低温膨胀仪

ZBO晶体的近零膨胀性质、优异的透过性能以及良好的生长习性　　热胀冷缩是自然界物体的一种基本热学性质。然而也有少数材料并不遵循这一基本物理规则，存在着反常的热膨胀性质，即其体积随着温度的升高反常缩小(或不变)。其中，有一类材料的体积在一定温区内保持不变，称为零膨胀材料，在很多重要的科学工程领域具有重要的应用价值。目前已有的绝大多数零膨胀材料是通过将具有负热膨胀性质的材料加入到其它不同材料中，通过化学修饰的手段控制其膨胀率，形成零膨胀状态。而纯质无掺杂的零膨胀晶体材料因为能够更好地保持材料固有的功能属性，在各个领域更具应用价值。但由于在完美晶格中实现负热膨胀与正膨胀之间的精巧平衡十分困难，纯质无掺杂晶体材料中的零膨胀现象非常罕见。迄今为止仅在七种晶体中发现了本征的零膨胀性质。同时，在目前已有的零膨胀晶体材料中含有过渡金属或重原子，其透光范围仅仅截止于可见波段，因此探索具有良好透光性能的纯质无掺杂零膨胀晶体材料是热功能材料领域及光学功能材料领域里极具科学价值的研究热点。　　中国科学院理化技术研究所人工晶体研究发展中心研究员林哲帅课题组与北京科技大学教授邢献然课题组合作，首次在单相硼酸盐材料体系中发现了新型零膨胀材料。相关研究成果发表在国际材料科学期刊《先进材料》上(Near-zero Thermal Expansion and High Ultraviolet Transparency in a Borate Crystal of Zn4B6O13, Adv. Mater.,DOI:10.1002/adma.201601816)。他们创新性地提出利用电负性较强的金属阳离子限制刚性硼氧基团之间的扭转来实现零膨胀性质，并在立方相硼酸盐Zn4B6O13(ZBO)中实现了各向同性的本征近零膨胀性质。　　ZBO晶体具有硼酸盐晶体中罕见的方钠石笼结构：[BO4]基团共顶连接形成方钠石笼，[Zn4O13]基团被束缚在方钠石笼中，[BO4]基团之间的连接处被较强的Zn-O键固定住。通过变温X射线衍射实验，证明了ZBO晶体在13K-270K之间的平均热膨胀系数为1.00(12)/MK，属于近零膨胀性质，其中在13K-110K之间的热膨胀系数仅为0.28(06)/MK，属于零膨胀性质。他们利用第一性原理计算结合粉末XRD数据精修揭示了ZBO的近零膨胀性质主要来源于其特殊的结构所导致的声子振动特性：低温下对热膨胀有贡献的声子模式主要来源于刚性[BO4]基团之间的扭转，刚性 [BO4]基团之间的扭转被较强的Zn-O所限制，使得其在13K-270K之间呈现出非常低的热膨胀系数。　　ZBO晶体具有良好的生长习性。林哲帅课题组与中科院福建物质结构研究所吴少凡课题组合作，获得高光学质量的厘米级晶体。经过测试表明，ZBO的透光范围几乎包含了整个紫外、可见以及近红外波段，紫外截止边是所有零膨胀晶体中最短的。同时其还具有良好的热稳定性、高的力学硬度以及优异的导热性能。综合其优良性能，ZBO晶体在应用于低温复杂环境中的高精度光学仪器，例如超低温光扫描仪、空间望远镜和低温光纤温度换能器中具有重要的科学价值。　　许多硼酸盐晶体材料在紫外波段具有良好的透过性能。同时，由于硼氧之间强的共价相互作用，硼氧基团内部的键长键角随温度基本保持不变，而硼氧基团之间的扭转能够引起骨架结构硼酸盐的反常热膨胀效应。林哲帅课题组率先在国际上对硼酸盐体系展开了反常热膨胀性质的探索。在前期工作中，他们与理化所低温材料及应用超导研究中心研究员李来风课题组合作，发现了两种具有罕见二维负热膨胀效应的紫外硼酸盐晶体(Adv. Mater. 2015, 27, 4851 Chem. Comm. 2014, 50, 13499)，并对其机制进行了阐明(J. Appl. Phys. 2016，119, 055901)。　　相关工作得到了理化所所长基金、国家自然科学基金以及国家高技术研究发展计划(“863”计划)的大力支持。

圆柱电芯的膨胀力主要源于电池内部的化学反应和充放电过程中的物理变化。在充电过程中，正极上的活性物质释放电子并嵌入负极，导致正极体积减小，负极体积增大。同时，电解液在充电过程中发生相变及产气副反应，也会造成一定的体积变化。这些因素共同作用，使得圆柱电芯在充放电过程中也会产生膨胀力。随着充放电次数的增加，这种膨胀力逐渐累积，导致电芯的尺寸发生变化。这种尺寸变化不仅会影响电池的外观和使用寿命，还可能对电池的安全性产生影响。因此，准确表征圆柱电芯的膨胀力对于优化电池设计、提高电池性能和安全性具有重要意义。表征圆柱电芯膨胀行为的方法电池的膨胀行为分为尺寸上的膨胀量和力学上的膨胀力测量。目前，对于软包电池、方壳电池膨胀行为的测量表征，已有较多研究和相应的测试手段及设备，在此不再赘述。但对于圆柱型电池的膨胀行为研究相对较少，也没有较好的商业化膨胀力评估手段。目前在文献资料中，常见的圆柱电芯膨胀行为的表征手段主要有以下几种：1、估算法如图1和图2所示，有研究表明圆柱型电池的膨胀变化与电池的SOC和SOH状态具有一定的相关性。但该方法建立在圆柱型电池的膨胀在整个圆周上是均匀的。图 1 单次充放电过程中，圆柱型电池的可逆膨胀变化图 2 电池老化过程中，圆柱型电池的SOH变化与不可逆膨胀之间的关系直接测量法通过在圆柱电芯外部施加压力，通过贴附应变片测量应变，该方式计算复杂，无法直观体现膨胀力。2、影像分析法影像分析法是一种无损检测方法，如利用CT断层扫描、中子成像、X射线、超声波等影像技术观察电芯内部的形变情况，通过分析影像的变化来测算电芯尺寸变化。这种方法适用于多种类型的圆柱电芯，且对电芯无损伤。然而，影像分析法需要使用昂贵的专业设备，且测量精度易受到设备性能和操作人员经验的影响。3、薄膜压力法一般需解剖圆柱电池，在电芯内部嵌入薄膜压力传感器或压敏纸的方式，从而获得圆柱电芯在不同方位上的膨胀力分布情况。但薄膜压力传感器精度一般较低，成本高；而压敏纸分析，具有滞后性。该测试均为破坏性测试。表征圆柱电芯膨胀行为存在的问题有研究表明，圆柱型电池电池实际的膨胀是明显偏离预期的均匀膨胀，在周长上会形成膨胀和收缩的区域，这取决于圆柱型电池的卷芯卷绕方向。因此，使用体积变化来研究老化或预测SOC需要特别谨慎，因为膨胀会因测量位置而显著不同，测量结果可能因测量方法而有偏差。电弛膨胀测试解决方案电弛自主研发的电池膨胀测试系统，高度集成了温控、充放电、伺服控制、高精度传感器等模块，并提供企业级系统组网功能。该系统可对多种电池种类和电池形态的电池进行膨胀行为测试，包括碱金属离子电池(Li/Na/K)、多价离子电池(Zn/Ca/Mg/Al)、其他二次金属离子电池(金属-空气、金属-硫)、固态电池，以及单层极片、模型扣式电池(全电池、半电池、对称电池、扣电三电极)、软包电池、方壳电池、圆柱电池、电芯模组。同时，可为不同形态电池提供定制化夹具，开展手动加压、自动加压、恒压力、脉冲恒压、恒间距、压缩模量等不同测试模式的研究。本产品还可方便扩展与电池产气测试、内压测试、成分分析的定制集成。为锂电池材料研发、工艺优化、充放电策略的分析研究提供了良好的技术支持。参考文献Jessica Hemmerling, 2021. Non-Uniform Circumferential Expansion of Cylindrical Li-Ion Cells—The Potato Effect. Batteries, 7, 61.

