금속재료는 광택, 연성, 용이한 전도성, 열전달 등의 특성을 지닌 재료이다. 일반적으로 철금속과 비철금속의 두 가지 유형으로 구분됩니다. 철 금속에는 철, 크롬, 망간 등이 포함됩니다. 지금까지 철과 강철은 여전히 산업 원료 구성에서 지배적입니다. 많은 철강회사와 연구소에서는 SEM의 고유한 장점을 활용하여 생산 시 발생하는 문제를 해결하고 신제품 연구 및 개발을 지원하고 있습니다. 해당 액세서리를 갖춘 주사형 전자 현미경은 철강 및 야금 산업에서 연구를 수행하고 생산 공정의 문제를 식별하는 데 유리한 도구가 되었습니다. SEM 해상도 및 자동화가 증가함에 따라 재료 분석 및 특성화에 SEM을 적용하는 것이 점점 더 널리 보급되고 있습니다. 고장 분석은 최근 몇 년 동안 군사 기업이 학자 및 기업을 연구하기 위해 대중화한 새로운 학문입니다. 금속 부품의 파손은 경미한 경우 공작물의 성능 저하로 이어질 수 있으며, 중대한 경우에는 인명 안전 사고로 이어질 수 있습니다. 고장 분석을 통해 고장 원인을 찾아내고 효과적인 개선 방안을 제시하는 것은 프로젝트의 안전한 운영을 위한 필수 단계입니다. 따라서 주사전자현미경의 장점을 최대한 활용하는 것은 금속재료 산업의 발전에 큰 공헌을 할 것이다. 01 금속부품의 인장파괴를 전자현미경으로 관찰 골절은 항상 금속조직의 가장 약한 부분에서 발생하며, 골절의 전 과정에 대한 많은 귀중한 정보를 기록하고 있기 때문에 골절 연구에서는 골절에 대한 관찰과 연구가 늘 강조되어 왔다. 파손의 형태학적 분석은 파손의 원인, 파손의 성격, 파손 모드 등 재료의 파손을 초래하는 몇 가지 기본 문제를 연구하는 데 사용됩니다. 재료의 파괴 메커니즘을 심층적으로 연구하려면 일반적으로 파괴 표면의 미세 영역 구성을 분석해야 하며, 이제 파괴 분석은 금속 부품의 파손 분석을 위한 중요한 도구가 되었습니다. 그림 1 CIQTEK 주사전자현미경 SEM3100 인장파괴 형태 파괴의 성질에 따라 파괴는 크게 취성파괴와 소성파괴로 분류된다. 취성파괴의 파단면은 일반적으로 인장응력에 수직이며, 취성파괴는 거시적으로 볼 때 광택이 있는 결정질의 밝은 표면으로 구성됩니다. 플라스틱 골절은 대개 육안으로 볼 때 골절 부위에 미세한 딤플이 있는 섬유질입니다. 파괴 분석의 실험적 기초는 파괴 표면의 거시적 형태학적, 미세 구조적 특성을 직접 관찰하고 분석하는 것입니다. 많은 경우, 육안 관찰을 통해 균열의 성질, 발생 위치, 균열 확장 경로를 파악할 수 있으나, 균열 발생원 근처의 상세한 연구를 위해서는 균열 원인과 균열 메커니즘을 분석하기 위해 현미경 관찰이 필요하다. 그리고 균열은 표면이 고르지 않고 거칠기 때문에 균열을 관찰하는 데 사용되는 현미경은 피사계 심도가 최대이고 배율 범위가 가장 넓으며 해상도가 높아야 합니다. 이러한 요구를 결합하여 SEM은 파괴 분석 분야에서 널리 사용됩니다. 그림 1 3개의 인장 파단 샘플은 저배율 육안 관찰과 고배율 미세 구조 관찰을 통해 샘플 A 파단은 일반적인 취성 파단 특성에 대한 강 패턴(그림 A)입니다. 샘플 B 거시적으로 섬유 형태가 없음(그림 B), 미세 구조에 거친 둥지가 나타나지 않음, 취성 파괴에 대해; 샘플 C의 거시적 파괴는 광택 있는 면으로 구성되어 있으므로 위의 인장 파괴는 취성 파괴입니다. 02 강철 개재물의 전자현미경 관찰 강철의 성능은 주로 강철의 화학적 조성과 조직에 따라 달라집니다. 철강에 함유된 개재물은 주로 산화물, 황화물, 질화물 등 비금속 화합물의 형태로 존재하며, 이로 인해 강의 조직이 불균일하게 되며, 이들의 기하학적 구조, 화학적 조성, 물리적 요인 등이 철강의 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 냉간 및 고온 가공 성능이 저하될 뿐만 아니라 재료의 기계적 특성에도 영향을 미칩니다. 