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过程工程所采用原位电镜技术洞悉反应-扩散调控
发布人: 老子有钱 来源: 老子有钱平台 发布时间: 2020-09-15 04:45

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  近日,中国科学院过程工程研究所采用原位扫描电镜技术观察银颗粒结晶过程,了动态浓度场对材料结构生长过程的调控规律,建立了材料表界面介科学研究的方法,为材料结构定向合成提供了理论指导,相关研究工作发表在Research(DOI:10.34133/2020/4370817)。

  材料结构具有多样性和复杂性,针对特定功能的材料结构定向合成和规模化制备是一个挑战性问题。受反应和传递过程影响,在材料生长界面前端存在着动态微(界面浓度场或温度场等),动态微与材料生长界面的实时影响和交互调控是传统结晶理论预测的盲区。

  过程工程所研究员韩团队长期开展材料表界面介科学研究,提出了表界面浓度场是材料结构生长过程的关键控制机制,通过反应速率和传质速率调控界面浓度场,合成了不同形貌的纳米颗粒,验证了界面浓度场对材料结构的调控作用,发展了基于反应-传质调控的材料结构定向合成方法。

  在此基础上,研究团队采用原位电镜研究了动态浓度场对材料结构的实时调控作用。在扫描电镜中引入原位液体池,当电子束扫描样品时激发水产生还原性物质(水合电子)和氧化性物质(羟基基)等,采用有限元模拟方法,量化还原态水合电子和氧化态羟基基的浓度,并将浓度场的实时变化与材料结构生长过程进行关联,发现反应物质浓度的时空动态变化导致银颗粒的可逆变化,验证了动态浓度场对材料结构生长过程的调控作用。

  据研究人员介绍,材料的生长表面及其周围的动态浓度场共同构成了材料表界面的介尺度结构,这种介尺度结构不但存在于材料生长过程,也存在于多相反应过程中,对反应的选择性和效率具有重要影响。因此材料表界面介尺度结构的控制机制和稳定性条件,是材料定向合成和反应定向调控的关键,有望成为材料科学研究的前沿。

  该研究得到国家自然科学基金委“多相反应过程中的介尺度机制及调控重大研究计划”培育项目和集成项目以及多相复杂系统国家重点实验室项目支持。

  近日,中国科学院过程工程研究所采用原位扫描电镜技术观察银颗粒结晶过程,了动态浓度场对材料结构生长过程的调控规律,建立了材料表界面介科学研究的方法,为材料结构定向合成提供了理论指导,相关研究工作发表在Research (DOI:10.34133/2020/4370817)。

  材料结构具有多样性和复杂性,针对特定功能的材料结构定向合成和规模化制备是一个挑战性问题。受反应和传递过程影响,在材料生长界面前端存在着动态微(界面浓度场或温度场等),动态微与材料生长界面的实时影响和交互调控是传统结晶理论预测的盲区。

  过程工程所研究员韩团队长期开展材料表界面介科学研究,提出了表界面浓度场是材料结构生长过程的关键控制机制,通过反应速率和传质速率调控界面浓度场,合成了不同形貌的纳米颗粒,验证了界面浓度场对材料结构的调控作用,发展了基于反应-传质调控的材料结构定向合成方法。

  在此基础上,研究团队采用原位电镜研究了动态浓度场对材料结构的实时调控作用。在扫描电镜中引入原位液体池,当电子束扫描样品时激发水产生还原性物质(水合电子)和氧化性物质(羟基基)等,采用有限元模拟方法,量化还原态水合电子和氧化态羟基基的浓度,并将浓度场的实时变化与材料结构生长过程进行关联,发现反应物质浓度的时空动态变化导致银颗粒的可逆变化,验证了动态浓度场对材料结构生长过程的调控作用。

  据研究人员介绍,材料的生长表面及其周围的动态浓度场共同构成了材料表界面的介尺度结构,这种介尺度结构不但存在于材料生长过程,也存在于多相反应过程中,对反应的选择性和效率具有重要影响。因此材料表界面介尺度结构的控制机制和稳定性条件,是材料定向合成和反应定向调控的关键,有望成为材料科学研究的前沿。

  该研究得到国家自然科学基金委“多相反应过程中的介尺度机制及调控重大研究计划”培育项目和集成项目以及多相复杂系统国家重点实验室项目支持。

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