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World File Search System多孔陶瓷
使用具有控制孔隙率的陶瓷主链的MXENE网络组装
过渡金属碳化物（MXENES）是具有出色特性的新型2D纳米材料，对诸如储能，催化和能量转化等应用的有希望的显着影响。阻止MXENES广泛使用的主要障碍是缺乏在3D空间中组装MXENE的方法，而无需重大的恢复，从而降低了其性能。在这里，通过引入一种新型材料系统来成功克服这一挑战：在多孔陶瓷主链上形成的MXENE的3D网络。主干决定了网络的3D体系结构，同时提供了机械强度，气体/液体渗透性和其他有益特性。冻结铸件用于制造带有开放孔和受控孔隙率的二氧化硅主链。接下来，墨西哥流用于从分散体中将Mxene填充到主链中。然后将系统干燥以将孔壁与MXENE一起覆盖，从而形成一个相互连接的3D-MXENE网络。制造方法是可重现的，MXENE填充的多孔二氧化硅（MX-PS）系统是高导电性的（例如340 S m-1）。MX-PS的电导率受孔隙率分布，MXENE浓度和内部填充周期的数量控制。带有MX-PS电极的三明治型超电容器显示出极好的面积电容（7.24 f cm-2）和能量密度（0.32 MWH cm-2），仅添加了6％的MXENE MXENE质量。这种创建2D纳米材料的3D体系结构的方法将显着影响许多工程应用程序。
通过在火花阳极氧化生长的 TiO2 层中填充藻酸盐孔隙来捕获 Ag 和羟基磷灰石来增强 Ti6Al4V 的生物相容性和抗菌活性
基于这些特性，金属和金属合金被用作承重植入物。其中，钴铬合金、不锈钢、钛和钛合金被广泛用于多种生物医学应用。特别是，钛及其合金的弹性模量接近骨骼，密度低于钴铬合金和不锈钢。[2,3] 此外，与纯钛相比，钛合金具有更高的机械性能，使其特别适合用作骨科和创伤植入物。然而，钛和钛合金被认为是生物惰性材料，即它们不会与人体周围组织发生化学或生物反应。[4] 此外，涉及钛合金（即 Ti6Al4V 合金）的腐蚀现象会导致释放对人体有害的 Al 和 V 合金。为了促进植入物与现有人体骨组织的骨整合，从而优化装置的整合，在植入物表面生长涂层可能是一种合适的方法。尤其对于钛和钛合金，火花阳极氧化是一种合适的技术，可在基体上生长出牢固粘附的多孔陶瓷涂层，最大限度地减少可能导致骨溶解的剥落现象。在此背景下，已研究了多种策略来增强钛合金的生物活性，从而增强其骨整合。[5–7] 文献中有充分的证据表明，羟基磷灰石 (HA，Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) 的存在可以增强外来生物材料的骨整合，因为它与硬组织和软组织具有很高的生物相容性。[8] 因此，诱导 HA 的结合或生长已被证明是提高材料生物活性的一种好策略。例如，这可以通过电化学转化涂层工艺（如火花阳极氧化）通过精确调整操作条件（形成电压、电解质浴成分等）来实现。 [3,9,10] 此外，Ti6Al4V 合金表面生长一层厚的阳极氧化层可以提高其耐腐蚀性能
AMIR: M2 TUD HOST UNIVERSITY（二年级学生）
AMIR：M2 TUD HOST UNIVERSITY（二年级学生）秋季学期 代码名称 ECTS 注释 必修 11-01-4189 高级研究实验室（12）* 12 实验室工作 13-K3-M020 产品与系统的生命周期评估** 3 I&ENT 11-01-4104 功能材料 6 11-01-4105 表面与界面 5 选修课*** 11-01-7342 陶瓷材料：合成与特性。