비금속 개재물은 조성, 수, 형상, 분포 등이 강의 강도, 가소성, 인성, 내피로성, 내식성 등의 특성에 큰 영향을 미치므로, 비금속 개재물은 강재의 금속 조직 검사에 있어서 없어서는 안 될 항목입니다. 강철 내 개재물의 거동을 연구하고 해당 기술을 사용하여 강철 내 개재물 추가 형성을 방지하고 강철에 이미 존재하는 개재물을 줄임으로써 고순도 강철을 생산하고 강철 성능을 향상시키는 것이 매우 중요합니다. 그림 2 포함 형태 그림 3 TiN-Al2O3 복합재 개재물 에너지 표면의 스펙트럼 분석 그림 2와 그림 3에 도시된 개재물의 경우 SEM을 이용하여 개재물을 관찰하면 순철에 포함된 개재물의 에너지 스펙트럼 분석과 함께 순철에 포함된 개재물의 종류를 알 수 있다 산화물, 질화물 및 복합 개재물이 있습니다. 예를 들어, 위의 경우 개재물의 길이를 측정하면 Al2O3 개재물의 평균 크기는 약 3μm, TiN과 AlN은 5μm 이내, 복합 개재물의 크기는 8μm를 넘지 않음을 알 수 있습니다. μm; 이러한 미세한 개재물은 전기기술적으로 순수한 철 내의 자구를 고정하는 역할을 하며 최종 자기 특성에 영향을 미칩니다. 산화물 개재물 Al2O3의 원인은 제강의 탈산 생성물 및 연속 주조 공정의 2차 산화물일 수 있으며, 강철 재료의 형태는 대부분 구형이고 작은 부분은 불규칙한 모양입니다. 개재물을 관찰할 때, 개재물의 형태와 구성을 관찰하는 것뿐만 아니라, 개재물의 크기와 분포에도 주의를 기울여야 하며, 이는 개재물 수준에 대한 종합적인 평가가 필요합니다. 예를 들어, 파손분석을 위해 개재물이 공작물의 균열로 이어진다면 균열의 원인은 대개 큰 개재물 입자가 발견되기 때문에 개재물의 크기, 조성, 수량, 형상을 연구하여 파손 원인을 찾는 것이 중요합니다. 공작물의. 03 철강재의 유해한 석출상을 검출하기 위한 주사전자현미경 방법 석출상이란 포화 고용체의 온도가 낮아질 때 석출되는 상, 또는 고용체 처리 후...
더보기쌀알 크기의 노트북 하드 드라이브를 상상할 수 있습니까? 자기장의 신비한 준입자 구조인 Skyrmion은 이 "쌀알"에 대한 더 많은 저장 공간과 더 빠른 데이터 전송 속도를 통해 이 겉으로는 상상할 수 없는 아이디어를 현실로 만들 수 있습니다. 그렇다면 이 이상한 입자 구조를 어떻게 관찰할 수 있을까요? CIQTEK Quantum Diamond Atomic 다이아몬드 및 AFM 스캐닝 이미징의 질소 공극(NV) 중심을 기반으로 하는 힘 현미경(QDAFM)이 답을 알려줄 수 있습니다. 스커미온이 무엇인가요? 대규모 집적 회로의 급속한 발전, 칩 공정이 나노미터 규모로 진행됨에 따라 양자 효과가 점차 부각되고 '무어의 법칙'은 물리적 한계에 직면하게 되었습니다. 동시에, 칩에 집적된 전자 부품의 밀도가 높기 때문에 열 방출 문제가 큰 과제가 되었습니다. 사람들은 병목 현상을 극복하고 집적 회로의 지속 가능한 개발을 촉진하기 위해 새로운 기술이 시급히 필요합니다. 스핀트로닉스 장치는 전자의 스핀 특성을 활용하여 정보 저장, 전송 및 처리에서 더 높은 효율성을 달성할 수 있으며, 이는 위의 딜레마를 극복하는 중요한 방법입니다. 최근 몇 년 동안 자기 구조의 위상적 특성과 관련 응용은 이 분야의 현재 연구 핫스팟 중 하나인 차세대 스핀트로닉 장치의 정보 전달자가 될 것으로 예상됩니다. 스커미온(이하 자기 스커미온)은 준입자 특성을 갖는 위상학적으로 보호된 스핀 구조로, 특수한 종류의 자구벽으로 소용돌이를 동반한 자화 분포 구조이다. 자구벽과 유사하게 스커미온에도 자기모멘트반전이 있으나 자구벽과 달리 스커미온은 소용돌이 구조로 자기모멘트반전이 중심에서 바깥쪽으로 이루어지며 일반적인 것은 Bloch형이다. 스커미온과 닐형 스커미온. 그림 1: 스커미온 구조의 개략도. (a) 닐형 스커미온 (b) 블로크형 스커미온 스커미온은 쉬운 조작, 쉬운 안정성, 작은 크기, 빠른 주행 속도 등 우수한 특성을 지닌 천연 정보 전달체입니다. 