الكيمياء الكهربائية لبطارية ليثيوم أيون

يصف تأثير الحجم الكمي الظاهرة التي تتغير فيها الخصائص الإلكترونية والبصرية لمادة ما عندما يقترب حجمها من مقياس النانو. عندما تصبح أبعاد المادة مماثلة لطول موجة دي برولي للإلكترون، يحدث انحصار كمي. ويؤدي ذلك إلى تكميم مستويات طاقة الإلكترون، مما يؤدي إلى فجوة نطاق تعتمد على الحجم، [latex]E_g(R) \approx E_{g,\b\u\lk} + \\frac{\frac{\hbar^2\pi^2\pi^2}{2R^2}(\frac{{1}{m_e^*}+ \frac{1}{m_h^*})[/latex].

يكون ضغط بخار الماء المتوازن فوق سطح سائل في هواء رطب ([latex]p ^^*{H_2O,a}[/latex]) أكبر قليلاً من ضغط بخار الماء المتوازن فوق سطح الماء النقي ([latex]p ^*{H_2O}[/latex]). ويقاس هذا الفرق بعامل تعزيز بخار الماء، [latex]f_w[/latex]، والذي يعتمد على درجة الحرارة وضغط الهواء الرطب. والعلاقة هي [latex]p^^*{H_2O,a} = f_w(T, p_{ms}) \cdot p^*{H_2O}[/latex].

مغناطيسات العناصر الأرضية النادرة هي مغناطيسات دائمة قوية مصنوعة من سبائك عناصر أرضية نادرة. طُوّرت في سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي، وأكثر أنواعها شيوعًا هي مغناطيسات النيوديميوم (NdFeB) ومغناطيسات الساماريوم-الكوبالت (SmCo). تُعد هذه المغناطيسات أقوى أنواع المغناطيسات الدائمة، حيث تُنتج مجالات مغناطيسية أقوى بكثير من مغناطيسات الفريت أو النيكو، مما يُتيح تصغير حجمها وتحسين أدائها في العديد من التقنيات. ملاحظة: مصطلح "عناصر أرضية نادرة" هو تسمية خاطئة تاريخيًا. هذه العناصر ليست نادرة بشكل استثنائي في قشرة الأرض. السيريوم، وهو الأكثر وفرة، هو العنصر الخامس والعشرون الأكثر وفرة، على غرار النحاس. حتى اللوتيتيوم، وهو أقل العناصر الأرضية النادرة استقرارًا وفرة، أكثر شيوعًا من الذهب بنحو 200 مرة. وقد نشأ وصف "نادر" لصعوبة فصلها.

مؤشر البياض CIE هو معادلة موحدة من قبل اللجنة الدولية للإضاءة لتقييم مدى إدراك البياض. يتم حسابه من قيم التحفيز الثلاثي CIE (X، Y، Z) وإحداثيات اللونية (x، y) للعينة ومصدر الإضاءة المرجعي. الصيغة الأساسية هي [latex]W_{CIE} = Y + 800(x_n - x) + 1700(y_n - y)[/latex].

Molecular self-assembly is a 'bottom-up' process where molecules spontaneously organize into ordered structures without external guidance. This phenomenon, driven by non-covalent interactions like hydrogen bonds, hydrophobic effects, and van der Waals forces, is fundamental in biology (e.g., protein folding, lipid bilayer formation). In biomaterials, it is harnessed to create complex, nanostructured materials like hydrogels and nanofibers for biomedical applications.

يعرف معيار ISO 5725 الدقة بأنها مزيج من الدقة والدقة. الدقة هي مدى تقارب متوسط سلسلة كبيرة من القياسات من القيمة المرجعية المقبولة، وقياس الخطأ المنتظم أو التحيز. أما الدقة فهي مدى تقارب الاتفاق بين مجموعة من النتائج، مما يقيس الخطأ العشوائي. وبالتالي، تتطلب الدقة كلاً من الدقة العالية والدقة العالية.

تعمل بطاريات أيونات الليثيوم-أيون عبر آلية الإقحام، وهي عبارة عن إدخال عكسي للأيونات في مادة مضيفة ذات طبقات. أثناء التفريغ، تنفصل أيونات الليثيوم ([latex]Li^+[/latex]) أثناء التفريغ، تنفصل أيونات الليثيوم عن القطب السالب (الأنود)، وهو عادةً الجرافيت، وتتحرك عبر إلكتروليت غير مائي لتدخل في قطب موجب (كاثود)، وهو عادةً أكسيد معدني. وتنتقل الإلكترونات عبر الدائرة الخارجية لتنتج تياراً.