第二部分 4 11-01-2009 材料物理概念 6 11-01-7562 计算材料科学 5 11-01-7301 能源应用中的电化学 II： 4 11-01-8131 工程微结构 - 加工、特性和应用 4 11-01-2027 材料科学中的有限元模拟 4 11-01-9063 聚焦离子束显微镜：基础与应用 4 11-01-8202 现代表面科学的基础与技术 4 11-01-2016 界面 - 从润湿到摩擦 4 11-01-7892 扫描电子显微镜简介 1 11-01-2031 材料科学的机器学习 6 11-01-2001 磁性与磁性材料 4 11-01-7292 材料化学 4 11-01-7042 利用高能离子束进行材料研究 - 以及纳米技术 4 11-01-4404 可再生能源系统的材料科学 5 11-01-3018 材料科学中的数学方法 4 11-01-9332 陶瓷材料的力学性能 4 11-01-2006 金属的力学性能 4 11-01-4109 材料科学的微观力学 6 11-01-2026 有机功能材料：从液晶到分子电路 4 11-01-2036 离子固体中的点缺陷 4 11-01-3031 聚合物材料 6 11-01-2023 用于能源相关应用的多孔陶瓷 4 11-01-4004 材料科学的量子力学 6 11-01-8162 半导体界面 4 11-01-2035 智能设计和广告。下一代材料的加工 4 总计 30 春季学期论文 30 * 课程“ 高级研究实验室 (12)”可以由课程“ 高级研究实验室 (8) 11-01-4188”替换，需要 8 ECTS。 ** 课程“ 产品和系统的生命周期评估”不适用于第一年留在波尔多的学生。 *** 所有符合条件的“ 选修课程”均列在 TUCaN 系统的“ 选修课程 M. Sc. 材料科学 ”中。 没有材料科学或物理学学士学位的学生也可以根据要求使用课程“ 材料物理概念 (6 ECTS)”。 ° 模块“ 与导师讨论”是自愿的，但建议参加。
用于能源、燃料和商品应用的可持续氢气
如图 1 所示，氢气作为能源载体在可持续低碳未来中发挥着重要作用。氢气具有较高的重量密度，是能源和交通运输领域有效的储能介质。氢燃料电池和涡轮机高效清洁地发电和供热为能源和建筑行业脱碳提供了新途径。氢气也是氨和钢铁等各种行业减少碳足迹的重要化学原料。最近，一些国家和地区发布了各自的氢能战略和路线图，如加拿大（加拿大自然资源部，2020 年）、欧盟（欧盟委员会，2020 年）和澳大利亚（澳大利亚政府能源委员会，2019 年）。科学界迫切需要通过发明新的低碳氢气生产和分配技术、量化氢气的好处以及优化各个领域的氢气利用，为向可持续氢气生产和利用的过渡提供有价值的见解。本研究课题涉及氢在能源、燃料和商品应用方面的不同科学、技术和经济方面。发表文章的范围从氢气和氢载体生产到交通和电力领域的氢气利用。本研究课题展示了科学界解决氢相关问题的各种技术和能力：文献综述和专家意见、实验研究、系统规模建模和部门规模分析。来自中国、英国、美国、法国、泰国和德国的作者为本研究课题的出版物做出了贡献。氢气的好处取决于它的生产方式。在全球生产的 6900 万吨氢气中（不包括副产品氢气），近 99% 来自化石燃料（即 76% 来自天然气，23% 来自煤炭）（国际能源署，2019 年），导致了大量碳排放。随着全球对氢的需求不断增加，迫切需要开发更可持续的氢气生产技术以降低相关的碳强度。在本研究课题中，张等人研究了基于生物质的氢电联产系统的系统优化。分析了木屑、日用粪肥、高粱和葡萄修剪废料等原料。在他们的设计中，制氢系统与有机朗肯循环相结合，利用生物质气化炉的高温废热进行发电。最优解预测使用木屑作为生物质原料的氢气产量为 39.31 mol/kg，发电量为 0.99 kWh/kg，氢气产量和发电量在优化中同样重要。Chuayboon 等人在太阳能驱动的热化学氧化还原循环中，分别对甲烷部分氧化和水分解产生的合成气和氢气进行了实验研究。以二氧化铈为基础的网状多孔陶瓷作为氧气