따라서, 스카이미온을 기반으로 한 전자소자는 비휘발성, 고용량, 고속, 저전력 측면에서 미래 소자의 성능 요구사항을 충족할 것으로 기대된다. Skyrmions의 응용 프로그램은 무엇입니까 Skyrmion 경마장 메모리 경마장 메모리는 자성 나노와이어를 트랙으로, 자구 벽을 캐리어로 사용하며, 전류는 자구 벽의 움직임을 구동합니다. 2013년에 연구원들은 더 유망한 대안인 스커미온(skyrmion) 경마장 메모리를 제안했습니다. 자구벽의 구동 전류 밀도와 비교하면 스커미온은 5~6배 더 작기 때문에 에너지 소비와 발열을 줄일 수 있습니다. 스커미온을 압축함으로써 인접한 스커미온 사이의 거리와 스커미온 직경이 동일한 크기가 될 수 있으며, 이는 더 높은 저장 밀도로 이어질 수 있습니다. 그림 2: Skyrmion 기반 Racetrack 메모리 스커미온 트랜지스터 Skyrmions는 트랜지스터 방향으로도 사용될 수 있어 반도체 개발에 대한 새로운 아이디어를 열어줍니다. 그림 3에서 볼 수 있듯이 MTJ(자기 터널 접합)를 사용하여 장치의 한쪽 끝에서 스커미온을 생성한 후 스핀 분극 전류를 통해 스커미온을 다른 쪽 끝으로 구동합니다. 트랜지스터의 스위칭 상태를 달성하기 위해 게이트가 장치 중앙에 설치됩니다. 게이트에 전압을 가하면 전기장이 생성되고, 이는 재료의 수직 자기 이방성을 변화시켜 스커미온의 온/오프를 제어할 수 있습니다. 전압이 가해지지 않을 때 스커미온은 게이트를 통해 장치의 다른 쪽 끝으로 전달될 수 있으며 이 상태는 온 상태로 정의됩니다. 외부 전기장이 인가되면 스커미온은 게이트를 통과하지 못하며 이 상태를 오프(off) 상태로 정의한다. 그림 3: Skyrmion 트랜지스터 Skyrmion 기반의 비전통적인 컴퓨팅 뉴로모픽 컴퓨팅 유닛은 기존 컴퓨팅 유닛에 비해 신경망 측면에서 전력 소비가 적고 대규모 컴퓨팅이 가능하다는 장점이 있습니다. 뉴로모픽 컴퓨팅 장치를 제조하려면 나노미터 크기, 비휘발성 및 낮은 전력 소비라는 요구 사항을 충족해야 합니다. Skyrmion은 이러한 장치에 새로운 가능성을 제공합니다. Skyrmion은 이동성을 제어하여 생물학적 신경을 잘 시뮬레이션할 수 있으며 동시에 불순물 페깅 효과를 보다 효율적으로 제거하여 더욱 견고하게 만들 수 있습니다. 그림 4: (a) Skyrmion 기반 신경 컴퓨팅 장치 (b) Skyrmion 기반 확률론적 컴퓨팅 장치 Skyrmions는 임의의 컴퓨팅 장치에서도 사용할 수 있습니다. 주류 컴퓨팅 기술은 기존 이진 형식으로 값을 인코딩하는 반면, 무작위 컴퓨팅은 무작위 비트 스트림을 지속적으로 처리할 수 있습니다. 기존의 반도체 회로는 의사 난수 생성기와 시프트 레지스터의 조합을 사용하여 신호를 생성하는데, 이는 하드웨어 비용이 높고 에너지 효율이 낮다는 단점이 있습니다. 연구자들은 최근 이론적으로나 실험적으로 열에 의해 유도되는 스커미온 생성을 발견했으며, 이는 스커미온 기반 무작위 컴퓨팅 장치의 기초를 제공합니다. Skyrmion 연구에 적용되는 CIQTEK 양자 다이아몬드 원자현미경 스커미온에 대한 연구는 적절한 관측 기술 없이는 수행될 수 없으며, 실제 공간에서 스커미온을 관찰하는 데 일반적으로 다음 기술이 사용됩니다. 로렌츠 투과 전자 현미경(LTEM), 그 원리는 전자빔을 사용하여 샘플을 관통하고 전자에 대한 로렌츠 힘을 기록하는 것입니다. 원자간력 현미경 기술을 사용하여 시료 표면에 자기장력을 기록하기 위해 자기 팁을 사용하는 자기력 현미경(MFM); X선 현미경은 X선의 흡수율이 시료의 자기장을 반영할 수 있다는 원리입니다. 및 자기광학 Kerr 효과를 사용하여 자화 분포를 측정하는 자기광학 Kerr 현미경(Moke). 이러한 각 관측 도구에는 LTEM의 까다로운 샘플 크기 요구 사항, Moke의 열악한 공간 분해능, 스커미온 이미징에 영향을 미칠...
