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Les batteries sodium-ion (SIB) attirent l'attention en tant qu'alternative économique aux batteries lithium-ion, grâce à l'abondance de sodium dans la croûte terrestre (2,6 % contre 0,0065 % pour le lithium). Malgré cela, les SIB présentent encore un retard en termes de densité énergétique, ce qui souligne le besoin de matériaux d'électrodes à haute capacité. Le carbone dur est un candidat idéal pour les anodes SIB en raison de son faible potentiel de stockage du sodium et de sa grande capacité. Cependant, des facteurs tels que la distribution des microdomaines du graphite, les pores fermés et la concentration de défauts ont un impact significatif sur l'efficacité coulombienne initiale (ICE) et la stabilité. Les stratégies de modification ont leurs limites. Le dopage par hétéroatomes peut augmenter la capacité mais réduire l'ICE. Le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) traditionnel permet la formation de pores fermés, mais souffre d'une décomposition lente du méthane, de cycles longs et d'une accumulation de défauts. L'équipe du professeur Yan Yu à l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) utilisé le Microscope électronique à balayage (MEB) CIQTEK Étudier la morphologie de divers matériaux carbonés durs. L'équipe a développé une méthode de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) assistée par catalyseur pour favoriser la décomposition du CH₄ et réguler la microstructure du carbone dur. Les catalyseurs à base de métaux de transition tels que Fe, Co et Ni ont efficacement abaissé la barrière énergétique pour la décomposition du CH₄, améliorant ainsi l'efficacité et réduisant le temps de dépôt. Cependant, Co et Ni ont eu tendance à provoquer une graphitisation excessive du carbone déposé, formant des structures allongées de type graphite dans les directions latérale et d'épaisseur, ce qui a entravé le stockage et le transport des ions sodium. En revanche, Fe a facilité un réarrangement approprié du carbone, résultant en une microstructure optimisée avec moins de défauts et des domaines de graphite bien développés. Cette optimisation a réduit le stockage irréversible du sodium, amélioré l'efficacité coulombienne initiale (ICE) et augmenté la disponibilité des sites de stockage réversibles de Na⁺. L'échantillon de carbone dur optimisé (HC-2) a ainsi atteint une capacité réversible impressionnante de 457 mAh g⁻¹ et un ICE élevé de 90,6 %. De plus, la diffraction des rayons X (DRX) et la spectroscopie Raman in situ ont confirmé un mécanisme de stockage du sodium basé sur l'adsorption, l'intercalation et le remplissage des pores. L'étude a été publiée dans Matériaux fonctionnels avancés sous le titre : Ingénierie du dépôt chimique en phase vapeur assisté par catalyseur de carbone dur avec des pores fermés abondants pour les batteries sodium-ion hautes performances. Comme l'illustre la figure 1a, le carbone dur a été synthétisé par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) assisté par catalyseur, utilisant du carbone poreux commercial comme précurs...

L'équipe du professeur Lai Yuekun de l'Université de Fuzhou a mené des recherches innovantes pour répondre à la demande urgente d'hydrogels adhésifs puissants dans des domaines tels que les capteurs portables, la robotique souple, l'ingénierie tissulaire et les pansements. Actuellement, les matériaux adhésifs d'interface sont confrontés à deux défis techniques majeurs : premièrement, la difficulté d'obtenir une commutation rapide et réversible entre les états adhésif et non adhésif ; deuxièmement, une faible adhérence dans les environnements multi-liquides. Récemment, l’équipe a mené des études approfondies en utilisant le Microscope électronique à balayage CIQTEK . L'hydrogel PANC/T a été synthétisé à partir d'acrylamide (AAm), de N-isopropylacrylamide (NIPAM), d'une solution micellaire composée de dodécyl sulfate de sodium/méthacrylate de méthyloctadécyle/chlorure de sodium (SDS/OMA/NaCl) et d'acide phosphotungstique (PTA). Les interactions dynamiques entre les chaînes de PNIPAM et le SDS ont permis une adhésion et une séparation à la demande. Un trempage supplémentaire dans une solution de Fe³⁺ a produit l'hydrogel PANC/T-Fe, qui assure une forte adhésion dans divers environnements humides. Ceci a permis de développer un hydrogel adhésif d'interface intelligent, à la réactivité rapide, capable d'une adhésion et d'une séparation contrôlées dans différentes conditions d'humidité. La recherche a été publiée dans Matériaux fonctionnels avancés sous le titre « Hydrogels adhésifs contrôlables à température contrôlée avec des propriétés d'adhérence humide remarquables basées sur des interactions interchaînes dynamiques. » Synthèse et caractéristiques structurelles d'un hydrogel adhésif contrôlable L'hydrogel PANC/T-Fe est synthétisé par copolymérisation d'AAm hydrophile, de NIPAM amphiphile et d'OMA hydrophobe. Le PTA agit comme un agent de réticulation, formant des liaisons hydrogène avec les groupes amino des chaînes polymères pour établir un réseau stable. L'équipe a découvert que les interactions entre le NIPAM et le SDS sont essentielles à l'adhérence thermosensible de l'hydrogel. À basse température, le SDS cristallise et adhère aux chaînes de PNIPAM, empêchant les groupes fonctionnels adhésifs d'interagir avec les substrats et réduisant l'adhérence. À mesure que la température augmente, les cristaux de SDS fondent, améliorant le contact entre les groupes adhésifs et les substrats et augmentant significativement l'adhérence. Le PTA améliore l'adhérence à haute température en interagissant physiquement avec les groupes amino du polymère ; cette interaction s'affaiblit sous l'effet de la chaleur, ramollissant l'hydrogel et générant davantage de sites adhésifs. La régulation dynamique entre les chaînes polymères permet une adhérence réversible et à la demande. Figure 1. Synthèse d'hydrogel et mécanisme d'adhésion humide réversible. Mécanisme de régulation de la température des performances d'adhésion Grâce à des expériences comparatives, l'équipe ...