本文作者：Aileen Sammler 作为德国耐驰60周年纪念的宣传活动的一部分，本文将详细介绍膨胀计的不同应用领域。　　耐驰获得专利的最新技术　　德国耐驰拥有极佳的膨胀测量系统——测量单元的功能设置在许多国家获得专利，并具有许多优点，例如：　　初始样品长度不限范围以及在更高分辨率下的长度变化　　明确的低恒定接触力　　力控制调节，推杆无冲击且可重复移动　　初始样品长度的自动识别　　图：DIL 402 Expedis Supreme代表了顶尖的膨胀计技术：自动测定样品长度、在非常广的测量范围内保持恒定的分辨率、测量系统极好的温度稳定性以及双吊炉扩展的温度范围。除此之外，测量系统还可以进行力调制，从而连接热机械分析（TMA）。图：DIL 402 HT Expedis–2800°C高温版本：无论在航空航天、发电、石油和天然气行业还是要求极严的研究项目中，最高温度可达2400°C或2800°C的石墨炉都能为金属、合金、陶瓷和复合材料的热膨胀测定提供了恰到好处的配置。图：手套箱版本的DIL 402 ExpedisSupreme，适用于对氧气或水分敏感的材料，以及用户必须避免接触样品的情况。膨胀计的外壳完全由不锈钢制成。因此，不存在与样品或环境相互作用的塑料零件。膨胀计可以测量各种材料如今，膨胀计可用于测量各种材料——从塑料、陶瓷、玻璃到建筑材料。玻璃成分的变化也可以通过测量热膨胀系数或测定玻璃化转变温度快速而容易地确定。此外，相变会影响建筑材料（如混凝土）的膨胀和收缩行为。这些对使用它们的系统的统计可靠性和使用寿命有重大影响。通过膨胀计，可以研究膨胀和收缩等尺寸变化，以及体积变化。几十年来，这些方法已成功地在工业和研究中心应用了数十年，如瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心。耐驰期待着膨胀测量未来数十年依然可以“发光发热”。你知道吗？德国耐驰（NETZSCH-Gerätebau）不仅仅在高温领域表现极佳，在低温膨胀计领域也处于第一梯队，可以实现最低至-260°C的膨胀测量。例如，这些膨胀计用于磁悬浮列车的功能测试。图：DIL 402ED点击直达：热膨胀仪专场德国耐驰展位

我司中标中科院金属研究所“全自动快速热膨胀相变仪”招标采购项目　　我司北京销售部，在北京销售部经理的直接参与下，共同努力，精诚合作，终于用自己熟练的专业知识，完美的服务能力，赢得中科院金属研究所的青睐，成功中标其“全自动快速热膨胀相变仪”招标采购项目。 在此我们恭喜北京销售部的所有同仁，并预祝大家不断取得新的更好的成绩。

美国特拉华州纽卡斯尔市。 2017 年 3 月 1 日 - TA 仪器隆重推出三条全新热膨胀仪产品线，性能卓越的 800 平台喜迎新成员：DIL 820、DIL 830 和 ODP 860。这三款系列仪器均采用 TA 的专属真实差分技术，与强劲的竞争对手的系统相比，测量精确度超出十倍，进一步巩固了 TA 作为全球热分析技术领导者的杰出地位。 这三条新热膨胀仪产品线均基于获得专利的光学传感器，能够以高达 1nm 的分辨率分析样品。每款系统均配备新型高速、无温度梯度加热炉，确保温度控制达到最佳状态，缩短不同测试之间的停机时间。 TA 热膨胀仪属于高精度系统，设计用于测量动态热力变化引发的样本尺寸变化。这些热膨胀仪广泛应用于材料科学、陶瓷制造以及金属加工等领域的众多应用。它们在研究环境和生产控制过程中表现出众。 谈及本次发布的这款新产品，TA 仪器的高温产品经理 Piero Scotto先生 表示：“这是行业领先的热膨胀仪产品。通过将崭新系统设计与差分技术（每款仪器的核心）完美相融，TA 已经成为这一产品领域的新晋市场领导者。TA 仪器提供品类齐全的热膨胀仪，其优异性能和优惠价格符合所有用户的不同需求。 这款新平台由以下部件组成：精确测量尺寸变化的 DIL 830 系列高分辨率卧式推杆热膨胀仪、适用于精密烧结研究的 DIL 820 系列创新型立式推杆热膨胀仪以及执行非接触式样品测试的 ODP 860 多模光学膨胀测量平台。TA 仪器是沃特世公司（纽约证交所：WAT）的子公司，是热分析、流变测量和微量热测量领域分析仪器的领先制造商。公司总部位于美国特拉华州纽卡斯尔市，于 24 个国家/地区设立了办事机构。联系人：-全球营销总监 Ed Moriarty电话：302-427-1033 emoriarty@tainstruments.com TA仪器中国市场主管 Vivian Wang 电话 021-34182128vwang@tainstruments.com

2009年12月15日，我司北京销售经理以真诚的销售服务成功中标中国地震局地质研究所“快速热导率仪项目”。欢迎广大客户咨询本公司产品。　　我司中标沈阳工业大学材料学院“热膨胀仪项目”

世界最先进的相变仪产品—德国巴赫公司的DIL805淬火/变形膨胀仪，已于2006年11月23日在上海大学顺利验收，并正式投入使用。DIL805相变仪外观雍容华贵、工艺制作精美、性能先进可靠、操作及其方便，处处绽放着顶尖级仪器的品位，备受用户的青睐。我们相信该仪器必将成为我国钢铁及合金研究领域最得力的助手。 有关此产品的详细介绍，请登陆www.esum.com.cn或电话咨询：010-84831960。

所有细胞都有一个最为基础的功能，即控制自己的体积避免过度膨胀。数十年来，人们一直在寻找实现这一功能的蛋白，现在来自斯克里普斯研究所（Scripps Research Institute）的科学家们终于找到了它。这个称为 SWELL1 的蛋白解决了一个重要的细胞生物学谜题，并且与健康和疾病有着密切的关联。例如，该蛋白的功能出现异常，会造成一种严重的免疫缺陷。论文资深作者、斯克里普斯研究所教授 Ardem Patapoutian 表示：&ldquo 认识这种蛋白及其编码基因，为人们开辟了新的研究方向。&rdquo 相关研究作为封面文章发表在近期的《细胞》（Cell）杂志上。 揭晓谜底水分子能够轻松穿过绝大多数细胞的膜，而水分子的流动倾向于平衡膜内外的溶质浓度。&ldquo 实际上水是跟着溶质走的，&rdquo 文章的第一作者 Zhaozhu Qiu 说。&ldquo 细胞外溶质浓度减少或者细胞内溶质浓度增加，都会使细胞被水充满。&rdquo 几十年前人们通过实验发现，细胞膜上存在着某种离子通道，能够作为细胞膨胀的关键安全阀，他们将这种未知离子通道称为 VRAC （体积调控的阴离子通道）。当细胞膨胀时 VRAC 就会开启，允许氯离子和其他一些带负电的分子流出。这时水分子也会跟着流出，从而减轻细胞的膨胀。&ldquo 在过去三十年中，科学家们已经知道 VRAC 通道的存在，但对它并不了解，&rdquo Patapoutian 说。由于技术限制，人们一直未能找到组成 VRAC 的蛋白及其编码基因。现在，Qiu及其同事在这项新研究中进行了快速的高通量荧光筛选。他们改造人类细胞使其产生一种特殊的荧光蛋白，当细胞膨胀 VRAC 通道打开时，这种蛋白发出的光会淬灭。在诺华制药研究基金会基因组学研究所（Genomics Institute of the Novartis Research Foundation）的自动化筛选专家的帮助下，研究人员培养了大量供筛选的细胞，并通过RNA干扰分别在这些细胞中阻断不同基因的活性。他们主要寻找能持续发光的细胞，持续发光表明基因失活破坏了细胞的 VRAC 。研究团队经过几轮测试，最终找到了一个基因。2003年科学家曾发现过这个基因，并将其称为LRRC8，不过当时人们只知道它可能编码一个跨膜蛋白。现在，研究人员将它重新命名为 SWELL1 。涉及的疾病研究人员通过进一步实验发现， SWELL1 的确位于细胞膜上，而且该蛋白的特定突变能改变 VRAC 通道的性能。&ldquo 它至少是 VRAC 通道的一个主要部件，是细胞生物学家长期追寻的蛋白，&rdquo Patapoutian 说。下一步，研究团队将进一步研究 SWELL1 的功能。例如，在小鼠模型中观察不同细胞类型缺乏 SWELL1 所造成的影响。2003 年人们最初发现这个基因，是因为该基因突变会导致一种非常罕见的无丙种球蛋白血症（agammaglobulinemia）。这种疾病的患者缺乏生产抗体的B细胞，因此很容易受到感染。这也说明， SWELL1 是B细胞正常发育所需的蛋白。&ldquo 此前有研究指出，因为中风会导致脑组织肿胀，所以这种体积敏感性的离子通道与中风有关。另外，这种蛋白可能还涉及了胰腺细胞的胰岛素分泌。&rdquo Patapoutian 说。&ldquo 这样的线索有待我们一一解析。&rdquo