더보기스핀 트랩핑 전자 상자성 공명(EPR) 방법은 스핀 트랩 기술과 EPR 기술을 결합하여 수명이 짧은 자유 라디칼을 검출하는 방법입니다. 스핀 트래핑 기술을 사용하는 이유는 무엇입니까? 자유 라디칼은 열이나 빛과 같은 외부 조건 하에서 화합물 분자의 공유 결합에 의해 형성된 짝을 이루지 않은 전자를 가진 원자 또는 그룹입니다. 그들은 자연에서 널리 발견됩니다. 생물학, 화학, 의학 등 학제간 학문의 발전으로 과학자들은 많은 질병이 활성산소와 연관되어 있음을 발견했습니다. 그러나 활성 및 반응성 특성으로 인해 반응에서 생성된 자유 라디칼은 종종 실온에서 불안정하며 기존 EPR 분광학 방법을 사용하여 직접 검출하기 어렵습니다. 수명이 짧은 자유 라디칼은 시간 분해 EPR 기술이나 저온 급속 냉동 기술로 연구할 수 있지만 생물학적 시스템에서 대부분의 자유 라디칼 농도가 낮기 때문에 위 기술의 구현이 제한됩니다. 반면에 스핀 트랩 기술은 간접적인 방법을 통해 실온에서 수명이 짧은 자유 라디칼을 검출할 수 있습니다. 스핀 트래핑 기술의 기초 스핀 트랩 실험에서는 스핀 트랩(자유 라디칼을 트랩할 수 있는 불포화 항자성 물질)이 시스템에 추가됩니다. 스핀 트랩을 추가한 후 불안정한 라디칼과 트랩은 보다 안정적이거나 수명이 긴 스핀 부가물을 형성합니다. 스핀 부가물의 EPR 스펙트럼을 검출하고 데이터를 처리 및 분석함으로써 라디칼 유형을 반전시켜 불안정한 자유 라디칼을 간접적으로 검출할 수 있습니다. 그림 1 스핀 포착 기술의 원리(예: DMPO) 스핀 트랩 선택 가장 널리 사용되는 스핀 트랩은 주로 니트론 또는 니트로소 화합물이며, 일반적인 스핀 트랩에는 MNP(2-methyl-2-nitrosopropane dimer), PBN(N-tert-부틸 α-페닐 니트론), DMPO(5,5-디메틸- 1-피롤린-N-옥사이드), 구조는 그림 2에 나와 있습니다. 그리고 우수한 스핀 트랩은 세 가지 조건을 만족해야 합니다. 1. 불안정한 자유 라디칼을 포함하는 스핀 트랩에 의해 형성된 스핀 부가물은 본질적으로 안정적이어야 하며 수명이 길어야 합니다. 2. 스핀 트랩과 다양한 불안정 라디칼에 의해 형성된 스핀 부가물의 EPR 스펙트럼은 쉽게 구별되고 식별 가능해야 합니다. 3. 스핀트랩은 다양한 활성산소와 특이적으로 반응하기 쉽고, 부반응이 없습니다. 위의 조건을 바탕으로 다양한 산업분야에서 널리 사용되는 스핀트랩은 DMPO이다. 그림 2 MNP, PBN, DMPO의 도식적 화학 구조 표 1 일반적인 스핀 트랩 비교
더보기전자 상자성 공명(EPR 또는 ESR) 기술은 샘플에서 짝을 이루지 않은 전자를 직접 검출하는 데 사용할 수 있는 유일한 방법입니다. 그 중 정량적 EPR(ESR) 방법은 반응 동역학 연구, 반응 메커니즘 설명 및 상업적 응용에 필수적인 시료 내 짝을 이루지 않은 전자 스핀 수를 제공할 수 있습니다. 따라서 전자 상자성 공명 기법을 이용하여 샘플의 짝을 이루지 않은 전자 스핀 수를 얻는 것이 연구의 뜨거운 주제였습니다. 두 가지 주요 정량적 전자 상자성 공명 방법, 즉 상대 정량적 EPR(ESR)과 절대 정량적 EPR(ESR)을 사용할 수 있습니다. 상대 정량적 EPR(ESR) 방법 상대적 정량적 EPR 방법은 미지 시료의 EPR 흡수 스펙트럼 적분 면적과 표준 시료의 EPR 흡수 스펙트럼 적분 면적을 비교하여 수행됩니다. 따라서 상대적 정량적 EPR 방법에서는 스핀 수가 알려진 표준 샘플을 도입해야 합니다. EPR 흡수 스펙트럼의 통합 영역의 크기는 샘플의 짝을 이루지 않은 전자 스핀의 수뿐만 아니라 실험 매개변수의 설정, 샘플의 유전 상수, 샘플의 크기 및 모양과도 관련됩니다. , 공진 공동 내 샘플의 위치. 따라서 상대정량적 EPR법에서 보다 정확한 정량적 결과를 얻기 위해서는 표준시료와 미지시료의 성질이 유사해야 하고, 모양과 크기도 유사해야 하며, 공명공동 내에서 동일한 위치에 있어야 한다. 