utilizzando un blocco costitutivo autocondensante con un gruppo formile e un gruppo amminico. preparato con una dimensione teorica dei pori di 1,38 nm. Pertanto, un'unità di metallofullerene Sc 3 C 2 @C 80  (di dimensioni pari a circa 0,8 nm) può entrare in uno dei nanopori di Py-COF.   Taishan Wang, ricercatore presso l'Istituto di Chimica dell'Accademia Cinese delle Scienze, ha sviluppato un sensore di nanospin basato sul fullerene metallico per rilevare l'adsorbimento di gas all'interno di una struttura organica porosa. Il fullerene metallico paramagnetico, Sc 3 C 2 @C 80 , è stato incorporato nei nanopori di una struttura organica covalente a base di pirene (Py-COF). L'N 2、CO、CH 4、CO 2、C 3 H 6  e C 3 H 8 adsorbiti  all'interno del Py-COF incorporato con la  sonda spin Sc 3 C 2 @C 80 sono stati registrati utilizzando la tecnica EPR (CIQTEK EPR200-Plus ). È stato dimostrato che i segnali EPR del Sc 3 C 2 @C 80 incorporato  erano regolarmente correlati con le proprietà di adsorbimento del gas del Py-COF. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature Communications con il titolo "Sensore di nano spin incorporato per il sondaggio in situ dell'adsorbimento di gas all'interno di strutture organiche porose".     Sondaggio delle proprietà di adsorbimento del gas di Py-COF utilizzando lo spin molecolare di Sc 3 C 2 @C 8     Nello studio, gli autori hanno utilizzato un metallofullerene con proprietà paramagnetiche, Sc 3 C 2 @C 80  (~ 0,8 nm di dimensioni), come sonda di spin incorporata in un nanoporo di COF a base di pirene (Py-COF) per rilevare l'adsorbimento di gas all'interno di Py-COF. Quindi, le proprietà di adsorbimento di Py-COF per i gas N 2、CO、CH 4、CO 2、C 3 H 6  e C 3 H 8  sono state studiate registrando i  segnali EPR Sc 3 C 2 @C 80 incorporati. È dimostrato che i segnali EPR di Sc 3 C 2 @C 80  seguono regolarmente le proprietà di adsorbimento del gas di Py-COF. E a differenza delle misurazioni isotermiche di adsorbimento convenzionali, questo sensore impiantabile di nanospin è in grado di rilevare l’adsorbimento e il desorbimento del gas mediante monitoraggio in situ in tempo reale. Il sensore nanospin proposto è stato ut...

I catalizzatori ambientali sono generalmente definiti come tutti i catalizzatori che possono migliorare l’inquinamento ambientale. Negli ultimi anni, la protezione ambientale è diventata sempre più popolare e la ricerca e l'applicazione di catalizzatori ambientali sono diventate sempre più approfondite. I catalizzatori ambientali per il trattamento di diversi reagenti hanno requisiti prestazionali corrispondenti, tra cui l'area superficiale specifica e la dimensione dei pori sono uno degli indici importanti per caratterizzare le proprietà dei catalizzatori ambientali. È di grande importanza utilizzare la tecnologia di adsorbimento del gas per caratterizzare accuratamente i parametri fisici come l'area superficiale specifica, il volume dei pori e la distribuzione dimensionale dei pori dei catalizzatori ambientali per la ricerca e l'ottimizzazione delle loro prestazioni.   01Catalizzatore di protezione ambientale   Attualmente, i principali campi di applicazione dei catalizzatori sono le industrie della raffinazione del petrolio, dei prodotti chimici e della protezione ambientale. Per catalizzatori ambientali si intendono generalmente i catalizzatori utilizzati per proteggere e migliorare l'ambiente circostante trattando direttamente o indirettamente sostanze tossiche e pericolose, rendendole innocue o riducendole, in generale i catalizzatori in grado di migliorare l'inquinamento ambientale possono essere attribuiti alla categoria dei catalizzatori ambientali . I catalizzatori ambientali possono essere suddivisi in catalizzatori per il trattamento dei gas di scarico, catalizzatori per il trattamento delle acque reflue e altri catalizzatori a seconda della direzione di applicazione, come catalizzatori a setaccio molecolare che possono essere utilizzati per il trattamento dei gas di scarico come SO 2 , NO X , CO 2 , e N 2 O, carbone attivo che può essere utilizzato come tipico adsorbente per l'adsorbimento di inquinanti in fase liquida/gassosa, nonché fotocatalizzatori semiconduttori in grado di degradare inquinanti organici, e così via.   02 Analisi specifica della superficie e della dimensione dei pori e caratterizzazione di catalizzatori ambientali   L'area superficiale del catalizzatore è uno degli indici importanti per caratterizzare le proprietà del catalizzatore. L'area superficiale del catalizzatore può essere divisa in area superficiale esterna e area superficiale interna. Poiché la maggior parte dell'area superficiale del catalizzatore ambientale è un'area superficiale interna e il centro attivo è spesso distribuito sulla superficie interna, generalmente, maggiore è l'area superficiale specifica del catalizzatore ambientale, più centri di attivazione sono sulla superficie e il catalizzatore ha una forte capacità di adsorbimento dei reagenti, tutti favorevoli all'attività catalitica. Inoltre, il tipo di struttura dei pori ha una grande influenza sull'attività, sulla selettività e sulla forza del catalizzatore. Prima che l...