近日，中国科学院理化技术研究所研究员林哲帅、副研究员姜兴兴等提出实现晶体热膨胀的超各向异性，为光学晶体反常热膨胀性质的调控提供了全新的方法，对于光学晶体中轴向反常热膨胀性质的功能化具有重要意义。 　　在外界温度变化时，常规光学晶体因“热胀冷缩”效应，无法保持光信号传输的稳定性(如光程稳定性等)，限制了其在复杂/极端环境中精密光学仪器的应用。探索晶体的反常热膨胀性质如零热膨胀，“对冲”外界温场对晶体结构的影响是解决这一问题的有效途径。 　　然而，通过晶格在温度场作用下的精巧平衡来实现零热膨胀颇为困难，一方面，热膨胀率严格等于零的晶体在自然界中不存在；另一方面，目前化学组分调控晶体热膨胀性质的方法，例如多相复合、元素掺杂、客体分子引入和缺陷生成等，影响晶体的透光性能，不利于光学应用。如何在严格化学配比的晶体材料中，利用其本征的热膨胀性能来实现大温度涨落下的光学稳定性，具有重要的科技意义。 　　该研究团队提出实现晶体热膨胀的超各向异性，即沿晶体结构的三个主轴方向分别具有零、正、负热膨胀性，来调控光学晶体反常热膨胀性质的新方法。研究通过数学推导严格证明了当沿着三个主轴方向分别具有零、正、负热膨胀时，晶体具有最大的热膨胀可调性，可实现热膨胀效应和热光效应的精巧“对冲”，获得完全不随温度变化的光程超级稳定性。 　　研究在具有高光学透过的硼酸盐材料中探索，系统分析了晶格动力学特征。在此基础上，研究在AEB2O4 (AE=Ca或Sr)中发现了首个沿着三个主轴方向零、正、负热膨胀共存的特性。原位变温X射线衍射实验证明AEB2O4晶体具有宽的零、正、负热膨胀共存的温区(13 K ~ 280 K)。 　　在相同温度区间内，光程的变化量比常规光学晶体(石英、金刚石、蓝宝石、氟化钙)低三个数量级以上。第一性原理结合变温拉曼光学揭示了AEB2O4这种新奇的热膨胀性质源自离子(AEO8)基团拉伸振动和共价(BO3)基团扭转振动之间热激发的“共振”效应。相关研究成果发表在Materials Horizons上。 　　近年来，该团队致力于光电功能晶体反常热学和反常力学性能的研究，发现了系列具有负热膨胀、零热膨胀、负压缩以及零压缩性能的光电功能晶体，有望为复杂/极端环境下光学器件的稳定性和灵敏度问题提供解决方案。

负泊松比材料在受到压缩载荷时横向收缩，负热膨胀系数材料在受热时发生收缩现象。而负泊松比和负热膨胀系数相结合的新型超材料为材料的特殊需求提供了进一步的可能性。香港城市大学深圳研究院介绍了一种具有负泊松比与负热膨胀系数的双负超材料（Extreme Mechanics Letters, 2019）。这种新型超材料基于传统的星型内凹结构。为了提高该结构的负泊松比，研究者分别在结构和排列方式上进行了创新。这种结构和排列上的创新使得超材料在受到外界力/位移载荷时呈现出内凹变形机制，从而表现出负泊松比。图1(a), (b)新构型超材料的结构以及(c), (d)两种不同的排列方式。为了得到负热膨胀系数，在一个结构中引入了两种热膨胀系数不同的材料（图1a）。蓝色的杆的热膨胀系数较小，而红色的杆热膨胀系数较大。研究者用大量的数值模拟对新构型超材料的负热膨胀系数进行了验证。在加热时红色的杆因为需要伸长的更多而使得垂直方向蓝色的杆发生弯曲，从而减小了整个结构所占有的空间，表现出负的热膨胀系数（图2）。图2新构型超材料受热变形图。为了验证该超材料的负泊松比行为，研究者们采用摩方P130 打印机对材料进行了制备。并用试验和数值仿真相结合的方法对其负泊松比行为进行了验证，两者吻合的较好。由于材料打印的尺寸在微米级别，这也为材料在声学、光学等方面的应用提供了可能性。图3新构型超材料电镜观测图以及受力变形图。该研究工作发表于Extreme Mechanics Letters，香港城市大学深圳研究院陆洋老师为通讯作者。摩方nanoArch P130打印的轻质高强结构材料，最小杆径8 μm。深圳摩方材料科技有限公司持续助力香港城市大学深圳研究院在超材料领域的研究及应用，其自主研发的nanoArch P130 3D打印机精度高达2微米。除上述研究工作中的超材料应用外，另一重要的应用是轻质高强力学超材料，具有超轻质量和超高强度。其优异的力学性能得益于其中的微晶格结构，如上图所示，这些微晶格结构非常复杂，使用传统的二维制造技术无法加工制作，而摩方的微尺度3D打印技术则可以快速高效加工出这种复杂三维微结构，且具有极高的打印分辨率（图中微点阵结构，最小杆径8 μm）。BMF nanoArch P130打印系统

德国巴赫（BAEHR）热分析公司DIL806光学热膨胀仪进入我国最高学府-北京大学DIL806光学膨胀仪是目前世界上唯一利用光学原理进行测量的热膨胀仪，技术上比传统热膨胀仪更胜一筹。具体表现在： 1、利用光学原理测量是绝对测量，无需对测量结果进行校正（传统热膨胀仪是相对测量，必须对测量结果进行校正）； 2、测量系统无需与试样接触，没有附加的外力作用在试样上，测量更准确； 3、对试样的外形没有严格要求，外形不规则试样，薄试样，甚至发生固-液-固相转变过程的试样，均可进行完美地测试，极大地扩展了热膨胀仪的应用范围。 Disc furnace – 盘式加热炉 Sample – 被测试样 Sender – 激光发送器 Receiver – 激光接收器 北京仪尊科技有限公司是德国巴赫热分析公司在我国的唯一代理，如想更详细地了解该仪器，请登录我公司网站，或与我公司直接联系： 电话：010-84831960 84832051 邮箱：sales@esum.com.cn 网站：www.esum.com.cn

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本文作者:Aileen Sammler德国耐驰公司（NETZSCH-Gerätebau GmbH）将在2022年正式庆祝公司成立60周年的纪念日。为此，我们将关注耐驰仪器背后的故事——耐驰分析仪器及其在过去几十年中的发展。1月份，我们将从膨胀计开始，它是德国耐驰历史上最古老的仪器之一。1962年，德国耐驰公司（NETZSCH-Gerätebau GmbH，NGB）在塞尔布成立。在过去的60年里，德国耐驰已经成为世界领先的热分析制造商之一。我们为我们的员工感到自豪，他们以非凡的决心和毅力推动着耐驰前进。我们感谢与我们的客户和合作伙伴间彼此信任和富有成效的合作。我们共同倡导质量、专业、创新和可持续性，并将在未来几十年继续坚守。德国耐驰多年来一直由Thomas Denner博士和Jürgen Blumm博士成功地管理。Thomas Denner博士非常清晰地记得他在塞尔布的开始：“当我2004年开始在耐驰工作时，我对员工的积极特别印象深刻。从公司成立的第一天起，我还偶然结识了一些同事。一方面，我感觉到他们有着精明的头脑，另一方面非常愿意探索未知。他们对过去取得的成就的自豪感和可持续发展的追寻今天也能感受得到。这将使我们能够在未来几个月里向你们展示我们的许多不同的系统和设备，它们最初出现在热的材料表征，目前采用了当今最先进的技术延续至今。我们将从一个仪器开始，这个仪器在很多年前就已经是一篇博士论文的焦点，最近又在一篇论文的背景下得到了解决，并立即带来了专利技术。我自豪地期待着接下来的耐驰60年主题月。”耐驰历史回顾早在20世纪50年代，在Netzsch兄弟的管理下，就建立了完整的陶瓷产品生产线。在向精细陶瓷行业的客户提供完整的生产设备的过程中，这些客户还要求能够购买相关的测试或实验室设备。这就是决定开发和制造用于建立陶瓷实验室的专用仪器的原因。这种设备的开发最初是从小规模做起的：这些想法被纳入了前耐驰公司（Maschinenfabrik Gebrüder Netzsch）学徒车间的测试仪器中。为了加强“测试仪器”部门的开发、生产和销售活动，耐驰公司（NETZSCH-Gerätebau GmbH）于1962年6月27日成立，总部设在塞尔布。随后，最早陶瓷行业实验室仪器的研制成果之一是：通过热膨胀测量装置，促进陶瓷碎片和釉料膨胀系数的协调。为此，研制了膨胀计。膨胀计——过去和现在德国耐驰膨胀计（简称DIL）的发展可以追溯到瓷器行业，也可以追溯到耐驰的诞生地——德国上Upper Franconi的塞尔布。使用膨胀计的目的是能够准确了解瓷碟在烧制过程中可能发生的膨胀，以防止裂纹和断裂的形成，并确定最终产品的准确尺寸。如今，膨胀计是研究陶瓷、玻璃、金属、复合材料和聚合物以及其他建筑材料长度变化的首选方法。它用于获取有关热行为和工艺参数或烧结和交联动力学的信息。膨胀计用于质量保证、产品开发和基础研究。第一台膨胀计在塞尔布使用图：60年代最早使用的膨胀计之一，曾在Rosenthal使用，现在在塞尔布Porzellanikon德国陶瓷博物馆展出（Porzellanikon德国陶瓷博物馆，位于象征欧陆三百年瓷器发展的历史重镇—德国塞尔布市（Selb），由德国名瓷罗森塔（Rothantal）1866年创立的厂房改建，总占地11,000平方米。Porzellanikon不仅是德国首家陶瓷博物馆，更是全欧洲最大的陶瓷博物馆，其不同于一般博物馆，展示的不只是瓷器的过去，更是它的现在与未来，从艺术、历史、商业到尖端科技，勾勒出一个清晰完整的瓷器现代新风貌，更是承载着欧洲陶瓷历史与艺术的珍贵宝库。）塞尔布——世界瓷都。Rosenthal、Hutschenreuther或Villeroy&Boch等名字在国际上都很有名，与Upper Franconia的这座小城有着密切的联系。60多年前，这家瓷器厂的前所有者Philipp Rosenthal给Erich Netzsch打电话。“我们杯子的把手在烧制过程后会断裂。我们需要一些东西来确定瓷器的膨胀行为，以优化生产过程，”这次谈话可能就是一切的开始。这就是膨胀计的诞生！顺带一提，在Rosenthal工作了近30年后，第一台测量设备于1996年移交给了塞尔布Porzellanikon德国陶瓷博物馆，在那里仍然可以欣赏它。从X-Y绘图仪的打印输出到Digital Proteus评估图：Stefan Thumser（前排，左三）和服务部门的同事（1997年）Stefan Thumser于1984年开始他作为能源设备的机电和电子技术员的学徒生涯。作为德国耐驰客户服务部门的长期支柱，他负责耐驰设备的调试、故障排除和基础培训，目前拥有38年的经验和专业知识。几十年来，他积极参与了膨胀计的开发，今天，他随时报告膨胀计取得的进展。Stephan Thumser回忆道：“过去操作膨胀计是真正的手工工作。除了插入样本，许多设置都必须手动选择。这些有时就要花一个小时。如今，你不必再担心这个问题了。只需插入样本，然后通过软件控制开始测量。”图：1979年为陶瓷制造商 Rosenthal定制的膨胀计。这种膨胀计仍然可以在塞尔布的Rosenthal 直销中心看到。“在膨胀计的历史发展过程中，最显著的差异是在测量评估领域。这过去是通过记录仪器以模拟格式进行的，例如2通道记录仪、X-Y绘图仪或所谓的KBK-6彩色点阵打印机。获得的测量数据无法 1:1转换为测量结果，因为样品架和推杆的固有膨胀作为误差包含在记录中。而手动校正这些测量值很费力，通常需要数小时的详细工作。如今，只需点击鼠标和/或通过Proteus软件即可完成。在测量后的几秒钟内，自动校正后完整曲线出现在计算机上。一次测量的准备工作，包括设置测量范围和开始位置，以及通过质量流量控制器调节气体，现在只需按下一个按钮即可完成。”即使在早期，质量、创新和客户满意度也是耐驰的首要任务。因此，膨胀计多年来不断改进。Stefan Thumser接着说：“2015年，随着新的DIL 402 Expedis仪器系列的开发，在一台仪器上安装两个熔炉也成为可能，可以进行更快、更灵活的操作。”图：用于手动测量评估的旧KBK打印机（6色多通道打印机）点击下方链接直达：热膨胀仪专场德国耐驰展位