정량적 EPR 오류 소스 절대 정량적 EPR(ESR) 방법 절대 정량적 EPR 방법은 표준 시료를 사용하지 않고 EPR 테스트를 통해 시료 내 짝을 이루지 않은 전자 스핀 수를 직접 얻을 수 있음을 의미합니다. 절대 정량적 EPR 실험에서는 시료의 짝을 이루지 않은 전자 스핀 수를 직접 얻기 위해 테스트할 시료의 EPR 스펙트럼(보통 1차 미분 스펙트럼)의 2차 적분 면적 값, 실험 매개변수, 샘플 부피, 공명 공동 분포 함수 및 보정 계수가 필요합니다. 샘플 내 짝을 이루지 않은 전자 스핀의 절대 개수는 먼저 EPR 테스트를 통해 샘플의 EPR 스펙트럼을 얻은 다음 EPR 1차 미분 스펙트럼을 처리하여 2차 적분 면적 값을 얻은 다음 이를 결합하여 직접 얻을 수 있습니다. 실험 매개변수, 샘플 부피, 공진 공동 분포 함수 및 보정 계수. CIQTEK 전자 상자성 공명 분광학 CIQTEK EPR(ESR) 분광법의 짝을 이루지 않은 전자 스핀의 절대 정량화를 사용하면 참조 또는 표준 샘플을 사용하지 않고 직접 샘플 내 짝을 이루지 않은 전자의 스핀 수를 얻을 수 있습니다. 공진 공동 분포 함수와 보정 계수는 기기가 배송되기 전에 설정됩니다. 분광학이 완료된 후 사용자는 소프트웨어
더보기양자 특성을 기반으로 하는 전자 스핀 센서는 감도가 높으며 전기장, 자기장, 분자 또는 단백질 역학, 핵 또는 기타 입자와 같은 다양한 물리화학적 특성을 조사하는 데 널리 사용될 수 있습니다. 이러한 고유한 장점과 잠재적인 응용 시나리오는 스핀 기반 센서를 현재 뜨거운 연구 방향으로 만듭니다. Sc 3 C 2 @C 80 은 탄소 케이지로 보호되는 매우 안정적인 전자 스핀을 가지며, 이는 다공성 물질 내 가스 흡착 감지에 적합합니다. Py-COF는 독특한 흡착 특성을 지닌 최근에 등장한 다공성 유기 골격 물질로, 포르밀기와 아미노기를 갖는 자가 응축 빌딩 블록을 사용하여 제조되었습니다. 1.38 nm의 이론적 기공 크기로 제조되었습니다. 따라서, 메탈로풀러렌 Sc 3 C 2 @C 80 단위(~0.8 nm 크기)는 Py-COF의 나노기공 중 하나에 들어갈 수 있습니다. 다공성 유기 구조 내에서 가스 흡착을 감지하기 위해 중국 과학원 화학 연구소 연구원인 Taishan Wang이 금속 풀러렌을 기반으로 한 나노스핀 센서를 개발했습니다. 상자성 금속 풀러렌인 Sc 3 C 2 @C 80 은 피렌 기반 공유 유기 프레임워크(Py-COF)의 나노기공에 내장되었습니다. Sc 3 C 2 @C 80 스핀 프로브 가 내장된 Py-COF 내의 흡착된 N 2 , CO , CH 4 , CO 2 , C 3 H 6 및 C 3 H 8 은 EPR 기술(CIQTEK EPR200-Plus)을 사용하여 기록되었습니다. ). 내장된 Sc 3 C 2 @C 80 의 EPR 신호는 Py-COF의 가스 흡착 특성과 정기적으로 상관 관계가 있는 것으로 나타났습니다. 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 "다공성 유기 프레임워크 내부의 가스 흡착 현장 조사를 위한 내장형 나노 스핀 센서"라는 제목으로 게재되었습니다. Sc 3 C 2 @C 8 분자 스핀을 이용한 Py-COF의 가스 흡착 특성 조사 연구에서 저자는 가스 흡착을 감지하기 위해 파이렌 기반 COF(Py-COF)의 하나의 나노기공에 내장된 스핀 프로브로 상자성 특성을 갖는 메탈로풀러렌인 Sc 3 C 2 @C 80 (~0.8 nm 크기)을 사용했습니다. Py-COF 내에서. 그런 다음, 내장된 Sc 3 C 2 @C 80 EPR 신호를 기록하여 N 2 , CO, CH 4 , CO 2 , C 3 H 6 및 C 3 H 8 가스 에 대한 Py-COF의 흡착 특성을 조사했습니다 . Sc 3 C 2 @C 80 의 EPR 신호는 Py-COF의 가스 흡착 특성을 규칙적으로 따르는 것으로 나타났습니다. 기존의 흡착 등온선 측정과 달리 이 이식형 나노스핀 센서는 현장 실시간 모니터링을 통해 가스 흡착 및 탈착을 감지할 수 있습니다. 제안된 나노스핀 센서는 금속-유기 구조(MOF-177)의 가스 흡착 특성을 조사하는 데에도 사용되어 그 다양성을 입증했습니다.
