Las baterías de iones de sodio (SIB) están ganando popularidad como una alternativa rentable a las baterías de iones de litio, gracias al abundante contenido de sodio en la corteza terrestre (2,6 % frente al 0,0065 % del litio). A pesar de ello, las SIB aún presentan una densidad energética inferior, lo que pone de relieve la necesidad de materiales de electrodos de alta capacidad. El carbono duro es un candidato sólido para los ánodos SIB debido a su bajo potencial de almacenamiento de sodio y su alta capacidad. Sin embargo, factores como la distribución de microdominios de grafito, los poros cerrados y la concentración de defectos afectan significativamente la eficiencia coulombiana inicial (ICE) y la estabilidad. Las estrategias de modificación presentan limitaciones. El dopaje con heteroátomos puede aumentar la capacidad, pero reducir la ICE. La deposición química de vapor (CVD) tradicional ayuda a formar poros cerrados, pero presenta una lenta descomposición del metano, ciclos largos y acumulación de defectos. El equipo del profesor Yan Yu en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) utilizó el Microscopio electrónico de barrido (SEM) CIQTEK Para investigar la morfología de diversos materiales de carbono duro, el equipo desarrolló un método de deposición química en fase de vapor (CVD) asistida por catalizador para promover la descomposición de CH₄ y regular la microestructura del carbono duro. Los catalizadores de metales de transición, como Fe, Co y Ni, redujeron eficazmente la barrera energética para la descomposición de CH₄, mejorando así la eficiencia y acortando el tiempo de deposición. Sin embargo, el Co y el Ni tendían a causar una grafitización excesiva del carbono depositado, formando estructuras alargadas similares al grafito, tanto en dirección lateral como en dirección de espesor, lo que dificultaba el almacenamiento y el transporte de iones de sodio. Por el contrario, el Fe facilitaba una reorganización adecuada del carbono, lo que resultaba en una microestructura optimizada con menos defectos y dominios de grafito bien desarrollados. Esta optimización reducía el almacenamiento irreversible de sodio, mejoraba la eficiencia coulombiana inicial (ICE) y aumentaba la disponibilidad de sitios de almacenamiento reversibles de Na⁺. Como resultado, la muestra de carbono duro optimizada (HC-2) alcanzó una impresionante capacidad reversible de 457 mAh g⁻¹ y un alto índice de combustión (ICE) del 90,6 %. Además, la difracción de rayos X (DRX) in situ y la espectroscopia Raman in situ confirmaron un mecanismo de almacenamiento de sodio basado en la adsorción, la intercalación y el llenado de poros. El estudio se publicó en Materiales funcionales avanzados bajo el título: Ingeniería de deposición química de vapor asistida por catalizador de carbono duro con abundantes poros cerrados para baterías de iones de sodio de alto rendimiento. Como se ilustra en la Figura 1a, el carbono duro se sintetizó mediante un método de deposición ...

El equipo del profesor Lai Yuekun, de la Universidad de Fuzhou, ha llevado a cabo una investigación innovadora para abordar la urgente demanda de hidrogeles adhesivos de alta resistencia en campos como sensores portátiles, robótica blanda, ingeniería de tejidos y apósitos para heridas. Actualmente, los materiales adhesivos de interfaz se enfrentan a dos importantes desafíos técnicos: en primer lugar, la dificultad para lograr una transición rápida y reversible entre estados adhesivos y no adhesivos; en segundo lugar, su baja adhesión en entornos con múltiples líquidos. Recientemente, el equipo realizó estudios en profundidad utilizando el Microscopio electrónico de barrido CIQTEK . El hidrogel PANC/T se sintetizó a partir de acrilamida (AAm), N-isopropilacrilamida (NIPAM), una solución micelar compuesta de dodecilsulfato de sodio/metacrilato de metil octadecilo/cloruro de sodio (SDS/OMA/NaCl) y ácido fosfotúngstico (PTA). Las interacciones dinámicas entre las cadenas de PNIPAM y el SDS permitieron la adhesión y separación a demanda. Una inmersión posterior en solución de Fe³⁺ produjo el hidrogel PANC/T-Fe, que logra una fuerte adhesión en diversos ambientes húmedos. Esto resultó en el desarrollo de un hidrogel adhesivo de interfaz inteligente con rápida respuesta, capaz de lograr una adhesión y separación controladas en diferentes condiciones de humedad. La investigación fue publicada en Materiales funcionales avanzados bajo el título "Hidrogeles adhesivos controlables por temperatura con notables propiedades de adhesión húmeda basadas en interacciones dinámicas entre cadenas". Síntesis y características estructurales del hidrogel adhesivo controlable El hidrogel PANC/T-Fe se sintetiza mediante la copolimerización de AAm hidrófilo, NIPAM anfifílico y OMA hidrófobo. El PTA actúa como reticulante, formando enlaces de hidrógeno con los grupos amino de las cadenas poliméricas para establecer una red estable. El equipo descubrió que las interacciones entre NIPAM y SDS son cruciales para la adhesión termosensible del hidrogel. A temperaturas más bajas, el SDS cristaliza y se adhiere a las cadenas de PNIPAM, lo que impide que los grupos funcionales adhesivos interactúen con los sustratos y reduce la adhesión. A medida que aumenta la temperatura, los cristales de SDS se funden, mejorando el contacto entre los grupos adhesivos y los sustratos, aumentando significativamente la adhesión. El PTA mejora la adhesión a temperaturas más altas al interactuar físicamente con los grupos amino del polímero; esta interacción se debilita con el calentamiento, ablandando el hidrogel y generando más sitios de adhesión. La regulación dinámica entre las cadenas poliméricas permite una adhesión reversible y a demanda. Figura 1. Síntesis de hidrogel y mecanismo de adhesión húmeda reversible. Mecanismo de regulación de la temperatura del rendimiento de la adhesión Mediante experimentos comparativos, el equipo confirmó que el efecto sinérgico del NIPAM y la solución micelar e...