2010年1月14日，我司北京销售部，在北京销售经理的直接参与下，共同努力，精诚合作，终于用自己熟练的专业知识，完美的服务能力，赢得中国矿业大学的青睐，成功中标其“热膨胀仪”采购项目。 在此我们恭喜北京销售部的所有同仁，并预祝大家不断取得新的更好的成绩。

根据传统观点，美国生物医学研究成本的提高比所有消费品和服务费用的上涨速度都快。在过去30年间，国立卫生研究院(NIH)发布的相关指数证实了这种不一致性，也给了游说者更好的“武器”恳请立法者批准NIH年度预算增速高过该国的通货膨胀速率。　　这份NIH指数涵盖了诸如试剂、实验动物和科学仪器的费用等，有时它能高过一个更大范围的指数约3个百分点。但在2012年，一件奇怪的事发生了，而且，这件事挑战了传统观点。生物医学研发价格指数(BRDPI)低于了美国国内生产总值价格指数(GDP PI)——消费者物价指数的一个变化版本。　　当时，该生物医学指数增长率为1.3%，不仅低于当年的GDP PI的1.9%的增速，也创了BRDPI的历史最低纪录。但这则消息在当时并未引起重视。　　要找出该年度如此异常的原因，人们需要知道BRDPI包含哪些内容。NIH在接受《科学》杂志采访时表示，该信息并不适合公开，但根据《联邦信息自由法案》(FOIA)它能被获得。据悉，该指数不仅涉及设备和用品的成本，还包括来自拨款的薪酬和福利。实际上，全部人力成本占到该指数年度变化的2/3。　　《科学》杂志曾公开了美国密歇根大学安纳伯分校一位微生物学家近几年的科研经费支出情况。4年内，他共获得约115万美元的基金，其中约43.8%为个人工资和福利，材料费约占 19.6%，另外1/3上缴至学校管理部门，剩下的为其他科研支出。由此可见，人力成本占了经费支出的一大部分。　　而在2011年12月美国国会通过支出法案后，薪酬和福利对生物医学研究发展的巨大影响日益清晰。该法案将标准NIH拨款中研究者薪酬上限从19.97万美元减少到17.97万美元。立法者希望这能将钱省下来资助更多项目。而科学家则抱怨NIH的300亿美元经费根本不足以帮助他们实现自己的好点子。　　这部2011年法案是NIH经费周期慢性繁荣与萧条的最新案例。虽然，作为帮助美国经济从2008年世界经济危机中复苏的一系列刺激计划的一部分，一个为期两年的100亿美元的预算削减最终结束，但资金仍非常紧张。　　例如，NIH的2015财年预算比2014年的299亿美元预算增加了1.5亿美元，仅提升了0.5%，使明年NIH的财政预算仍低于2012年暂押5%前的预算。增加额未达到参议院支出委员会批准的增加6.06亿美元的目标，而且也低于白宫要求增加的2.11亿美元。而且，附加报告还要求NIH在申请者年龄上给予更多关注，目前，首次接受NIH资助的科研人员平均年龄为42岁。　　而这个限制薪酬支出的决定让BRDPI陷入混乱，也使得其低于已经很低的GDP PI。2008年，该生物医学指数达到历史顶峰4.7%，是GDP PI的2.1%的两倍还多。到2010年，这一数值略微下降，达到3%，但仍然超过了GDP PI。2012年，BRDPI急剧下降，相反GDP PI增长到1.9%。　　外部观察者认为，这一下降趋势是个好消息。毕竟，如果生物医学研究膨胀放缓，那么NIH就能进一步利用其有限的经费。　　但NIH领导层并不希望出现这种趋势。NIH前院外研究项目负责人Sally Rockey习惯每年就BRDPI的价值撰写博文。她将其称为“衡量NIH经费购买力的重要方式，并能为下一财年作出预测”。但在2014年3月28日发表的博文中，Rockey只是简单地提及2012年的下降“主要是资深研究人员薪酬上限降低所致”。　　另外，也没有部门备忘录显示，2012年BRDPI历史最低纪录引发任何正式反应。但相同备忘录包括了对2013年BRDPI的初步预测，结果显示它将再次超过GDP PI。备忘录作者表示，2013年的生物医学指数虽“但仍处于历史低谷，并将至少再次超过了GDP PI”。

在航空航天、微电子器件、光学仪器等精密仪器设备中应用的结构部件，对尺寸稳定性有极为严苛的要求。由于温度升高或降低而导致的材料形状变化对其功能特性和可靠性有着很大影响。因此，具有近零热膨胀性能的钛合金在需要高尺寸稳定性的结构中具有极高的应用价值。例如，美国国家航空航天局已针对太空望远镜所需的超高稳定性支撑结构，使用这类钛合金制造了镜体支架。在激光加工领域，已有使用这种材料制造的光学透镜筒体，解决了透镜焦点热漂移的问题。这类材料特殊的热膨胀性能与其内部αʺ马氏体物相的各向异性热膨胀行为有关。但是，现有的通过冷加工工艺获得的低热膨胀系数限制于单相马氏体相区，即使用温度上限通常小于~100℃，限制了其在工程领域的广泛应用。近期东莞理工学院中子散射技术工程研究中心王皓亮博士在冶金材料领域的TOP期刊《Scripta Materialia》上发表题目为《Nano-precipitation leading to linear zero thermal expansion over a wide temperature range in Ti22Nb》的研究论文。论文介绍了在宽温域线性零膨胀钛合金特殊热膨胀性能形成机理方面取得的新的进展。论文第一作者为东莞理工学院机械工程学院王皓亮博士，通讯作者为机械工程学院孙振忠教授，共同通讯作者为比利时鲁汶大学Matthias Bönisch博士，合作作者有中国散裂中子源殷雯研究员和徐菊萍博士等。王皓亮博士主要从事金属材料物相晶体结构、微观组织及应力分析；钛合金固态相变及功能性研究；高等级耐热钢焊接接头蠕变失效预测研究。1.拉曼光谱在材料研究中的应用（图1.Ti22Nb合金通过析出纳米尺寸第二相获得的宽温域零膨胀性能）研究人员利用中子衍射技术表征材料微观结构的巨大优势，配合使用XRD冷热台（变温范围 -190℃到600℃ ，温控精度±0.1℃，文天精策仪器科技（苏州）有限公司）实现测试样品的温度变化，精确鉴定了线性零膨胀Ti22Nb钛合金中的物相组成，证实了依靠溶质元素扩散迁移形成的等温αʺiso相也具备调控热膨胀系数的功能。相对于冷加工材料，该研究中通过机械+热循环处理获得的双相复合材料，其低热膨胀行为的作用范围被拓宽至300℃。结合其他原位X-ray衍射和EBSD/TKD电子显微表征技术，在纳米到微米尺寸范围内全面分析了材料微结构要素，澄清了热循环过程中纳米尺寸αʺiso相的形成路径，揭示了微观晶格畸变/相变应变、晶体学取向参量和宏观热膨胀系数的之间的定量关系，为设计具有较宽使用温度范围的低/负热膨胀钛合金提供了新的途径，是从理论研究向技术和产品层面跃进的重要依据和前提。 (图2.(a)不同状态Ti22Nb合金中子衍射谱线，(b)原位升降温XRD谱线(c)母相及析出相衍射峰强度随温度演化规律)（图3.原位升降温XRD测试）图4.原位XRD冷热台

