八月番外篇

2019-08-04 23:01 作者:我我我SsssssQ 0人读过 | 我要投稿

放假了！放假了。放假了？Emm......形貌做到了完美带状？性能测完了？双原子比例都试出来了？锂电池会做了？

啥？没有？那你放假了吗？

一号从师大到家，二号申请赴京，三号拎包走人......对我来说，一个原本是用来放纵的“暑假”，就这样草草收尾。

仔细想来，自从得知安师大在芜湖而且不通高铁，一年多以来出城全靠绿皮，哐啷哐啷且快活着呢。虽说在这期间也乘过高铁，但当时的目的地在现在看来简直就是滑铁卢......一场彻头彻尾、实至名归的遗憾。

在去往南站的路上我浑身刺应......陌生的报站名，陌生的到站时间，陌生的取票窗口。车站22个进站口，去往北京的是最后一个。南京、西安、长沙、上海......横穿南站，眼睛扫过各班列车的到站目的地，跑马灯似的回忆，蛛网般的联结，连接回黄山路上的工大附中，连接到去年火热的盛夏。而盛夏里闪烁的一切繁星，挨个瓦解破碎……到此刻，什么也没能剩下。四个半小时的车程异常惬意，休赛季的西甲联赛没有了巴萨和皇马的争锋；装满着鸽王的足球群里也没有了短腿的聊天气泡。看来他也被伤着了。

现在想想如果当时非要我做出选择的话，皇马和巴萨，我只想站恩里克。

走之前老妈临时塞给我一沓纸币。坚持在外不带纸币的我百般拒绝，她的三寸不烂之舌总会迸发出频频音频，最终难躲她的“盛情”。沿途倔强的我依旧不领情，直到看到帝都地铁口对纸币脉脉的余情，才明白老妈的专行（小声逼逼：帝都设备该更新了）。

拉着行李箱进了站，四号线再转十号线，没一会就到了。熟悉的地铁站，熟悉的长廊般的扶梯，熟悉的校门……一切都像是复刻四年前的那样。啊......既视感。

放置了行李，搬运完床板，又赶在十点去实验室之前简单收拾了下那又脏又乱的公寓楼，也算是安置到位了吧。房间不大，是学生公寓魔改出来的。有空调热水，能自己做饭，还没门禁时间（划重点）！一个人住正正好，还要啥自行车。

“新老板”和小俊哥的一样都是做锂电池外加催化材料的。实验室有分两个，一个算是办公区，另一个算是性能测试区。晚上十点跟着来到了办公区的实验室，可能也是因为刘姥姥初进大观园的原因吧，但刚一进门我是确确实实被里面的仪器给震撼到了。

虽然小俊哥也是做电池和催化材料的，但实验室大多情况下起到的是一个合成实验室的作用，性能测试多数情况下还是得拿到别的地方去测试。所以对于一个还没有接触过锂电池的小学生来说，一下子看到这么多的仪器，确实算是开了眼。

正好利用借着这个机会来看下做锂电池和催化材料到底需要哪些基本仪器，并且了解下他们的基本功能和工作原理。

言归正传，咱们就不再唠嗑了。

静电纺丝装置：

这玩意是利用高压静电场对高分子溶液的击穿作用来制备纳微米纤维材料，其基本原理是在喷射装置和接收装置间施加上万伏的静电场，然后纺丝液从锥体端部喷出形成射流，在喷射口和接收屏之间施加的电场力与液体表面张力的作用方向相反，就会在半球形状的液滴表面产生一个向外的力。当电场逐渐增强时，溶液中的同性电荷被迫聚集在液滴表面，液滴表面电荷所产生的电场使喷射口的液滴由半球形逐渐变为锥形，在形成锥形期间液滴在电场中被拉伸，最终在接收装置上形成无纺状态的纳米纤维。由于射流表面所带的同种电荷之间的相互排斥力，射流会分散开来，形成许多细小纤维落在接收屏上，最终得到具有纳米纤维结构的薄膜材料。

乍一看这玩意好像更像是应该应用于啥航天服，或者是应用于高分子复合材料的合成上才对啊，这一个那么偏向物理化学的实验室为啥需要这种仪器呢？这就正好来简单了解下锂离子电池的工作原理。

锂离子电池中的锂离子通过在正负极材料上的嵌入与嵌出，进行循环往复，从而实现锂离子电池的充放电。而因为锂离子的移动而形成的充放电往往发生在材料的表面，因此拥有高比表面积的纤维、带状纳米材料往往具有高催化性能的特性。而纳米材料往往容易团聚，不易形成带状或是纤维状（饱受铜痛的我对这点深表赞同！），此时，能合成出纤维状的静电纺丝装置在锂离子电池和催化材料的研究和合成方面就显得格外牛逼（一人血书小俊哥，强烈要求也添一个这玩意。那别说带状氧化铜了，带鱼状的都能给你合成出来的好吧）。

