戊炔

【科学背景】随着高能量密度和长寿命电池的需求不断增加，研究人员越来越关注电池材料的微应变及其对电池性能的影响。微应变是由结构缺陷（如位错和堆垛层错）引起的，这对能源材料的机械强度和循环稳定性产生了重大影响。尤其在钠分层氧化物正极材料中，微应变被认为是导致容量衰退和结构破坏的关键因素。然而，微应变在电池材料合成过程中的起源和影响仍未完全明确，这成为了当前研究的一个挑战。为了解决这一问题，布鲁克海文国家实验室(美国能源部的实验室) Xianghui Xiao, 美国阿贡国家实验室Gui-Liang Xu & Khalil Amine教授合作进行了一系列原位和实时的多尺度表征，包括同步辐射X射线衍射和显微镜观察，来探讨过渡金属在前体颗粒中的空间分布对微应变的影响。研究发现，过渡金属的空间分布对纳米尺度的相变、局部电荷异质性以及微应变的积累有着强烈的调控作用。这一意外发现揭示了缺陷从核心向外壳的反直观传播模式，并为优化合成策略提供了新方向。通过这些研究，科学家们提出了基于微应变筛选的合成策略，以减少晶格中的微应变和结构缺陷，从而显著提升了电池材料的结构稳定性。这些成果标志着向设计无缺陷电池材料的合成方法迈出了关键一步。【科学亮点】1. 实验首次在钠分层氧化物正极的实际合成过程中，系统地进行微应变筛选，并应用了多尺度原位同步辐射X射线衍射（SXRD）和显微镜表征技术。2. 实验通过结合原位SXRD和全场X射线显微镜的观察，揭示了过渡金属在前体颗粒中的空间分布对纳米尺度相变、局部电荷异质性和微应变积累的强烈影响。3. 实验结果：&bull 过渡金属的空间分布：发现过渡金属的空间分布在钠分层氧化物正极的合成过程中扮演了关键角色，主导了相变机制。&bull 微应变的积累：在合成过程中，微应变在颗粒内部积累，导致了缺陷的形成和增长，其传播方式呈现出反直观的外向模式。&bull 结构稳定性的改善：通过对微应变的深入分析，提出了一种更为合理的合成路线，能够显著减少晶格中的微应变和晶体缺陷，从而提升结构稳定性。【科学图文】图1： 前驱体的形貌和化学性质。图2：固态合成过程中的结构演变。图3：合成过程中的结构缺陷和化学演变。。图4：颗粒裂纹及其消除。图5：电化学性能。图6：测试分析。【科学结论】本文揭示了过渡金属在钠分层氧化物正极合成过程中对微应变的显著影响。通过原位同步辐射X射线衍射和显微镜技术的多尺度表征，研究发现，过渡金属在前体颗粒中的空间分布对纳米尺度的相变、局部电荷异质性以及微应变的积累有着关键的调控作用。这一发现颠覆了传统观念，揭示了缺陷的成核和生长在颗粒内部向外传播的反直观现象。这种对微应变的深刻理解指导了更加合理的合成策略，即通过优化合成条件来减轻微应变和晶体缺陷，从而显著提高电池材料的结构稳定性。这一研究成果不仅提供了新思路来改善电池材料的性能，还为无缺陷电池材料的设计合成奠定了重要基础，为未来高能量密度和长寿命电池的研发提供了有力支持。参考文献：Zuo, W., Gim, J., Li, T. et al. Microstrain screening towards defect-less layered transition metal oxide cathodes. Nat. Nanotechnol. (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01734-x

如何确保包装食品的合规性超市等食品零售商对包装食品的合规性要求极高，他们要确保这些食品达到了消费者的预期要求。这可促动食品生产商将先进的产品检测技术纳入到生产过程当中，以始终确保一致性与重复性。 作者：梅特勒托利多产品检测专家 Daniela Verhaeg 包装食品的合规性采用多种形式。基本要求是：食品不得包含污染物且质量高，以及标签准确且位置正确。产品还需要在正确的重量允差范围内，相关的生产商、加工商与零售商应当遵守相关的国家与国际食品安全标准、法规或法律以及其他多项食品安全准则要求。 不合格产品造成的后果非常严重，受到异物污染的产品尤其如此。对于个人，有可能造成长期的健康危害甚至是死亡。对于相关企业，则有可能造成产品召回、经济处罚、刑事诉讼甚至是停业整顿。 合规性不仅仅只是指食品安全合规性。在送达消费者手中时，产品和包装必须保持完美且不存在任何缺陷，同时应准确体现对品牌的期望值。