多孔或层状电极材料具有丰富的纳米限域环境，表现出高效的电荷储存行为，被广泛应用于电化学电容器。而这些限域环境中形成的双电层(限域双电层)结构与建立在平面电极上的经典双电层之间存在差异，导致其储能机理尚不清晰。因此，解析限域双电层结构对探讨这类材料的电化学电容存储机理和优化电化学电容器件的性能具有重要意义。中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心项目研究员黄楠团队与比利时哈塞尔特大学教授杨年俊合作，设计并制备了具有规则有序0.7 nm层状亚纳米通道的膨胀垂直石墨烯/金刚石复合薄膜电极。其中，金刚石与垂直膨胀石墨烯纳米片共价连接，作为机械增强相为构筑层状限域结构起到支撑作用。进一步，研究发现，该电极表现出离子筛分效应，离子部分脱溶等典型的限域电化学电容行为，是研究限域双电层的理想电极材料。基于该材料，科研人员利用原位电化学拉曼光谱和电化学石英晶体微天平技术分别监测充放电过程中电极材料一侧的响应行为和电解液一侧的离子通量发现，在阴极扫描过程中，电极材料一侧出现拉曼光谱 　　峰劈裂现象，溶液一侧为部分脱溶剂化阳离子主导的吸附过程。该研究综合以上实验结果并利用三维参考相互作用位点隐式溶剂模型的第一性原理计算方法，在原子尺度上评估了限域双电层中离子-碳宿主相互作用，揭示了在限域环境中增强的离子-碳宿主相互作用会诱导电极材料表面产生高密度的局域化图像电荷。该工作完善了限域双电层电容的电荷储存机理，为进一步探讨纳米多孔或层状材料在电化学储能中的功能奠定了基础。 　　8月9日，相关研究成果以Highly localized charges of confined electrical double-layers inside 0.7-nm layered channels为题，在线发表在《先进能源材料》(Advanced Energy Materials)上。研究工作得到国家自然科学基金和德国研究联合会基金的支持。图1. 层状限域双电层膨胀垂直石墨烯/金刚石薄膜电极的制备和表征：(A)制备流程示意图；(B)石墨插层化合物的拉曼光谱；(C-D)XRD图谱；(E)SEM和TEM图像。图2. 层状限域双电层膨胀垂直石墨烯/金刚石薄膜电极的电化学行为：(A)CV曲线；(B)微分电容-电极电势关系；(C)离子筛分效应；(D)EIS图谱；(E-F)动力学分析。图3. 层状限域双电层膨胀垂直石墨烯/金刚石薄膜电极的原位电化学拉曼光谱：(A-D)原位电化学拉曼光谱；(E-F)拉曼特征演变幅度分析。图4. 层状限域双电层电容的储能机理分析：(A)拉曼光谱中的G峰劈裂；(B)电化学石英晶体微天平分析；(C)电极质量变化和拉曼特征变化的关联性；(D)DFT-RISM计算获得的图像电荷分布。

对于传统的热膨胀仪，测试量程与分辨率这两个参数很难两全。如果分辨率上升，测量范围通常下降，反之亦然。德国耐驰公司热膨胀仪DIL 402 Expedis通过新型自反馈光电位移测量系统 NanoEye 克服了这一技术上的矛盾。Nanoeye是一种新型的自反馈光电位移测量系统，在过去尚不可能实现的测量范围内具有良好的线性度和最大的分辨率。这是市场上第一个支持调制力（振荡型载荷）的水平膨胀仪系列，藉此打破了膨胀测量和热机械分析(TMA)之间的鸿沟。　　热膨胀仪DIL 402 Expedis分为：Classic，Select ，Supreme三个版本。后两个版本是专门为研发和复杂的工业应用而设计的：即全面的、配置齐全的Supreme版本和可升级的Select版本。　　 　　　　功能原理　　在测试中，如果样品膨胀，图形中的所有绿色部分都会在线性导轨(蓝色)的引导下向后移动。光电解码器直接在适当的刻度上确定相应的长度变化。　　 　　识别功能与数据库　　用于识别和解释DIL测量的包括几个耐驰的数据库，其中有来自陶瓷、无机、金属、合金和聚合物或有机领域的上百条数据。此外，还可以创建特定于用户的库。它们可以与计算机网络中的其他用户共享。　　识别允许从测量曲线的绝对值、斜率或形状中识别未知样本。这也为比较已知的样品与未知样品、评价材料质量提供了可能性。所有测量值都可以存储在庞大的数据库中，并且始终可用于识别或质量评价。

p　　strong仪器信息网讯 /strong在提高显微镜分辨率方面，两种方法结合往往比一种方法更好。近日，德国马克斯普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所Helge Ewers博士及其同事发表论文(ACS Nano 2018, DOI:10.1021/acsnano.8b00776)，文中介绍了一种新的提高显微镜分辨率的方法——ExSTED，即将受激发射损耗(STED)荧光显微术与膨胀显微镜法相结合的方法。STED显微术使用一个环形的激光束精确地控制在标记样本上的荧光团激活的位置。通常情况下，STED的分辨率可以将显微镜光学衍射极限提升10倍。膨胀显微镜法是将固定样品嵌入水凝胶中，将样品溶胀并拉伸至其原始尺寸的四倍，导致物理分辨率提高的方法。将这两种方法结合，Helge Ewers博士及其同事获得了比光学衍射极限提升30倍的效果。/pp style="text-align: center"img style="width: 450px height: 388px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/26d1f3ac-c39c-4d29-8d6b-f2cda2131146.jpg" title="01.jpg" height="388" hspace="0" border="0" vspace="0" width="450"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "ExSTED法观察细胞中微管的图像，色标表示三维空间中各种小管的深度(来自ACS Nano)/span/pp　　文章中使用ExSTED方法对三维细胞的微管网络进行成像。 由于扩大样品扩散荧光标记，所有样品观察区域的信号都大大减少。 为了抵消信号减少，研究人员使用多种抗体来增加添加到微管中的荧光标记的数量。他们希望通过第二次扩展样本和寻找放大荧光信号的方法来进一步提高显微镜的分辨率。/p

德国Neaspec公司推出的neaSNOM超高分辨散射式近场光学显微系统和nano-FTIR纳米傅里叶变换红外光谱仪以其稳定的性能，高的空间分辨率和的客户体验，自面市以来，在等离子激元、物质鉴别、二维材料、生物成像等领域均获得了广泛好评和青睐。目前国内已有清华大学、南开大学、中科院物理所等数所高校和机构用户使用Neaspec产品进行更深层次的科学研究，并给出高的评价。“NeaSNOM显微镜系统大地促进了我们的贵金属纳米结构表面等离激元研究”，中山大学陈焕君教授如是说。 Neaspec公司也秉承一贯的立创新和开拓进取精神，努力为客户提供优质的服务和便捷的实验工具。近期，Neaspec公司推出了全新的Photo Thermal Expansion（PTE+）和Tip Enhanced Raman Spectroscopy（TERS）功能模块,期待可以更好地服务广大科研工作者。 Photo Thermal Expansion（PTE+）功能模块基于被检测物质在激光照明下的热膨胀，通过机械变化的检测还原物质的吸收光谱。对于热膨胀系数较大物质，尤其是高分子材料，PTE模块可以提供良好的吸收谱线，对物质鉴别、材料分析工作是很好的补充。 Tip Enhanced Raman Spectroscopy（TERS）功能模块将大拓展现有产品应用领域。物质的拉曼光谱不同于吸收或者反射光谱，反映的是非弹性散射光性质，可以得到分子振动、转动方面的信息。但是由于其信号弱，一般难以直接应用于实际分析。针增强拉曼光谱利用了AFM探针纳米的曲率半径，对物质的拉曼信号可以起到良好的增强作用。Neaspec公司基于该技术，与s-SNOM技术结合，推出了该项全新模块，以期在分子检测方面为科研工作者提供更大的便利。相关产品链接neaSNOM超高分辨散射式近场光学显微镜http://www.instrument.com.cn/netshow/C170040.htmnano-FTIR纳米傅里叶红外光谱仪http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C194218.htm