UNSMicroscope électronique à canning (MEB) Sous leCIQTEKMicroscope électronique à balayage, nous pouvons observer la fine structure textile decellules de peau de lézard, lequelpermet un examen visuel des caractéristiques structurelles des plaques cristallines de la peau, telles que leur taille, leur longueur et leur disposition. Ces images offrent non seulement un festin visuel, mais offrent également des indices cruciaux aux scientifiques pour interpréter les propriétés des matériaux, les mécanismes des maladies et les fonctions des tissus biologiques.Chiffres1. Tuinfrastructure en peau de lézard/30 kV/STEM Chiffres2. SEM3200/Puce ordinaire 2/10 kV/ETD Idées fausses courantes sur le SEM : 1. Les images SEM sont-elles en vraies couleurs ? 2. Un grossissement plus élevé est-il toujours meilleur ? 3. Le MEB peut-il voir les atomes ? 4. Le MEB convient-il uniquement aux échantillons solides et sans vie ? Des traitements tels que la congélation, le séchage ou le revêtement avec des matériaux conducteurs, le MEB peut également être utilisé pour observer les tissus et les cellules biologiques. 5. Les images SEM peuvent-elles représenter pleinement les conditions réelles d’un échantillon ? Le processus de préparation peut provoquer des déformations ou des artefacts qui peuvent affecter la précision des résultats.

L'équipe du professeur Yan Yu à l'USTC a utilisé le CIQTEK Smise en conserveElectronMmicroscope SEM3200 pour étudier la morphologie post-cyclage. Elle a développé du carbone amorphe à défauts contrôlables comme matériau candidat pour une couche d'interface artificielle équilibrant potassiophilie et activité catalytique. L'équipe de recherche a préparé une série de matériaux carbonés présentant différents degrés de défauts (appelés SC-X, où X représente la température de carbonisation) en régulant la température de carbonisation. L'étude a révélé que le SC-800 présentant un excès de défauts provoquait une décomposition importante de l'électrolyte, entraînant un film SEI irrégulier et une durée de vie réduite. Le SC-2300, présentant le moins de défauts, présentait une affinité insuffisante pour le potassium et induisait facilement une croissance dendritique du potassium. Le SC-1600, doté d'une couche de carbone localement ordonnée, présentait une structure de défauts optimisée, offrant le meilleur équilibre entre potassiophilie et activité catalytique. Il pouvait réguler la décomposition de l'électrolyte et former un film SEI dense et uniforme. Les résultats expérimentaux ont démontré que le SC-1600@K présentait une stabilité de cycle à long terme jusqu'à 2000 heures sous une densité de courant de 0,5 mA cm-2 et une capacité de 0,5 mAh cm-2. Même sous une densité de courant plus élevée (1 mA cm-2) et capacité (1 mAh cm-2), il a conservé d'excellentes performances électrochimiques avec des cycles stables dépassant 1 300 heures. Lors de tests en cellule complète, associé à une électrode positive PTCDA, il a conservé une capacité de rétention de 78 % après 1 500 cycles à une densité de courant de 1 A/g, démontrant une stabilité de cycle exceptionnelle. Cette recherche, intitulée« Équilibrage de la potassiophilie et de l'activité catalytique de la couche d'interface artificielle pour les batteries sodium/potassium métal sans dendrites »,a été publié dansMatériaux avancés.Figure 1 :Les résultats de l'analyse microstructurale d'échantillons de carbone (SC-800, SC-1600 et SC-2300) préparés à différentes températures de carbonisation sont présentés. Grâce à des techniques telles que la diffraction des rayons X (DRX), la spectroscopie Raman, la spectroscopie de photoélectrons X (XPS) et la diffusion des rayons X aux grands angles (WAXS), la structure cristalline, le niveau de défauts et le dopage en oxygène et en azote de ces échantillons ont été analysés. Les résultats ont montré qu'à mesure que la température de carbonisation augmentait, les défauts des matériaux carbonés diminuaient progressivement et la structure cristalline devenait plus ordonnée. Figure 2 :La distribution de la densité de courant pendant la croissance du potassium métallique sur différentes électrodes négatives composites a été analysée par simulation par éléments finis. Les résultats de la simulation ont montré que l'électrode composite SC-1600@K présentait une distribution de couran...

La diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD) est une technique de microscopie largement utilisée en science des matériaux. Elle analyse les angles et les différences de phase des électrons rétrodiffusés produits lorsqu'un échantillon interagit avec un faisceau d'électrons de haute énergie afin de déterminer des caractéristiques clés telles que la structure cristalline et l'orientation des grains. Comparée à une méthode traditionnelle, elle estSmise en conserve Electron Mmicroscope (SEM)L'EBSD offre une résolution spatiale plus élevée et peut obtenir des données cristallographiques au niveau submicrométrique, offrant des détails sans précédent pour l'analyse des microstructures des matériaux. Caractéristiques de la technique EBSD L'EBSD combine les capacités de microanalyse deMicroscope électronique à transmission (TEM) et les capacités d'analyse statistique à grande échelle de la diffraction des rayons X. L'EBSD est réputé pour son analyse de structure cristalline de haute précision, son traitement rapide des données, sa simplicité de préparation des échantillons et sa capacité à combiner les informations cristallographiques et la morphologie microstructurale dans la recherche en science des matériaux. Un MEB équipé d'un système EBSD fournit non seulement des informations sur la micromorphologie et la composition, mais permet également l'analyse de l'orientation microscopique, facilitant ainsi grandement le travail des chercheurs. Application de l'EBSD en SEM En MEB, l'interaction d'un faisceau d'électrons avec l'échantillon génère divers effets, notamment la diffraction des électrons sur des plans cristallins disposés régulièrement. Ces diffractions forment un « diagramme de Kikuchi », qui non seulement renseigne sur la symétrie du système cristallin, mais correspond également directement à l'angle entre les plans cristallins et les axes cristallographiques, en relation directe avec le type de système cristallin et les paramètres du réseau. Ces données peuvent être utilisées pour identifier les phases cristallines grâce à la technique EBSD. Pour les phases cristallines connues, l'orientation du diagramme de Kikuchi correspond directement à celle du cristal. Composants du système EBSD Pour effectuer une analyse EBSD, un ensemble d'équipements comprenant unSMicroscope électronique de mise en conserve Un système EBSD est nécessaire. Le cœur du système est le MEB, qui produit un faisceau d'électrons de haute énergie et le focalise sur la surface de l'échantillon. La partie matérielle du système EBSD comprend généralement une caméra CCD sensible et un système de traitement d'images. La caméra CCD capture les images des électrons rétrodiffusés, tandis que le système de traitement d'images effectue la moyenne des motifs et la soustraction de l'arrière-plan afin d'extraire des motifs Kikuchi clairs. Fonctionnement du détecteur EBSD L'obtention de diagrammes de Kikuchi EBSD au MEB est relativement simple. L'échantillon est fortement incliné par rappor...