这可以像确保新颖插页包含其中或者标签始终处于完全相同的位置一样简单。但是，也可能会像确保包装内的所有巧克力具有相同量的装饰配料一样复杂。现代化 X 射线与视觉检测系统等先进的产品检测技术可同时进行多项完整性检验，以确保产品合规性。此外，对于正在寻求提高生产线效率以及优化品牌保护措施的生产商而言，自动检重技术可以在同一台设备中与视觉检测、金属检测或 X 射线检测一同使用。初始风险分析与检测工具危害分析关键控制点 (HACCP) 评估将会识别有可能对产品合规性产生影响的潜在污染物的类型。通过考虑涉及到的不同产品类型与包装材料，评估将会确定污染物如何进入或者在何时进入的。 金属检测技术为检测铁、非铁（铜与铝）以及不锈钢金属污染物提供了最佳方式。直到最近，当产品采用金属膜包装时，使用金属检测机仍然无法检测到较小的金属异物。但是，随着金属检测系统的最新发展——采用了多个同步频率和产品信号抑制技术，如今还可以在这些类型应用中提供较高灵敏度。X 射线检测系统可以检测所有类型包装中不应存在的物理污染物，例如：钙化骨、玻璃碎片、金属碎片、矿石、密致塑料和橡胶复合物。无论异物形状或位置如何，它们均可在快速生产条件下进行准确检测。由于 X 射线检测技术可以检验整个产品，因此可以同时进行多项额外检测，以确保食品安全性和产品合规性。 产品和包装完整性X 射线检测技术能够检测到初级或二次包装中是否存在缺失的物品。在初级包装中，可进行香肠计数以确保每个包装中的数量正确，可检查麦片包装中有无促销赠品，以及识别婴儿配方容器中有无塑料量勺。在二次包装中，X 射线检测系统安装在生产线的末端（在分配之前），以检查并确定每个包装内装有正确数量的初级包装。通过每个包装的 X 射线图像（即使在多包装），将会检测到任何欠量或超量产品。X 射线毛重测量可以检测每个包装的总重量，并且可剔除超出指定重量范围的任何不合格产品。分重测量最适合于须检测包装内单个物品质量的情况，例如：每一格方便食品。由于一个分格的欠量可能由另外一个分格的超量补偿，因此此功能很重要。 在线自动检重秤可确保根据每个分格的既定标示重量对每个包装进行实时准确称重。这可使生产商在加工阶段对灌装偏差进行调查。还可对自动检重秤进行设置，以控制上游灌装机。如果自动检重秤检测到任何不可接受的偏差，则会将不合格产品剔除，并可自动调节连接的灌装机，以避免损失巨大的过量灌装。 密封完整性运输与存储过程中发生的溢漏与腐坏是对产品合规性构成的另一巨大威胁，因此务必确保封口正确对准和安装。密封下方残留的产品可导致密封不严，影响产品新鲜度，甚至是造成实际污染。 X 射线技术可以检测密封内外边缘之间的高密度产品，同时视觉检测系统可以检测密封边缘有无多余食品。这两种系统均可成功移除生产线上的所有不合格产品，以便于进一步调查。防盗密封日益流行，可使消费者对产品完整性感到放心。它们是打击假冒食品的宝贵工具，通常在婴儿食品罐上使用。为提高安全性，还可在防盗密封上印制电子监管码。先进的视觉检测技术可实时检测防盗密封，以确保产品出厂时得到安全密封，还可对单个电子监管码进行验证，以防止供应链中的其他安全违规行为对消费者产生影响。 标签准确性视觉检测技术允许生产商在快速生产条件下检测标签的位置与内容，以及确认包装上粘贴的标签正确无误。无论打印应用如何，它可检测所有标签信息，以确保消费者安全以及符合贴标法规要求。检查日期与批次信息的状况与质量可最大限度降低过期产品流入市场的风险，并且在发生产品召回时起到重要作用。最新创新成果可验证喷墨点阵打印的准确性与质量，并可进一步加强质量控制。产品检测技术的最新创新成果可使 X 射线检测系统同步检查包装有无缺陷或损坏问题，同时先进的视觉检测技术可验证是否已遵循品牌指导原则，以及是否正确显示关于原料的所有信息。 产品合规性达到工业 4.0 要求访问质量数据是任何成功合规性举措的首要要求。连接的产品检测系统允许生产商实时访问食品安全管理信息。为了集中监控测所有食品安全活动与生产数据，创新检测数据管理软件可以无缝集成产品检测设备。这允许持续监测所有合规性相关数据，并可确保以更加简易、便利和高效的方式记录质量保证过程。可对这些数据集中存储，并可将其用于统计分析与生产线控制。先进的连接选项可实现远程访问；与生产线转换相关的合规性参数可以被快速分配，以便保持生产合规性和最大限度减少停机时间。