高精度电池检测系统串口（高性能电池检测系统）：

高性能电池检测系统（高精度电池检测系统串口）上面接满了正在测试性能的纽扣锂离子电池

仪器我还没正式上手，硬件具体的工作原理我更是不太清楚，毕竟这是旁边物电学院的哥们的工作，我需要做的只是需要弄清楚与锂电池相关的一些数据就行。对于一台成熟的电池测试系统来说，能测试出电池电压、电池充放电流、电池容量、电池内阻是最基本的操作。在这其中还能细分。

对于电池的电压测试来说，需要测试的分有：电动势、开路电压、工作电压、充放电的截止电压。电动势即为正负极在反应之初所形成的势能差。开路电压是电路呈现开路时正负两极之间的电势差，当电池内部的平衡热力学平衡时，开路电压等于电动势，也就是高中物理所说的忽略电池内阻分压这一说法。充放电截止电压是指在电池充放电的过程中电池电压不在上升或是电池电压不再下降的这么一个数值，可以理解为是一节电池的使用耐受程度吧，上限越高下限越低，电池的性能就越好。

对于电池充放过程可细分为两个阶段，第一个阶段恒流充电。随着恒定电流的输入，电池的电压不断升高直到充电截止电压；随后电池充电进入恒压状态，而电流则在不断减小。这一过程像极了......高中物理里面的恒力与恒定功率对小车做功的那一类模型哈。

电池电容指的是电池在充电过程中从外界获取来的能量，或是放电过程中给予负载体的能量。因为在实际操作过程中无法直接测得电容这一物理量，所以我们常用充放电过程中充放电电流和充放电时间的乘积来表示电容者一概念。

电池内阻是造成电源电动势与开路电压不相等的原因，并且影响着电池的输出功率和输出电压、电流。测试内阻的方法可分为直流内阻测试法、交流内阻测试法（小俊哥！出来教书！）。

BET比表面积和孔径解析：

BET是一种测试材料比表面积的仪器，在师大放在大仪中心贡着，这就搁在桌上（经费也是足哦）。但不得不说在仪器这块，咱师大做的确实要差一些。不说别的，就单说表征仪器的使用预约方面，就能耽误大把大把的时间，双休日还外借给外校学生去使用，不允许本校师生使用，最终导致一个形貌调小半年，这不搞笑嘛，师大这点要整整，那完美得不要不要的。咳咳......说回原理，就需要先介绍有关吸附的几个概念。

吸附是指气体与清洁的固体表面相接触时，在固体表面上的气体浓度高于气象浓度，这样的现象称为吸附。在这一概念下又分为几小个分散体系，其中吸附剂指的是气体所吸附在的物质，被吸附的气体成为吸附质，而吸附态则是吸附质在表面吸附以后的状态。因为吸附可分为物理吸附与化学吸附（当然从字面上理解这两者的区别就行，即为有无新的化学键的形成），而往往没有形成新的化学键的物理吸附因为其不稳定性，常用来测量物体的表面积，孔径的大小与体积外加孔径的分布，所以这也是BET所用到的重要原理之一。

在实验过程中吸附剂是我们待测的样品，而氮气、氪气或者是氩气则是该过程中的吸附质。BET多分子层吸附理论,所采用的模型的基本假设是:

一、固体表面是均匀的,发生多层吸附;

二、除第一层的吸附热外其余各层的吸附热等于吸附质的液化热。

推导有热力学角度和动力学角度两种方法,均以此假设为基础。也就是说在该中假设中，默认为除了第一层吸附以外的其余吸附均为液相吸附。在这两个假设条件下，我们对吸附质压强的分压也设定在了0.05~0.35之间。

超声波细胞粉碎机：

又是一个看似与这个实验室画风完全不一样的仪器。

超声波细胞粉碎机是利用超声波在液体中的分散效应，使液体产生空化的作用

空化之后溶解在水中的气体以气泡的形式挥发至空气中，水中就形成了无溶气的体系。

等离子溅射仪：

有些样品是电子束敏感样品，这类样品主要是生物样品，但也可能是其他种类，例如塑料材料。SEM中的电子束具有较高能量，在与样品的相互作用过程中，它以热的形式将部分能量传递给样品，那么，这种相互作用会破坏部分甚至整个样品结构。在这种情况下，用一种非电子束敏感材料制成的表面镀层就可以起到保护层作用，防止此类损伤。所以利用溅射仪来对敏感样品进行镀层保护。