더보기수소 에너지는 전통적인 화석 에너지에서 녹색 에너지로의 전환을 주도하는 청정 에너지입니다. 에너지 밀도는 석유의 3배, 석탄의 4.5배! 미래 에너지 혁명의 파괴적인 기술 방향입니다. 수소연료전지는 수소에너지를 전기에너지로 전환하는 핵심 운반체로서, 세계 각국은 수소연료전지 기술 개발에 큰 중요성을 부여하고 있습니다. 이는 수소 에너지 및 수소 연료 전지 산업 체인의 재료, 공정 기술 및 특성화 수단에 대한 더 높은 요구 사항을 제시했습니다. 가스 흡착 기술은 물질 표면 특성화를 위한 중요한 방법 중 하나로, 주로 수소연료전지에서 수소 에너지의 활용에 중요한 역할을 합니다. 수소 생산 산업의 특성화를 위한 가스 흡착 기술 적용 수소를 생산하는 방법은 수소 에너지를 활용하는 첫 번째 단계입니다. 순도가 높고, 불순물 가스가 적으며, 재생에너지원과 결합이 용이한 전해수를 이용한 수소생산은 미래의 가장 유망한 녹색수소에너지 공급원으로 꼽힌다. 전해수로부터 수소 생산 효율을 향상시키기 위해 고성능 HER 전극 촉매의 개발 및 활용이 입증된 방법입니다. 그래핀으로 대표되는 다공성 탄소 소재는 풍부한 기공 구조, 넓은 비표면적, 높은 전기 전도성, 우수한 전기화학적 안정성 등 우수한 물리화학적 특성을 갖고 있어 효율적인 복합 촉매 시스템 구축에 새로운 기회를 제공합니다. 수소 침전 용량은 조촉매 로딩 또는 헤테로원자 도핑을 사용하여 향상됩니다[2]. 또한, 많은 연구에 따르면 HER 전극 촉매의 촉매 활성은 표면에 노출된 활성 부위의 수에 크게 좌우되며 노출된 활성 부위가 많을수록 해당 촉매 성능이 더 좋아지는 것으로 나타났습니다. 다공성 탄소 물질의 비표면적이 크면 담체로 사용될 때 어느 정도 활성 물질에 더 많은 활성 부위가 노출되고 수소 생성 반응이 가속화됩니다. 다음은 CIQTEK V-Sorb X800 시리즈 비표면 및 기공 크기 분석기를 사용하여 그래핀 재료의 특성화에 대한 예입니다. 그림 1에서 서로 다른 공정으로 제조된 그래핀의 표면적은 각각 516.7m2/g과 88.64m2/g의 큰 차이가 있음을 알 수 있습니다. 연구자들은 비표면적 테스트 결과를 사용하여 기본 촉매 활성을 판단할 수 있으며, 이는 복합 촉매 제조에 대한 해당 참고 자료를 제공할 수 있습니다. 그림 1 다양한 공정으로 합성된 그래핀의 비표면적 실험 결과 또한, 많은 연구자들은 코발트 인화물과 같은 전이금속 인화물과 비표면적이 높은 탄소재료를 결합하여 전해수로부터 수소를 생산하는 전기촉매 활성을 향상시켰다. 그림 2에서 볼 수 있듯이, 다공성 탄소 재료에 인화코발트를 로딩함으로써 BET 테스트 결과에 따르면 탄소/인화코발트 복합체의 비표면적은 195.44m2/g까지 높다는 결론을 내릴 수 있습니다. 높은 비표면적은 전해질과 접촉하는 더 많은 활성 부위를 제공할 수 있으며 동시에 적절한 산소/수소 흡착 및 해리 에너지로 인해 우수한 전기촉매 활성을 나타냅니다. 그림 2 탄소/인화코발트 복합재료의 비표면적 시험 결과 수소연료전지 산업 특성화를 위한 가스흡착 기술 적용 수소연료전지는 수소를 연료로 사용하고, 연료 속의 화학에너지를 전기화학반응을 통해 직접 전기로 변환하는 발전장치로, 에너지 변환효율이 높고, 배출가스 제로, 소음이 없는 장점이 있다. 수소 연료 전지에 대한 현재 연구는 양성자 교환막, 전기촉매, 양극판과 같은 기술의 공격에 중점을 두고 있습니다. 수소 연료 전지에서 이상적인 양성자 교환막(PEM)은 수소가 채워진 연소실과 산소가 채워진 연소실을 완전히 분리하여 양성자만 통과하도록 합니다. 