技术的不断进步推动着食品行业采取工业 4.0 原则，从而在出现贴标或污染物问题时更快速地作出更明智的决定：在整个食品行业供应链中更加透明地自动进行数据交换。 结束语 包装食品合规性不仅仅是遵循食品安全法；它涉及到产品、外观与包装完整性等多种因素。使用产品检测技术不仅可从各个方面入手确保合规与食品安全，而且可通过减少产品的过量灌装以及避免运输途中的食品变质保护利润。此外，确保食品安全可开辟更大市场，从而实现收入增长。通过集成先进的产品检测技术、可靠的食品安全管理机制以及质量保证流程，有助于生产商和品牌拥有者不断生产出合规的包装食品。在维持质量与一致性方面，它们将巩固作为行业食品安全拥护者的良好声誉，如果发生产品召回事件，将能够快速做出反应，并重新取得在包装食品市场中的领先地位。最后，要实现业界首屈一指的产品合规性，就需要选择合格的供应商与服务合作伙伴，这一点的重要性不言而喻。供应商与服务合作伙伴必须掌握最新的法规信息，充分了解最新技术，以及知道如何将这些新系统集成至现有的生产设施中。如需了解关于如何确保包装食品合规性的更多信息，请下载梅特勒托利多最新发布的《确保包装食品合规性》最新白皮书。产品召回事件发生率呈上升态势食品标准局 (FSA) 与苏格兰食品标准局 (FSS) 报告显示，2016-2017 年，英国发生的因异物污染造成的食品安全事件同之前相比增长了 7%。与此同时，因标签缺失、不完整或不准确导致的贴标错误增长了 45%。在美国，相比于 2015 年，2016 年因异物造成的食品召回事件增长率达到了惊人的 90%。 超市等食品零售商对包装食品的合规性要求极高，以确保达到客户预期要求。产品检测技术可确保合规性与符合食品安全要求，并可通过减少产品多灌装量和避免运输途中出现食品变质保护利润。 将X 射线与视觉检测系统相结合，可同时检查包装上出现的缺陷或损坏，并可正确显示与原料相关的所有信息。 梅特勒-托利多产品检测专家 Daniela Verhaeg关于梅特勒-托利多：梅特勒-托利多是全球领先的精密仪器和服务供应商。该公司在各种市场具有强大的领导地位，并且在其中许多市场排名全球第一。梅特勒-托利多是最大的称量和分析仪器提供商，用于在实验室和严苛的工业和食品零售应用中进行在线测量。梅特勒-托利多产品检测部门在自动化检测技术领域首屈一指。该分部结合了梅特勒-托利多金属检测、X 射线检测、Garvens 和 Hi-Speed Checkweighing 以及 CI Vision 和 PCE Track & Trace 等品牌。我们的解决方案不仅可提高制造商的过程效率，而且支持符合行业标准与法规。系统还可改进产品质量，从而帮助保护消费者福利和生产商名誉。

先进的检测技术如何满足食品行业零售商与客户对于包装合规性的需求作者：梅特勒-托利多产品检测专家 Daniela Verhaeg 为什么包装合规性在食品行业中如此重要？食品行业中给出了符合技术参数的正确包装。它可确保安全性与合规性以及维护品牌声誉。包装食品的合规性采取多种形式，但是基本要求是食品中不含不应存在的污染物并确保高品质；外包装必须准确且标签位置正确；此外，产品需要处于正确的重量允差范围内。如未能满足这些预期标准，则会导致超市与其他零售商拒绝产品并且撤销供应商协议、代价巨大的产品召回以及不符合食品安全和贴标法规要求的其他后果。不合格包装还会加速食品变质，使客户可能无法意识到自己正在食用变质食品。这会对品牌形象与声誉以及经济产生巨大影响。消费者对于食品包装方式以及在货架上形象的重视程度有多大？ 食品包装对于消费者非常重要。他们期望购买的产品与包装外观完美，不存在任何缺陷，同时可准确体现购买时宣传的价值。合规性作为确保客户购买到称心产品的一种方式：例如，玩具等金属或塑料组件包含在谷物盒内，或者确保每个包装包含正确的单位数量。一致的外观是建立客户忠诚度的主要基础，因此务必确保产品与消费者之前选购时相同。一致性不仅令消费者感觉到舒适，而且可成为不断满足其个体预期要求的一种方式。获得消费者的信任与忠诚度需要时间，但是失去信任与忠诚度却是瞬间的事情，并且很难让他们再重拾信心。 为了能够在竞争激烈的零售环境中异军突起，品牌纷纷推出了新型精致包装，这是否会让确保食品合规性变得更加困难？生产商无疑正处在一个快速发展的食品行业中。他们面临着巨大压力，要以具有竞争力的价格生产出更为复杂的食品组合，采用创新且可持续的材料进行包装，并采取小批量供货方式，以便快速迎合消费者不断变化的口味。