(上图)Pixabay
回顾我今年的帖子，我发现我主要关注三个主题:高级能量、过程和度量改进，以及对作者的指导。
我想这些话题不应该让我感到惊讶。读过我的帖子的人都应该清楚我对先进能源等环境问题的热情。作为一名经过培训的分析工程师和问题解决者，我寻求效率和效率带来的好处。
因此，我选择了我最喜欢的五个结论将讲述一个更大的关于先进能源的故事，以及陶瓷如何在着眼于成本效益制造的情况下满足这些需求。
把太阳放在瓶子里:英国皇家学会关于核聚变能源产生的Kavli讲座
“放弃碳基能源，转向可持续能源基础设施，对世界的长期健康至关重要。最近由英国皇家学会主办的卡弗里讲座着眼于聚变能源在未来可持续能源中可能扮演的角色。”
卡弗里的讲座给我留下了深刻的印象，就像过去两年的许多会议一样，它被推迟了，最终以虚拟方式举行。当我在写英国和欧盟在核聚变扩大方面所取得的进展时，我也着迷于了解更多核聚变反对者的观点。
事实上，在这项技术上已经花费了数十亿甚至数万亿美元，但“点火”(净正反应能量)尚未实现。尽管如此，这项研究仍在继续，因为这项技术有望在发电时减少温室气体排放和放射性废物。
未来，核聚变能能否提供电力基载，或者这种全球需求能否由下一代电池或氢等储能方法来满足，这将是一件有趣的事情。
下一代核电站的MAX辐射防护
“MAX相是层状陶瓷材料，具有陶瓷和类金属特性，以及良好的辐射耐受性，使其成为下一代核电技术的理想候选材料。最近两篇论文研究了Cr的辐照2AlC来确定它的应用潜力。”
从超导磁线到反应堆内部的辐射和热屏蔽，陶瓷将在聚变能方面发挥重要作用。值得注意的是，聚变反应堆中的辐射主要以高能氢离子、氦离子和其他“燃料”或反应“生成物”元素的形式存在。这些离子与屏蔽材料碰撞时传递的动量使原子四处移动，就像台球一样。这些运动可以导致晶体结构的改变或完全破坏(非晶化)，这反过来削弱了屏蔽。
MAX相在屏蔽应用方面很有前景，而且制造成本相对低廉，这两个特性与卡弗里讲座中发现的问题直接吻合。本文讨论的两项研究结论显示了非常不同的损伤缓解机制，尽管是针对非常不同的离子。其一，氦离子注入利用了MAX相的层状结构。氦离子重组了“开放”层中的元素，并创造了尺寸上兼容的固体溶液。退火使结构恢复到MAX相，但由于氦迁移而出现了一些分层。在另一项研究中，氙离子注入无定形相边界，对MAX相的影响最小。
环境屏障涂料中高熵氧化物的保护障碍
“许多研究人员正在努力寻找氧化钇稳定氧化锆的替代品，用于环境屏障涂层。高熵氧化物是正在探索的一类材料，两篇论文发表于美国陶瓷学会杂志m6米乐网官网探索不同的高熵氧化物系统。”
复杂的结构也是高熵材料背后的驱动力。高熵氧化物不仅仅是元素的字母组合，它的设计采用了一种典型的材料，如钽钇(YTaO)4)和部分取代原子价相同但大小不同的元素。例如，铈(Ce3 +)为钇(Y3 +)或铌(铌5＋)为钽(Ta5＋)．大小的差异导致无序，即更高的熵。
与MAX相非常相似，高熵氧化物可以通过结构重排来抵抗损伤。高熵材料的结构重排导致了更高的韧性，这是一种宏观性质。有趣的是，高熵材料的结构可以通过铁弹性孪晶转换吸收机械能。基本上，吸收的能量改变了晶体的空间结构，但不会破坏它。想象一下，一把雨伞翻转过来吸收强风。然而，这种扭曲创造了如此强大的结构，以至于当裂纹形成时，它们无法打破晶体内部的键。相反，它们偏转并沿着晶界移动。
碳纳米管提高了氧化物陶瓷复合材料的韧性和功能
“最近关于含碳纳米管陶瓷复合材料的文章显示，与原始陶瓷复合材料相比，其性能有所改善。最近发表在ACerS期刊上的两篇文章证实了这些改进。”
裂纹挠度和降低制造成本是碳纳米管与陶瓷结合研究的关键设计参数。最近两篇论文的作者发现，添加少量的纳米管(根据应用的不同，0.5-5%)，通过混合裂纹偏转、纳米管强度和纤维拔出，显著提高了韧性。低成本的制造是通过低成本的方法实现的，例如搪瓷悬浮液的喷涂或氧化铝悬浮液的冷冻干燥。
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