현재 일반적으로 사용되는 수소 연료 전지 양성자 교환막 분리는 충분하지 않아 수소 연료와 산화제를 부분적으로 혼합하여 수소 연료 전지의 전기 화학적 성능을 손상시킬 수 있습니다. 최근에는 다공성 MOF와 고분자의 복합재로 형성된 PEM에 대한 연구가 많은 주목을 받고 있으며, 양성자 전도를 촉진하는 일부 화합물에 의해 MOF 골격 구조를 변형한 다음 형성된 MOF 기반 재료를 추가로 만들 수 있습니다. 폴리머 기반의 하이브리드 멤브레인으로 MOF의 높은 비표면적은 더 많은 양성자 운반체를 수용할 수 있으며, 이는 복합막 기회의 양성자 전도성을 높일 수 있는 기회를 제공합니다. 또한, MOF의 풍부한 기공 구조는 양성자 수송을 위한 효과적인 경로로서 기공 내 수소 결합 네트워크의 구축을 촉진하여 활성 양성자의 이동성을 증가시킵니다[3]. 그림 3은 GSI가 자체 개발한 V-Sorb X800 시리즈 비표면 및 기공 크기 분석기를 사용하여 MOF 복합재의 특성화 예를 보여줍니다. 그림 3 (a) BET 테스트 결과; (b) N2 흡탈착 등온선 그림 3(a)는 1242.58m2/g에서 MOF 복합재의 BET를 보여줍니다. 그림 3(b) N2 흡착-탈착 등온선은 클래스 I 등온선에 가깝고 이는 더 풍부한 미세다공성 구조를 나타냅니다. 기공 크기 분포도의 분석과 결합하여, 그림 4(a)는 BJH-기공 크기 분포도에서 뚜렷한 집중 분포 경향이 없음을 보여 주며, 이는 집중된 메조기공 기공 크기 분포가 없음을 나타냅니다. 그림 4(b)에서 SF-기공 크기 분포는 0.57 nm 근처에 미세 기공이 집중적으로 분포되어 있음을 보여 주며, 이는 가장 이용 가능한 기공 크기가 0.57 nm임을 나타냅니다. 그림 4 (a) BJH-흡착 기공 크기 분포; (b) SF-흡착-기공 크기 분포 또한, 수소 연료전지 스택에서는 전극에서의 수소 산화 반응과 산소 환원 반응의 과정이 주로 촉매에 의해 제어된다. 촉매는 수소연료전지의 활성화 분극화에 영향을 미치는 주요 요인으로, 수소연료전지차의 전반적인 성능과 경제성을 결정짓는 수소연료전지의 핵심소재로 꼽힌다[4]. 백금은 연료 전지에 가장 일반적으로 사용되는 촉매 중 하나이지만 비용이 높...
더보기빛이 소리를 낼 수 있다는 사실을 알고 계셨나요? 19세기 후반, 과학자 알렉산더 그레이엄 벨(전화 발명가 중 한 명으로 간주됨)은 물질이 빛 에너지를 흡수한 후 음파를 생성하는 현상, 즉 광음향 효과를 발견했습니다. 알렉산더 그레이엄 벨 이미지 출처: Sina Technology 1960년대 이후에는 미약신호 감지 기술이 발달하면서 고감도 마이크와 압전 세라믹 마이크가 등장했다. 과학자들은 광음향 효과를 기반으로 한 새로운 분광 분석 기술인 광음향 분광학을 개발했습니다. 광음향 분광학은 시료의 물질과 분광학적 열 특성을 감지하는 데 사용할 수 있으며 무기 및 유기 화합물, 반도체, 금속, 고분자 재료에 대한 물리화학적 연구를 위한 강력한 도구가 됩니다. , 등. 빛이 소리를 생성하게 하려면 어떻게 해야 할까요? 아래 그림과 같이 모노크로메이터로 변조된 광원이나 펄스레이저 등의 펄스광이 광음향셀에 입사됩니다. 광음향 셀에서 측정되는 물질은 빛 에너지를 흡수하며, 입사되는 빛의 파장과 물질에 따라 흡수율이 달라집니다. 이는 서로 다른 물질을 구성하는 원자분자의 에너지 준위가 다르기 때문이며, 입사광의 주파수 ν가 에너지 준위 hν에 가까울수록 물질에 의한 빛의 흡수율이 증가합니다. 빛을 흡수한 후 더 높은 에너지 준위로 도약하는 원자 분자는 더 높은 에너지 준위에 남아 있지 않습니다. 대신, 그들은 에너지를 방출하고 가장 낮은 바닥 상태로 다시 이완되는 경향이 있습니다. 여기서 방출된 에너지는 종종 열 에너지로 나타나고 재료가 열적으로 팽창하고 부피가 변화하게 합니다. 