此外还有严格的食品和贴标法规、行业行为规范以及日常业务问题，这些增加了压力。将先进的产品检测解决方案融入到可靠的食品安全管理过程中，可一步到位确保包装合规性，从而解决上述部分难题。 技术如何更便于食品生产商确保包装合规性？安全是起点。为了保障消费者的健康，所有包装食品中不得含有不应存在的污染物。可通过将不同技术（主要是金属检测与 X 射线检测系统）相结合的方式实现，这些技术可在快速操作条件下检测并且剔除生产线上受到污染的包装。在这里需要考虑的重要因素是：根据污染物的类型以及包装产品的性质与样式选择正确的检测技术。检查产品的完整性是另外一个重要方面。如果无法确保密封或盖子的完整性，则包装食品可能受到影响。例如：如果封口出现位移，或者密致产品夹杂在密封（或薄膜）下方，则有可能造成溢漏、变质或者细菌污染。因此，将先进的视觉检测系统与 X 射线检测技术相结合将会成为一种解决方案，两者可进行一系列的在线完整性检测，以确保产品质量。在 X 射线检测技术方面已产生了一些实质性创新成果。您能否提供一些关于如何将其用于确保包装食品合规性的更多示例？X 射线检测系统已经成为了确保包装合规性的主要方式之一。例如：在最终密封过程之后，可使用 X 射线检测技术检测初级或二次包装中有无缺失物品。在初级包装中，可进行香肠计数以确保每个包装中的数量正确，可检查麦片包装中有无促销赠品，以及识别婴儿配方容器中有无塑料量勺。在二次包装中，X 射线检测系统安装在生产线的末端（在分配之前），以检查并确定每个包装内装有正确数量的初级包装。如此可确保产品完整性。即使在多包装内也可使用 X 射线检测技术确保准确灌装量。此技术非常先进，如果因为生产线深处的加工问题导致同一包装内的某件乳酸饮料灌装不足，而另外一件灌装过量，则 X 射线检测系统会将此确定为质量问题。 为什么重量对于包装食品合规性非常重要？ 为了保护消费者，防止出现度量不足问题，法规经过了不断完善，因此每个包装必须处于既定的允差范围内。由于自动检重技术能够实时检测每个包装，并可剔除任何灌装不足或过量灌装的包装，以进行进一步调查，并在可能的情况下进行返工，因此在这一方面，自动检重技术成为了食品生产商与加工商使用的重要工具。这可避免客户不满、减少产品多灌装量以及保护利润。 最后，称重精度越高，则产品损失越小，利润越高。根据既定的标示重量，自动检重秤可以剔除任何灌装不足或灌装过量的包装。这有助于生产商调查问题原因（例如：可识别加工处理阶段的灌装问题），并且有助于产品返工。 随着自动化程度的提高，现代化自动检重秤具有一种可控制上游灌装机的反馈选项，或者可检查偏离目标标示重量趋势的“灌装头”。该技术可将连接的灌装机自动调回原始指定重量，以从生产加工过程源头消除成本昂贵的多灌装问题。还可如何使用技术确保生产商与零售商不会违反上述法规？毛重测量可以检测每个包装的总重量，并将剔除超出指定重量范围的任何不合格产品。但是，当需要检测多个区域以及必须检验包装内单件物品的质量时（例如：每一格方便食品），应当利用 X 射线检测技术进行分重测量。这点非常重要，因为在加工过程，某一分格的欠量（例如：米饭）可能由另外一个分格的超量（例如：咖喱酱）补偿。在这种情况下，方便食品的总重量可能符合重量要求，因此无法由自动检重秤检测到；但是通过 X 射线检测技术发现某些分格超重的，也可以将其剔除。 标签与外包装完整性是包装食品可能出现不合规情况的其他方面。技术如何确保标签包含正确信息以及位于目标位置？ 视觉检测技术按照各生产商的包装合规性要求进行配置，即使在高速生产条件下依然可确保标签位置与内容正确，在此方面是一种既具价值的工具。在第一例中，此类系统可确保包装上粘贴的标签正确无误以及正确显示所有信息。这对于确保原料与过敏源带给消费者的安全性至关重要。 标签位置同样重要。它可通过一致的外观保持品牌形象，这对于消费者非常重要。可使用视觉检测系统跟踪批号、条形码与保质期，从而在整个供应链中高效跟踪产品。 似乎通过将不同技术（金属检测、X 射线检测、自动检重与视觉检测）相结合确保合规性。为什么有效集成此类系统非常重要？ 如果生产商与品牌拥有者想要持续生产合规的包装食品，则需要实施一系列先进的产品检测技术、可靠的食品安全管理机制以及质量保证流程。这是不断确保一致性与可靠性的途径。最后，这还是达到零售商与消费者期望以及建立可持续业务的方式。