本文作者：Aileen Sammler 作为德国耐驰60年发展回顾的一部分，本文将介绍德国耐驰总经理Jürgen Blumm博士在其论文中对膨胀计的研究，以及已获专利的纳米眼测量系统是如何彻底改变膨胀计的。1995年，Jürgen Blumm在耐驰应用实验室开始了他的职业生涯。通过与维尔茨堡大学合作的烧结优化研究项目，他将他的论文专注于“烧结过程前后高性能陶瓷的热特性”这一主题。测量方法扩展并结合了他的博士论文，为烧结过程的分析提供了一种全新的方法。动力学模拟计算为陶瓷材料烧结过程的优化做出了开创性的贡献。Jürgen Blumm是最早利用膨胀计（DIL）研究多步烧结动力学的人之一。图：在2002年NGB成立40周年之际展示膨胀计——左起：Jürgen Blumm博士、Dagmar Schipanski教授、Hans Peter Friedrich博士和Wolf Dieter Emmerich博士（1974年至2005年任耐驰总经理）Jürgen Blumm博士论文节选：“在高性能陶瓷的生产中，在大多数情况下，粉末状的原材料会被添加剂（粘合剂、烧结添加剂）抵消。然后，粉末通过模压工艺（如压制）转化为坯体。”然后，通过烧结过程使材料凝固，凝固过程中粉末颗粒粘合在一起，孔隙率降低。烧结通常是热处理的一部分，在此过程中的温度控制对陶瓷的结构性能具有决定性影响。在当今许多工业领域，材料和部件都采用了计算机辅助建模和制造工艺优化的方法。例如，多年来，铸造技术中优化凝固过程的模拟程序得到了广泛应用。然而，在陶瓷元件的生产中，这些方法尚未建立。通过膨胀计测量长度变化，并随后对测量数据进行热动力学评估，可以深入了解烧结过程中的复杂过程和反应过程，而仅仅通过膨胀测量是无法实现的。此外，热动力学分析的使用还提供了通过计算机辅助模拟优化陶瓷材料致密化的可能。”获得专利的纳米眼测量系统：膨胀计的一场革命谁还记得？过去，长度变化是通过感应式位移传感器检测的。这种模拟测量原理表现出不便的非线性，必须反复手动校准。现在，德国耐驰的专利纳米眼测量系统具有100%的线性。由于校准是在测量系统的制造过程中进行的，因此不再需要校准。2015年，德国耐驰通过DIL Expedis系列引入了膨胀计测量系统的革命性新概念。当时新集成的纳米眼测量系统基于光电测量传感器和力的施加的相互作用，其在致动器的帮助下被精确控制。从那时起，无论样品的膨胀或收缩如何，都可以施加10mN到3N之间的恒定力。在此之前，不可能在保持相同分辨率的同时增加测量范围。纳米眼测量系统提供了以前无法实现的分辨率，在高达50 mm的整个测量范围内，分辨率高达0.1 nm，且具有完美的线性。耐驰（NETZSCH Gerätebau）机械开发负责人Fabian Wohlfahrt博士解释说：“已获专利的测量系统的其他重要技术特性包括无摩擦膨胀、力控制回路，以及通过自动样本长度测量提高测量范围，同时提高分辨率和减少操作员影响。”自2012年以来，Fabian Wohlfahrt博士一直在耐驰工作，他撰写了关于纳米眼膨胀计测量系统开发的博士论文。但耐驰不仅使膨胀行为的测定更加准确，还简化了在开始测量之前正确插入样品的过程。多点触控软件功能可帮助用户在插入样本后正确安装样本。此外，不再需要手动确定样本长度。如今，纳米眼膨胀计测量系统自动处理所有这些任务。照片：纳米眼测量单元示意图点击直达：热膨胀仪专场德国耐驰展位

作者：汪鹏飞 来源：中国科学报大型低温制冷系统广泛应用于大科学装置、航天发射、氢能储运、氦资源提取、量子计算等国家安全和战略高技术领域，是我国重要战略支撑技术。随着我国经济与科技发展，对大型低温技术和装备的需求日益迫切，中国科学院理化技术研究所（以下简称理化所）曾于2010年和2015年先后承担两项财政部国家重大科研装备研制专项任务，成功研制出我国首套液氢温度（20K）大型低温制冷装备、2.5kW@4.5K/500W@2K大型低温制冷系统，关键指标达到国际先进水平。但是，由于当时我国尚未具备液氦温度万瓦级超大型低温制冷技术和装备制造能力，多个大科学装置建设还需要进口西方的制冷装备系统，并随时遇到漫天要价和断供的风险。面向国家战略需求，理化所迎难而上，揭榜挂帅，发起对“液氦温度万瓦级超大型低温制冷技术和装备制造”这一低温技术制高点的新一轮冲刺，承担起中科院C类先导专项重大攻关任务，努力为氦资源自主保障以及航天工程低温制冷装备的自主可控提供重要技术支撑。从早期的重大专项到如今的先导专项，研究所在项目实施过程中，最大的挑战是工程化能力。包括两方面，一是科研团队偏小、偏散，实施重大任务的工程化研制能力有待进一步提高；二是统筹协调难度更大，特别是先导专项，理化所需要牵头数十家单位共同研发，需要院内外各方面的协调配合，对研究所工程化管理能力提出了更高要求。十几年来，面对挑战，研究所做了三方面尝试：一是打破PI制，重组课题组成立研究中心。以重大任务为牵引，整合研究所内研究开发、系统集成和工程应用三个课题组，组建“低温工程与系统应用研究中心”，形成首席科学家领衔、科研骨干、技术支撑人员联合攻关的创新团队模式，建立了一支集研究开发、集成制造、工程应用于一体，具备工程开发能力的大型低温技术核心团队。二是任务为经、方向为纬，实行矩阵化管理模式。在传统任务专项-项目-课题层级设置的基础上，进一步按照工艺流程设置流程设计与控制、透平膨胀机、冷箱集成、冷压缩机、氦压缩机及滤油系统、系统集成调试六大方向，由各个方向统筹把握各类任务实施进度，加强不同任务之间的统筹协调，确保高效协同作战。三是技术管理、党建高效协同，深化“三线”工作法。借鉴理化所在空间制冷研制中发展的“三线”工作法，在大型低温制冷系统研制过程中进一步深化，设置项目指挥线、技术线和党建线，指挥线抓管理，技术线抓节点，党建线抓思想，形成三线高效协同的管理模式，有力保障了项目的顺利实施。通过大家的努力，在方方面面的大力支持下，2022年7月底，先导专项经过1年多的紧急攻关，成功研制出300L/h氦液化器样机，性能指标达到国际先进水平并通过专家成果鉴定。更重要的是，通过这些任务的实施，理化所建立了一支不计个人得失、敢于创新和特别能战斗的年轻的低温技术研发团队，和一整套行之有效的工程化管理模式，为后续重大任务实施提供了有益借鉴。与此同时，我们也认识到，由于科研团队长期围绕重大任务持续攻关，重在关键节点的把控，对于事关长远发展的一些基础科学问题还考虑不足，因此，我们正在以重点实验室体系重组为抓手，不断凝练重大战略需求背后的基础科学问题，着眼未来可持续发展。面向未来，理化所仍将继续秉持“低温国家队”的使命定位，承担“国家事”、“国家责”，为国家战略资源、能源、重大科技基础设施等领域的发展提供重要战略支撑。“十四五”末，我们将突破万瓦级制冷机核心关键技术，推动我国大型低温制冷技术达到国际先进水平。在未来，理化所还将在极低温乃至mK温度大型低温制冷技术研究和装备研制的路上继续拼搏持续创新，努力成为国际低温科学与技术的研究高地。（作者系中国科学院理化技术研究所所长，记者倪思洁采访整理）

上海喆图低温培养箱DW-100CL制冷系统解析低温培养箱是实验室中常用的设备之一，广泛应用于细胞、组织培养以及微生物的低温保存。上海喆图科学仪器有限公司生产的DW-100CL低温培养箱以其优异的恒温性能和可靠性受到用户的信赖。本文将详细介绍DW-100CL低温培养箱的制冷系统工作原理。制冷系统组成DW-100CL低温培养箱的制冷系统主要由以下几个部分组成：压缩机：作为制冷系统的核心部件，负责压缩制冷剂，提升其温度和压力。冷凝器：高温高压的制冷剂气体在冷凝器中放出热量，由气态转变为高压液态。膨胀阀：通过膨胀阀，高压液态制冷剂迅速膨胀，压力和温度急剧下降，变成低温低压的湿蒸汽。蒸发器：低温低压的制冷剂在蒸发器中吸收箱内热量，从而使箱内温度下降。风机和风道：用于强制对流，使冷气均匀分布到培养箱的各个角落。一、制冷系统工作原理压缩过程：压缩机将低压低温的制冷剂蒸汽吸入，并压缩为高压热蒸汽。冷凝过程：高压热蒸汽进入冷凝器，向周围环境放热，冷凝成液态。节流过程：液态制冷剂通过膨胀阀时，压力和温度迅速降低，形成低温低压的湿蒸汽。蒸发过程：低温低压的湿蒸汽在蒸发器中吸收箱内的热量，使箱内温度下降，同时制冷剂蒸汽化，完成制冷循环。热交换：风机将蒸发器中的冷气送入培养箱内，通过风道循环，实现箱内温度的均匀分布。二、制冷系统特点高效节能：采用高效的压缩机和优化的热交换设计，提高制冷效率，降低能耗。精确控温：通过精确的电子温控系统，实现对箱内温度的精确控制。均匀制冷：采用风冷方式，确保箱内温度均匀，避免局部过冷或过热。安全可靠：具备多重安全保护措施，如压缩机过热保护、超温报警等。三、结论上海喆图DW-100CL低温培养箱的制冷系统设计精良，通过高效的压缩机、合理的热交换和精确的电子控制，实现了低温环境的稳定维持。这种制冷系统不仅能够满足实验室对低温培养和保存的需求，而且具有节能、安全和可靠性高的特点，是科研和医疗领域理想的低温设备选择。