ASMicroscopio electrónico de enlatado (SEM)Es un microscopio potente que utiliza un haz de electrones de alta energía para escanear la superficie de una muestra, capturando señales emitidas o dispersadas por electrones para generar imágenes de alta resolución de la muestra. superficie. El SEM puede ampliar las imágenes de miles a decenas de miles de veces, revelando un mundo microscópico imperceptible a simple vista. Bajo elCIQTEKMicroscopio electrónico de barrido, podemos observar la fina estructura textil decélulas de la piel de lagarto, cualPermite un examen visual de las características estructurales de las placas cristalinas en la piel, como su tamaño, longitud y disposición. Estas imágenes no sólo proporcionan un deleite visual, sino que también ofrecen pistas cruciales para que los científicos interpreten las propiedades de los materiales, los mecanismos de las enfermedades y las funciones de los tejidos biológicos.Cifras1. TúInfraestructura de piel de lagarto/30 kV/STEMEn el campo de la electrónica, el SEM ayuda a los ingenieros a examinar minúsculas uniones de soldadura y conductores en placas de circuitos con detalle para garantizar la precisión y fiabilidad de la tecnología. En la ciencia de los materiales, el SEM puede utilizarse para analizar superficies de fractura de aleaciones metálicas, optimizando el diseño industrial y la tecnología de procesamiento. En aplicaciones biológicas, el SEM puede visualizar la estructura superficial de bacterias e incluso observar interacciones entre virus y células huésped. Cifras2. SEM3200/Chip ordinario 2/10 kV/miTDEl microscopio electrónico de barrido (MEB) no es solo una máquina; es más bien un detective meticuloso que nos ayuda a descubrir los secretos microscópicos de la naturaleza y de los objetos artificiales, lo que supone un sólido apoyo a la investigación científica y la innovación tecnológica. A través del MEB, los científicos pueden comprender mejor la naturaleza de los materiales, la estructura de los tejidos biológicos y la esencia de diversos fenómenos complejos, ampliando así los límites de nuestro conocimiento. Conceptos erróneos comunes sobre SEM: 1. ¿Las imágenes SEM tienen colores verdaderos? El microscopio electrónico de barrido (MEB) produce imágenes en blanco y negro porque resultan de la interacción de los electrones con la muestra, no de las ondas de luz. Las imágenes coloreadas del MEB que se suelen ver se posprocesan mediante técnicas de coloración digital para distinguir diferentes estructuras o mejorar los efectos visuales. 2. ¿Es siempre mejor un mayor aumento? Si bien el microscopio electrónico de barrido (MEB) puede proporcionar un aumento extremadamente alto, no todas las investigaciones requieren el máximo aumento. Un aumento excesivo, más allá de la escala de características de la muestra, no solo aumenta el tiempo de escaneo, sino que también puede generar un aumento de información irrelevante. 3. ¿Puede el SEM ver átomos? Aunque el microscopio electrónico de bar...

