丹麥Unisense公司推出的氧氣微電極,尖端直徑5微米或10微米,在工業材料設計與防護技術領域有以下的應用:

1、大氣腐蝕防控:

金屬在大氣環境中的腐蝕主要發生在表面薄液膜(如露水、鹽霧)中,氧的擴散速率是腐蝕速率的控制步驟。通過測量液膜內氧濃度分布,可預測腐蝕熱點位置,指導緩蝕劑設計或表面涂層優化(如疏水涂層減少液膜停留)。

薄液膜腐蝕的核心是氧擴散加速和界面過程變化,液膜厚度是主導因素。金屬表面的腐蝕速率與溶液薄膜厚度負相關,當液膜變薄導致氧傳輸阻力減小,腐蝕速率加速。

2、能源材料優化:

燃料電池、金屬-空氣電池等裝置的電極表面常存在微液膜,氧的傳質阻力直接影響反應效率。研究液膜中氧傳輸特性可為多孔電極結構設計(如孔隙率、厚度)提供依據,提升能源轉換效率。

氧氣微電極可直接量化電極表面微液膜內的局部氧傳輸阻力,為燃料電池和金屬-空氣電池的電極設計提供實驗依據。解析液膜厚度、溫度、壓力對氧傳輸動力學的實時影響。

3、半導體與電子器件保護:

微電子器件在潮濕環境中的氧化失效與薄液膜內氧的局部濃度相關,研究氧分布規律有助于開發封裝材料或環境控制策略。

4、極端環境應用:

在深海、航天等極端環境中,材料表面液膜的氧行為與常規環境差異顯著,研究其特殊性可為深海裝備防腐、航天器材料選型提供依據。

5、微納器件與仿生系統:

微流控芯片、仿生肺/鰓等人工系統中,仿生薄液膜的氧傳輸效率直接影響器件性能,相關研究可指導仿生結構優化。

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