低温培养箱是一种能制冷，保存物品常态的低温保存箱。主要适用于科研院所、电子、化工等实验室，医院、血站、疾病防控，用于保存血浆、生物材料、疫苗等，也可用于电子器件及特殊材料的低温试验。 低温培养箱的工作原理： 制冷循环采用逆卡若循环，该循环出两个等温过程和两个绝热过程组成，其过程如下：制冷剂经压缩机绝热压缩到较高的压力，消耗了的功使排气温度升高，之后制冷剂经冷凝器等温地和四周介质进行热交换将热量传给四周介质。后制冷剂经截流阀绝热膨胀做功，这时制冷剂温度降低。最后制冷剂通过蒸发器等温地从温度较高的物体吸热，使被冷却物体温度降低。此循环周而复始从而达到降温之目的。本试验箱之制冷系统采用1套法国产泰康全封闭压缩机所组成的二元复叠氟利昂制冷系统。制冷系统的设计应用能量调节技术,既能保证制冷机组正常运行,又能对制冷系统的能耗及制冷量进行有效的调节，使制冷系统保持在最佳的运行状态。采用平衡调温（BTHC）,既在制冷系统在连续工作的情况下，控制系统根据设定之温度点通过PID自动运算输出的结果去控制加热器的输出量，最终达到一种动态平衡。

“低温物理”是物理学的一个重要基础和应用领域，“低温物理学术会议”是国内低温物理学领域高水平的学术大会，旨在为从事相关理论和实验研究的科学工作者提供一个交流平台，探讨国际低温物理领域发展的新动向，为寻求跨单位的合作提供契机。 11月16日，十五届低温物理学术会议在广东韶关学院拉开帷幕，包括物理学家、中国科学院院士张裕恒在内的来自50多所高校科研院所的约300名低温物理专业人士出席会议。开幕式上，中国科学院张裕恒院士介绍了低温物理学术会议基本情况，并对会议期间各科学研究人员的交流和合作充满期待。会议期间，中国科学院院士陈仙辉作了题为“神奇的超导及其应用”的学术讲座，介绍了超导的理论和特性、超导研究发展的历程，尤其是非常规超导体的发展和现状，指出了超导体广泛应用的物理基础以及在弱电和强电方面多个领域中的应用，并提出超导研究的两大挑战和超导研究的进展、现状和展望。陈仙辉院士“神奇的超导及其应用”学术报告 此外，低温物理学术会议还评选出16位学生墙报奖项，该墙报奖励由Quantum Design中国子公司赞助及提供，以表彰新一代学术青年对低温物理领域的持续探索和学术贡献，推动低温物理学领域的科技创新与发展。 Quantum Design中国子公司赞助的墙报奖颁奖仪式Quantum Design中国子公司沈逸宁博士致辞 此次低温物理学术会议于11月19日圆满结束，Quantum Design中国子公司产品经理沈逸宁博士在闭幕式上致辞，先对获得学生墙报奖励的同学们表示肯定和祝贺，同时，作为Quantum Design中国子公司的代表发言人，沈逸宁博士对在座所有在低温物理学领域做出贡献的科学研究人员表示感谢，并对公司新推出的PPMS低温测量选件及设备进行了简要介绍，以期能为大家提供更有力的科研利器，助力低温物理学领域的蓬勃和发展。PPMS综合物性测量系统一直以功能全面、测量精度高和操作简单而受到广大用户好评，新推出的稀释制冷机交流磁化率选件、膨胀计选件和光电测量选件等更加完善了广大科研用户的综合物性测量需求。致敬低温科学，Quantum Design将持续助力低温物理测量，精进设备测量精度并拓宽选件功能，与您共同期待低温物理研究领域的新发展和新突破。 相关产品：MPMS3-新一代磁学测量系统: http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c17089.htmPPMS 综合物性测量系统: http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c17086.htm完全无液氦综合物性测量系统 Dynacool: http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c18553.htm智能型氦液化器 (ATL): http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c180307.htm低温超导磁体系统ICE: http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c259690.htm

一切看起来作用微小的配件皆是一台合格的高低温试验箱的重要组成部分。其中油分离器的作用有两点，以下列出：　　作用一：分离制冷剂蒸气中挟带的冷冻机油　　高低温试验箱的压缩机与冷能器之间装有油分离器，压缩机的排气带有冷冻机油，因此油分离器是用来分离制冷剂蒸气中挟带的冷冻机油，使冷冻机油返回压缩机曲轴箱的。　　作用二：制冷系统回油　　冷冻机油随制冷剂进入制冷系统中，特别是进入冷凝器、蒸发器以后，将在传热表面形成油膜，从而影响换热设备的换热效果，并且容易引起膨胀阀和毛细管油堵，如果制冷系统回油不好，极有可能造成压缩机缺油而导致压缩机线圈烧毁或缸体损坏。因此，是否是高品质合理的冷冻机油直接影响高低温试验箱的寿命。　　由此可知，可靠的油分离器和冷冻机油对于高低温试验箱来说是非常重要的。

在对多孔材料进行比表面积和孔径分析的方法中，应用最广泛的技术就容量气体吸附法。理论上气体吸附法可以在任意温度下进行，根据材料的性质以及所采用的吸附气体不同，吸附能力会相对有所变化。通常情况下，这些实验在低于临界条件的低温环境下进行，这个温度一般可以通过致冷剂实现, 如液氮、液氩等等。但是，不同的致冷剂需要不同的贮存容器，非常麻烦而且费用昂贵，那么是否有一种技术可以不使用致冷剂，却能够提供不同温度的低温恒温环境呢？美国康塔仪器公司的工程团队提供了最新的Autosorb-iQ选件 &mdash &mdash &mdash CryoCooler，它为全球的研究人员完美的解决了此项难题。 CryoCooler选件类似通常的低温恒温器，主要功能是协助研究人员完成多种温度下的气体吸附实验。CryoCooler选件为气体压缩与膨胀实验提供低温恒温环境，此项技术无需使用任何低温致冷剂。更重要的是，因为无需使用致冷剂，从而不用再担心以往实验中因为杜瓦瓶使用性能而导致实验时间具有局限性，即实验时间没有限制，控温范围低至20K, 也可高达320K.CRYO COOLER低温恒温系统主要特点：完全适用于物理吸附分析仪Autosorb系列及高压吸附分析仪iSorb HP系列可同时为Autosorb-IQ2提供双站低温恒温环境可轻松控制温度，控温范围20K到320K无与伦比的控温精度，精度可达± 0.05K能在1小时之内轻松冷却样品到77K恒温无需任何致冷剂实验可无间断进行，实验时间不再取决于杜瓦寿命。提供CryoCooler专用样品管 随着Cyrocooler低温恒温系统的应用， 样品分析温度可以设置在从20K到320K（对Autosorb－1和Autosorb-IQ）或从75K到320K（对iSorb HP）的任何值，与Autosorb－iQ和iSorb HP仪器的联用控制完全自动化，包括仪器与控制器设定的温度和等待样品冷却。AUTOSORB-1和iSorb HP一次可以分析一个样品，而 AUTOSORB IQ2可以同时做两个样品，或同时测量P0。 CryoCooler（制冷机）是基于双级吉福－麦克马洪（Gifford-McMahon）冰箱原理。样品池被密封于真空夹套内并与环境温度隔离，通过一个与样品池匹配的铜导体实现热交换。 iSorbHP使用其标准的不锈钢粉末样品池进行分析，而对Autosorb系列则需使用一个专门设计的玻璃样品管。这种样品管是一种圆柱形泡管，能使样品管和铜导体紧密契合。与第一代低温恒温器想比，这些样品管的杆茎是相当短的（约150mm），便于样品处理、称重和样品管清洗。 iSorb HP专用低温恒温器需配备外接真空系统为真空夹套抽空，而Autosorb系列则可以经由脱气站（提供一个涡轮泵嵌合的脱气站）抽空真空夹套，也可以选择外接真空泵，以保证在长时间运行中，确保在整个分析过程中保持温度均匀。 配置包括压缩机(Compressor)，温度控制器(Controller) 和适用于CryoCooler的特殊样品管。