يشير عمق التفريغ (DoD) إلى النسبة المئوية لسعة البطارية التي تم تفريغها. وهو عكس حالة الشحن (SoC)، حيث يعني عمق التفريغ 100% أن البطارية فارغة. يعتمد عمر دورة البطارية بشكل كبير على متوسط ​​عمق التفريغ؛ فكلما انخفضت دورات عمق التفريغ (مثل التفريغ إلى 80% فقط من السعة) زادت بشكل ملحوظ عدد الدورات التي تتحملها البطارية.

تصف قوانين تحجيم MEMS كيف تتغير القوى والخصائص الفيزيائية مع تقلص أبعاد الجهاز إلى المقياس المجهري. وعلى عكس العالم العياني الذي تهيمن عليه الجاذبية والقصور الذاتي، فإن المجالات المجهرية تحكمها قوى سطحية مثل التوتر السطحي واللزوجة والقوى الكهروستاتيكية. على سبيل المثال، تتدرج القوة الناتجة عن الجاذبية مع الحجم ([latex]L^3[/latex])، بينما تتدرج القوة الكهروستاتيكية مع المساحة ([latex]L^2[/latex])، وتصبح أقوى نسبيًا في الأحجام الأصغر.

مغناطيسات النيوديميوم هي أقوى أنواع المغناطيسات الدائمة المتوفرة تجاريًا. وهي سبيكة ثلاثية من النيوديميوم والحديد والبورون، صيغتها المتكافئة Nd₂Fe₂₂B. تنبع قوتها المغناطيسية الهائلة من تباينها المغناطيسي العالي ومغنطتها التشبعية، الناتجة عن بنيتها البلورية الرباعية. ومع ذلك، فهي هشة، وعرضة للتآكل، ودرجة حرارتها منخفضة (درجة حرارة كوري).

ترانزستور الإلكترون الواحد (SET) هو جهاز تحويل يستخدم نفقًا إلكترونيًا مُتحكمًا به للتحكم في تدفق الإلكترونات المفردة. يتكون من نقطة كمية (الجزيرة) متصلة بأسلاك المصدر والصرف عبر وصلات نفقية، ومتصلة سعويًا بقطب بوابة. يعتمد تشغيله على تأثير حصار كولومب، مما يتيح حساسية عالية واستهلاكًا منخفضًا للطاقة.

في عام 1986، اكتشف جورج بيدنورز وك. أليكس مولر الموصلية الفائقة في مادة خزفية، وهي بيروفسكايت الكوبرات القائم على اللانثانوم، عند درجة حرارة حرجة تبلغ حوالي 35 كلفن. كانت هذه الدرجة أعلى بكثير من الرقم القياسي الذي بلغ حوالي 23 كلفن للموصلات الفائقة التقليدية في ذلك الوقت، وحطم الاعتقاد بأن الموصلية الفائقة تقتصر على درجات حرارة أقل بكثير، مما فتح مجال الموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية.

Carbon nanotubes (CNTs) are cylindrical molecules of rolled-up sheets of single-layer carbon atoms (graphene). They can be single-walled (SWCNTs) or multi-walled (MWCNTs). Their properties are extraordinary, including exceptional tensile strength (~100 GPa), high electrical conductivity, and high thermal conductivity. Their electronic behavior (metallic or semiconducting) depends on their chirality, i.e., the angle of the graphene lattice roll-up.

الأطر المعدنية العضوية (MOFs) هي مواد مسامية بلورية مصنوعة من عقد معدنية (وحدات بناء ثانوية، SBUs) وربيطات عضوية تُعرف بالروابط. تتجمع هذه المكونات ذاتيًا لتشكل بوليمرات تنسيقية ممتدة، أحادية أو ثنائية أو ثلاثية الأبعاد. يُحدد اختيار المعدن والرابط طوبولوجيا الإطار الناتج وحجم المسام ووظائفه الكيميائية، مما يتيح درجة عالية من قابلية الضبط لتطبيقات محددة.