예를 들어, 물질을 광음향 셀에 넣어서 물질의 부피를 제한하면 물질의 팽창으로 인해 압력이 변화하게 됩니다. 입사광의 강도에 주기적인 변조를 적용한 후 재료의 온도, 부피 및 압력도 주기적으로 변경되어 감지 가능한 기계적 파동이 발생합니다. 이 진동은 민감한 마이크나 압전 세라믹 마이크에 의해 감지될 수 있으며, 이를 광음향 신호라고 합니다. 원리 회로도 락인 증폭기는 광음향 신호를 어떻게 측정합니까? 요약하면, 광음향 신호는 매우 작은 열(원자 또는 분자 이완에 의해 방출됨)에서 변환된 훨씬 작은 압력 신호에 의해 생성됩니다. 이렇게 매우 약한 신호를 감지하는 것은 반드시 잠금 증폭기 없이는 수행될 수 없습니다. 광음향 분광학에서 마이크에서 수집된 신호는 전치 증폭기에 의해 증폭된 다음 잠금 증폭기에 의해 필요한 주파수 신호에 고정되어야 합니다. 이러한 방식으로 높은 신호
더보기스핀 트랩핑 기술은 수명이 짧은 라디칼을 검출할 수 있기 때문에 생물학 및 화학 분야에서 널리 사용되었습니다. 스핀 트래핑 실험의 경우 트래핑제 추가 시간, 트래핑제 농도, 시스템 용매 및 시스템 pH와 같은 많은 요소가 실험 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 다양한 라디칼의 경우 최상의 실험 결과를 얻으려면 포획제를 선택하고 실험 계획을 합리적으로 설계해야 합니다. 1.트랩핑제 및 용매 선택 일반적인 O 중심 라디칼은 하이드록실 라디칼, 슈퍼옥사이드 음이온 라디칼 및 단일항 산소입니다. 하이드록실 라디칼( ∙OH ) 하이드록실 라디칼의 경우 일반적으로 수용액에서 검출되고 DMPO를 사용하여 포착됩니다. 이는 반감기가 수분에서 수십 분인 DMPO와 부가물을 형성합니다. 과산화물 음이온 라디칼 ( ∙O 2 - ) 과산화물 음이온 라디칼의 경우 DMPO를 포획제로 선택한 경우 메탄올 시스템에서 검출을 수행해야 합니다. 이는 물과 DMPO의 결합 능력이 DMPO에 대한 과산화물 라디칼의 결합 능력보다 높기 때문입니다. 물에서 슈퍼옥사이드 라디칼이 검출되면 물과 DMPO의 결합 속도가 슈퍼옥사이드 라디칼의 DMPO 결합 속도보다 빨라져 슈퍼옥사이드 라디칼이 쉽게 포획되지 않습니다. 물론, 과산화물 라디칼이 대량으로 생성되면 DMPO에 의해 포획될 수도 있습니다. 수용액에서 초과산화물 라디칼을 포획하려는 경우, 수용액에서 초과산화물 라디칼을 포획하는 BMPO에 의해 형성된 부가물의 반감기가 최대 몇 분이 될 수 있으므로 BMPO를 포획제로 선택해야 합니다. 단일 선형 상태( 1 O 2 ) 단일 선형 상태 산소 검출의 경우 일반적으로 TEMP가 포획 제로 선택되며 그 검출 원리는 그림 1에 나와 있습니다. 단일 선형 상태 산소는 TEMP를 산화하여 전자 상자성으로 검출할 수 있는 단일 전자를 포함하는 TEMPO 라디칼을 형성할 수 있습니다. 공명 분광법. TEMP는 쉽게 산화되고 배경 신호가 발생하기 쉽기 때문에 단일 선형 상태 산소를 제어 실험으로 감지하기 전에 TEMP를 테스트해야 합니다. 그림 1 일중항 산소 검출을 위한 TEMP 메커니즘 표 1 일반적인 O-센터 라디칼 검출 트래핑제 및 용매 선택 2、트랩핑제 첨가 시간 광촉매 반응에서는 빛이 촉매에 조사되면 가전자대 전자가 전도대로 여기되어 전자/정공 쌍이 생성됩니다. 이러한 실험에서는 일반적으로 광 조사 전에 포획제를 첨가해야 하며 현장 조명 시스템과 결합하여 그림 2와 같이 광 조사 시간에 따른 라디칼 신호의 변화를 다양
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