El equipo del profesor Yan Yu en la USTC utilizó el CIQTEK SenvasemilectrónMETROmicroscopio SEM3200 Para estudiar la morfología posciclado, se desarrolló carbono amorfo con defectos controlables como material candidato para una capa de interfaz artificial que equilibra la potasiofilicidad y la actividad catalítica. El equipo de investigación preparó una serie de materiales de carbono con diferentes grados de defectos (denominados SC-X, donde X representa la temperatura de carbonización) mediante la regulación de dicha temperatura. El estudio reveló que el SC-800, con un exceso de defectos, provocó una descomposición electrolítica considerable, lo que resultó en una película de SEI irregular y una reducción de la vida útil. El SC-2300, con el menor número de defectos, presentó una afinidad insuficiente por el potasio e indujo fácilmente el crecimiento dendrítico de potasio. El SC-1600, con una capa de carbono localmente ordenada, presentó una estructura de defectos optimizada, logrando el mejor equilibrio entre potasiofilicidad y actividad catalítica. Logró regular la descomposición electrolítica y formar una película de SEI densa y uniforme. Los resultados experimentales demostraron que SC-1600@K exhibió estabilidad de ciclo a largo plazo por hasta 2000 horas bajo una densidad de corriente de 0,5 mA cm-2 y una capacidad de 0,5 mAh cm-2Incluso con una mayor densidad de corriente (1 mA cm-2) y capacidad (1 mAh cm-2), mantuvo un excelente rendimiento electroquímico con ciclos estables que superaron las 1300 horas. En pruebas de celda completa, al combinarse con un electrodo positivo PTCDA, mantuvo una retención de capacidad del 78 % después de 1500 ciclos a una densidad de corriente de 1 A/g, demostrando una estabilidad de ciclo excepcional. Esta investigación, tituladafue publicado enMateriales avanzados.Figura 1:Se presentan los resultados del análisis microestructural de muestras de carbono (SC-800, SC-1600 y SC-2300) preparadas a diferentes temperaturas de carbonización. Mediante técnicas como difracción de rayos X (DRX), espectroscopia Raman, espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y dispersión de rayos X de ángulo amplio (WAXS), se analizaron la estructura cristalina, el nivel de defectos y el dopaje con oxígeno y nitrógeno de estas muestras. Los resultados mostraron que, a medida que aumentaba la temperatura de carbonización, los defectos en los materiales de carbono disminuían gradualmente y la estructura cristalina se volvía más ordenada. Figura 2:Se analizó la distribución de la densidad de corriente durante el crecimiento del metal potasio en diferentes electrodos negativos compuestos mediante simulación de elementos finitos. Los resultados de la simulación mostraron que el electrodo compuesto SC-1600@K presentó una distribución de corriente uniforme durante la deposición de potasio, lo que contribuyó a suprimir eficazmente el crecimiento dendrítico. Además, se midió el módulo de Young de la capa SEI mediante microscopía de fuer...

La difracción de retrodispersión de electrones (EBSD) es una técnica de microscopía ampliamente utilizada en la ciencia de los materiales. Analiza los ángulos y las diferencias de fase de los electrones retrodispersados que se producen cuando una muestra interactúa con un haz de electrones de alta energía para determinar características clave como la estructura cristalina y la orientación del grano. En comparación con un microscopio tradicional...SElectron M enlatadomicroscopio (SEM)EBSD proporciona una mayor resolución espacial y puede obtener datos cristalográficos a nivel submicrométrico, ofreciendo detalles sin precedentes para analizar microestructuras de materiales. Características de la técnica EBSD EBSD combina las capacidades de microanálisis deMicroscopio electrónico de transmisión (TEM) y las capacidades de análisis estadístico de áreas extensas de la difracción de rayos X. La EBSD es conocida por su análisis de estructura cristalina de alta precisión, el rápido procesamiento de datos, la simplicidad del proceso de preparación de muestras y la capacidad de combinar información cristalográfica con morfología microestructural en la investigación en ciencia de materiales. Un microscopio electrónico de barrido (SEM) equipado con un sistema EBSD no solo proporciona información sobre micromorfología y composición, sino que también permite el análisis de orientación microscópica, lo que facilita enormemente el trabajo de los investigadores. Aplicación de EBSD en SEM En el microscopio electrónico de barrido (MEB), cuando un haz de electrones interactúa con la muestra, se generan diversos efectos, incluyendo la difracción de electrones en planos de la red cristalina dispuestos regularmente. Estas difracciones forman un patrón de Kikuchi, que no solo contiene información sobre la simetría del sistema cristalino, sino que también se corresponde directamente con el ángulo entre los planos cristalinos y los ejes cristalográficos, con una relación directa con el tipo de sistema cristalino y los parámetros de la red. Estos datos pueden utilizarse para identificar fases cristalinas mediante la técnica EBSD. Para fases cristalinas conocidas, la orientación del patrón de Kikuchi se corresponde directamente con la orientación del cristal. Componentes del sistema EBSD Para realizar el análisis EBSD, se necesita un conjunto de equipos que incluye unSMicroscopio electrónico enlatado Se requiere un sistema EBSD. El núcleo del sistema es el microscopio electrónico de barrido (MEB), que produce un haz de electrones de alta energía y lo enfoca sobre la superficie de la muestra. El hardware del sistema EBSD suele incluir una cámara CCD sensible y un sistema de procesamiento de imágenes. La cámara CCD captura las imágenes de electrones retrodispersados, y el sistema de procesamiento de imágenes realiza el promedio de patrones y la sustracción de fondo para extraer patrones Kikuchi claros. Funcionamiento del detector EBSD Obtener patrones Kikuchi de EBSD mediante ...