La technologie du faisceau d'ions focalisés (FIB) est devenue un élément essentiel des avancées technologiques modernes, notamment dans la fabrication de semi-conducteurs et la nanofabrication. Si la technologie FIB est bien connue, son histoire et son développement sont peu connus.Faisceau d'ions focalisés (FIB) est un instrument de micro-coupe qui utilise des lentilles électromagnétiques pour focaliser un faisceau d'ions dans une très petite zone.La FIB consiste à accélérer les ions provenant d'une source d'ions (la plupart des FIB utilisent Ga, mais certains appareils ont des sources d'ions He et Ne), puis à focaliser le faisceau sur la surface de l'échantillon.Microscope électronique à balayage à faisceau d'ions focalisés (FIB-SEM) CIQTEK DB550 Origine de la technologie FIB Depuis le XXe siècle, les nanotechnologies se sont rapidement développées pour devenir un domaine scientifique et technologique émergent. Elles représentent aujourd'hui l'un des domaines de pointe du progrès scientifique et technologique et ont des implications importantes pour le développement économique et social en tant que stratégie nationale. Les nanostructures possèdent des propriétés uniques grâce à leurs unités structurales proches de la longueur de cohérence des électrons et de la longueur d'onde de la lumière, ce qui entraîne des effets de surface et d'interface, des effets de taille et des effets de taille quantique. Elles présentent de nombreuses caractéristiques innovantes en électronique, magnétisme, optique et mécanique, et recèlent un potentiel considérable pour les applications de dispositifs haute performance. Le développement de structures et de dispositifs nanométriques innovants nécessite le développement de techniques de micro-nanofabrication précises, multidimensionnelles et stables. Les procédés de micro-nanofabrication sont complexes et font généralement appel à des techniques telles que l'implantation ionique, la photolithographie, la gravure et le dépôt de couches minces. Ces dernières années, avec la tendance à la miniaturisation des processus de fabrication modernes, la technologie du faisceau d'ions focalisés (FIB) a été de plus en plus appliquée à la fabrication de micro-nanostructures dans divers domaines, devenant une technique indispensable et importante dans la micro-nanofabrication.La technologie FIB est basée sur les systèmes conventionnels à faisceau d'ions et à faisceau d'électrons focalisés, et est essentiellement la même. Comparée aux faisceaux d'électrons, la FIB balaye la surface de l'échantillon à l'aide d'un faisceau d'ions généré par une source d'ions après accélération et focalisation. Les ions ayant une masse bien supérieure à celle des électrons, même les ions les plus légers, comme les ions H+, ont une masse plus de 1 800 fois supérieure à celle des électrons. Cela permet au faisceau d'ions d'atteindre des capacités d'imagerie et d'exposition similaires à celles des faisceaux d'électrons, et d'exploiter la masse importante ...

Créer une image parfaite requiert une combinaison de connaissances théoriques et d'expérience pratique, ainsi qu'un équilibre entre de nombreux facteurs. Ce processus peut se heurter à des difficultés lors de l'utilisation de Microscope électronique. UNstigmatisme L'astigmatisme est l'une des corrections d'image les plus difficiles à réaliser et nécessite de la pratique. L'image du milieu de la figure suivante est une image correctement mise au point après correction de l'astigmatisme. Les images de gauche et de droite illustrent une mauvaise correction de l'astigmatisme, entraînant des bandes étirées. Pour obtenir une imagerie précise, la section transversale de lafaisceau d'électronsLa sonde doit être circulaire lorsqu'elle atteint l'échantillon. La section transversale de la sonde peut se déformer et prendre une forme elliptique. Cela peut être dû à divers facteurs, tels que la précision d'usinage et des défauts dans la pièce polaire magnétique ou le bobinage en cuivre de la bobine ferromagnétique. Cette déformation, appelée vignettage, peut entraîner des difficultés de mise au point. Grave aLe stigmatisme est l'une des corrections les plus difficiles à réaliser sur une image et nécessite de la pratique. L'image du milieu de la figure suivante est une image correctement mise au point après correction de l'astigmatisme. Les images de gauche et de droite illustrent une mauvaise correction de l'astigmatisme, entraînant des bandes étirées. Ces bandes peuvent se manifester par des « bandes » dans l'axe X de l'image. Lorsque l'image passe d'une sous-mise au point à une sur-mise au point, les bandes s'orientent vers l'axe Y. Une mise au point précise permet d'obtenir une mise au point correcte si la taille du spot est appropriée. Lorsqu'il est agrandi environ 10 000 fois, s'il n'y a pas de rayures dans les deux sens lorsque l'objectif est réglé pour sous-focaliser ou sur-focaliser, on considère généralement qu'il n'y a pas de unstigmatismedans l'image. Unstigmatisme est généralement négligeable dans les images dont le grossissement est inférieur à 1000 fois. La meilleure approche pour corriger le vignettage est de définir les décalages du vignetteur X et Y à zéro (c'est-à-dire sans unstigmatisme correction) puis effectuez la mise au point la plus fine possible. Ajustez ensuite les axes X et Y. unstigmatisme contrôle (ne peut pas être réglé simultanément) pour obtenir la meilleure image et refaire la mise au point. Effets de bord Les effets de bord se produisent en raison d'une améliorationElémission d'électronsSur les bords de l'échantillon. Les effets de bord sont dus à l'influence de la morphologie sur la génération d'électrons secondaires et sont également à l'origine du contour de l'image produite par le détecteur d'électrons secondaires. Les électrons se dirigent préférentiellement vers les bords et les pics et émettent depuis ces derniers, ce qui entraîne une intensité de signal plus faible dans les zones obstruées par le détecteur, comme les c...

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