高低温冷热冲击试验箱是金属、塑料、橡胶、电子等材料行业必备的测试设备，用于测试材料结构或复合材料，在瞬间下经极高温及极低温的连续环境下所能忍受的程度，得以在最短时间内检测试样因热胀冷缩所引起的化学变化或物理伤害。分为两厢式和三厢式，区别在于试验方式和内部结构不同，产品符合标准为：GB/T2423.1-2008试验A、GB/T2423.2-2008试验B、GB-T10592-2008、GJB150.3-198、GJB360A-96方法107温度冲击试验的要求。　　　　高低温冷热冲击试验箱制冷工作原理：高低制冷循环均采用逆卡若循环，该循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。其过程如下：制冷剂经压缩机绝热压缩到较高的压力，消耗了功使排气温度升高，之后制冷剂经冷凝器等温地和四周介质进行热交换，将热量传给四周介质。后制冷剂经阀绝热膨胀做功，这时制冷剂温度降低。最后制冷剂通过蒸发器等温地从温度较高的物体吸热，使被冷却物体温度降低。此循环周而复始从而达到降温之目的。　　　　高低温冷热冲击试验箱质量优势　　　　主要核心配件均采用国际大品牌的配件如法国泰康，日本路宫/和泉/三菱，施耐德，美国快达/杜邦冷媒，丹麦（DANFOSS），瑞典（AlfaLaval）等配件，假一罚十，能确保高低温冲击测试箱正常高效的运行。相比其他同行：采用国产配件或者是使用伪劣的冒牌配件充当品牌配件，发货到客户处和所说的完全不一致，质量大打折扣。　　　　高低温冷热冲击试验箱技术优势　　　　1.采用7″TFT真彩LCD触摸屏，比其它屏更大，更直观，操作简单，运行稳定，并且更节能。　　　　2.蒸发器采用水浸查漏方法，查漏彻底，确保设备稳定运行。　　　　3.采用模块化制冷机组，能确保制造质量，且维护替换非常方便。　　　　4.采用高均匀度的正压式风道系统，温度均匀高。　　　　5.采用最新的自动除霜技术，使除霜时间缩短，试设备的使用效率大大增加。　　　　6.具有多项安全保护措施,故障报警显示及故障原因和排除方法功能显示。　　　　三箱式高低温冷热冲击试验箱相比其他同行设备：　　　　1.控制器界面较小颜色单一，不便于观察和操作。　　　　2.采用传统方法，肥皂水查漏，不彻底。　　　　3.冷冻机组和机箱底板安装在一起，制造质量和维护性能不佳。　　　　4.无自动除霜技术，需手动除霜之后方可再进行试验，使用效率不佳。　　　　5.同行大部分高低温冲击测试箱，通常在运行一段时间后开始结霜，并且除霜时间非常长，使用效率低下。　　　　6.同行设备为了节省成本，导致设备的安全保护措施单一，非常容易造成安全隐患。　　　　三：三箱式高低温冷热冲击试验箱节能优势：三箱式冷热冲击试验箱采用自主研发的控制系统，精度高，稳定操作简单，控制器抛弃日本韩国等控制器的固定模式，采用最新的模糊运算技术，自动分析负载能力，合理调节冷媒流量，使设备节能高达20%。

步入式恒温恒湿试验室适用于航空航天产品、 信息电子仪器仪表、材料、电工、电子产品、各种电子元气件在高低温或湿热环境下检验其各性能指标。型号 QZ-BRS-8G型号编著方式（BRS)+温度范围（H/C/L/U/J）+尺寸（**L）+(风冷F或水冷S) H:0℃~+150℃ C:-20℃~+150℃ L:-40℃~+150℃ U:-60℃~+150℃ J:-70℃~+150℃性能温湿度范围 -70~+85℃/5~98%rh (详细请参考温湿度可控制范围图）温湿度波动度范围 ±0.3℃（-40~+100℃）±0.5℃（+100.1~150℃）±2.5%rh） 温湿度均匀度 ±2.0℃（-70~150℃）±5.0%rh升温时间35分钟之内可以从-40℃上升到+150℃45分钟之内可以从-40℃上升到+150℃降温时间从+20℃下降到-70℃ 120分钟之内 材料外壳材料防锈处理冷轧钢板粉体涂装内体材料不锈钢板（SUS30CP种，2B抛光处理）绝缘材料硬质聚氨酯发泡沫塑料（箱体用）玻璃棉 （箱门用）制冷系统制冷方式 机械式双级压缩制冷方式（气冷冷凝器或水冷式） 制冷机全密闭型泰康压缩机或半封密比泽尔压缩机 制冷机容量 4HKP*25.2HP*27.2HP*210.2HP*215.0HP*220.0HP*2膨胀机构电子式自动膨胀阀方式或毛细管方式加热器 镍铬合金电热丝式加热器 加湿器 SUS316制护套式加热器（表面蒸发式）箱内搅拌用鼓风机长轴电机*2长轴电机*4供水供水方式 泵式供水系统水质 导电率0.1~10u S/cm电源 380V Ac3 4W50/60 HZAC380V18.022.026.030.533.536.5重量（KG） 具体重量依照实际尺寸而定备注根据要求尺寸来订制，满足客户的要求 创新点：优质钢板，造型美观，新颖东莞勤卓步入式高低温环境实验室BRS-8G

一、名称及型号 1.1名称: 高低温试验箱 湿热试验箱 1.2型号: 150T-CK二、机器尺寸2.1.工作室尺寸（mm）:500*600*400（宽×高×深）2.1.外形尺寸（mm）: 750*1615*1224（宽×高×深）工作室底面距地面的尺寸是700mm（含脚轮高度）三、高低温试验箱 湿热试验箱 设定范围温度范围: -40℃～150℃（可任意设定）（可设置为-20~100℃、-30~120℃等不同温度范围）四、高低温试验箱 湿热试验箱 升降温速度4.1.常温到100℃约25分钟4.2.常温到-40℃约60分钟五、高低温试验箱 湿热试验箱 技术指标5.1.温度指标5.2.解析度：±0.1℃ 5.3.送风循环系统5.4.采多翼离心式风轮及密封型马达，不易失油及束心.5.5.测试体: DNA规格A级SUS304#不锈钢制Pt100 1支.5.6.制冷5.7.工作原理5.8.制冷压缩机为了保证试验箱对降温速率和zui低温度的要求,本试验箱的制冷系统采用法国产泰康（TECUMSEH）全封闭压缩机所组成的制冷系统，该制冷系统具有匹配合理、可靠性高、使用维护方便等优点。制冷系统的设计应用能量调节技术，这种行之有效的处理方式既能保证在制冷机组正常运行的情况下又能对制冷系统的能耗及制冷量进行有效的调节，使制冷系统的运行费用下降到较为经济的状态。六.制冷及配置6.1.制冷系统勤卓品牌试验箱制冷循环均采用逆卡若循环，该循环由两个等温过程和两个绝热过程组成，其过程如下：制冷剂经压缩机绝热压缩到较高的压力，消耗了功使排气温度升高，之后制冷剂经冷凝器等温地和四周介质进行热交换将热量传给四周介质。然后制冷剂经节流阀绝热膨胀做功，这时制冷剂温度降低。zui后制冷剂通过蒸发器等温地从温度较高的物体吸热，使被冷却物体温度降低。此循环周而复始从而达到降温目的。6.2.配置说明1.压缩机: 全密闭式法国泰康机制冷机1组.2.制冷剂:采用对臭氧层破坏系数为零的新型緑色环保制一级冷剂 R404A（U.S.A Genetron）3.冷凝器:风冷式冷凝器 4.蒸发器:鳍片式自动负载容量调整 5.膨胀系统:毛细管容量控制之冷冻系统6.制冷辅助件：电磁阀（日本鹭宫）；干燥剂（丹麦Danfoss）；截止阀（丹麦Danfoss）；高压保护开关（丹麦 Danfoss）等均采用进口零件. 七、高低温试验箱 湿热试验箱 控制系统控制系统：按键式数显温控器PID演算控制。主要电器组件接触器: 日本三凌 热继电器: 日本三凌 继电器: 施耐德电气 总开关: 日本三凌固态继电器: 台湾产 7.3.控制面板电源开关 1只 照明灯开关 3只 控制器 1只 总开关 1只 7.4.安全保护装置压缩机高压保护开关 1组压缩机过热保护开关 1组压缩机过电流保护开关 1组无熔丝超载保护开关 1组拨盘超温温度控制器 1组7.5.本系统符合恒温之可靠度试验规格试验方法 GB/T 2423.1-2001 试验A：低温试验方法 GB/T 2423.2-2001 试验B：高温试验方法八、高低温试验箱 湿热试验箱 配件电源线低阻橡胶电缆线5.5m长1条可调置物架2套九、提供档案 质量保证书 交货时提供一份.使用说明书 交货时提供一份.产品出厂合格证十、高低温试验箱 湿热试验箱 使用环境性能保证环境温度范围:-5℃～＋30℃（但zui低可达温度,zui高热负载能力及降温时间除外）十一、可程式高低温试验箱本机使用电源电源:AC3￠5W 380V 50/60Hz ※电压变动充许值:定格电压的±10%zui大负荷容量: 3.5 KVAzui大工作电流: 18 A如需本公司产品说明书和产品目录，我们将免费寄上或登门拜访。欢迎您对本公司的产品及服务提出宝贵的意见和建议！更详细资料请访问我们的网站或来电咨询。公司名称：东莞市勤卓环境测试设备有限公司售后服务：厂家无偿提供安装调试及技术培训等服务。对设备整机免费保修壹年，终身维护。保修期内技术人员免费进行季度保养，以提升设备之使用寿命及对用户进行服务跟进。 创新点：优质钢板，造型美观，新颖深圳品牌小型高低温试验箱厂家湿热试验箱厂家