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在质谱分析中,离子化是将中性分子带上电荷的关键的 步。现在商用的离子化方法大多依靠直流(DC)高压在离子源中将样品分子转化为气相离子。但是,在电离化过程中,离子的数量(Q)并不受电压(V)控制。因此,当前所有的离子化方法都没有实现对离子数量进行控制。而且,如果使用传统高压电源,绝大部分(99%)的电荷/电流以及离子是浪费掉的。因而,目前质谱分析在提高灵敏度、样品利用率以及占空比等发展方向上具有重大瓶颈。并且,传统使用的高压电源具有耗费高、难以携带、不等缺点。
固定电荷量的高压输出恰好是摩擦纳米发电机(TENG)的一个本质特性。在佐治亚理工学院、中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林和Facundo Fernández共同指导下,李安寅和訾云龙组成了跨院系合作团队,用TENG驱动离子源,实现了离子源在电荷数量、正负极性、信号长短等诸多方面的控制。该工作为质谱分析提供了一个全新的可控参数,也是纳米发电机在大型分析仪器首次应用。相关工作开辟了崭新的研究和应用领域,并于近日发表于 一期的《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)。
首先,该团队利用TENG成功实现了电喷雾离子化和等离子体放电离子化。由TENG提供的固定电荷量对离子化过程实现了前所未有的控制。该团队实现了纳库精度(nanoColoumb)的可控离子产生,并提出了相关的物理模型。通过TENG的驱动,离子脉冲的持续时间、频率、带电性都可以得到有效控制,并实现了小化的样品消耗。TENG的微量电荷避免了质谱分析中DC高电压下常见的电晕放电现象,从而首次实现了超高电压(5-9千伏)纳电喷雾(nanoESI)。该方法提高在低浓度下的电喷雾离子源的灵敏度,并 化样品的利用率。TENG驱动的离子化所实现的质谱分析被成功用于检测各种有机小分子和生物大分子,并达到了可以检测到几百个分子的灵敏度。TENG驱动的交流离子喷雾还被用于在绝缘表面进行沉积离子材料。
该研究对于质谱分析和TENG两个领域的发展都具有开创性意义。
首先,该研究首次实现了离子化过程中电荷数量的控制,为质谱分析带来了一个全新的可控参数,提高了分析精度,提供了分析非常少量样品的能力,为化学、生物检测的质谱方法的瓶颈难题提供了新的可能。并且,使用TENG可以使研究人员将喷雾时间与质谱分析时间同步起来,实现样品的 化利用。
同时,TENG取代了质谱设备上原有的离子喷雾电源,为小型质谱设备实现便携化并在极端条件下(例如军事或航天上)应用提供了可能。
根据日本电产电机株式会社的副总裁兼总经理Tim Schamel,PMSM是一种交流同步电机,其励磁由永磁体提供。这些电机通常具有正弦反电动势波形。转子组件配有永磁体,永磁体周围有三个等距间隔的绕组包围,绕组固定在定子总成。然后通过定子场和转子的磁场之间的吸引或排斥产生扭矩。
PMSM在工业中也被广泛地称为电子换向电动机。
艾默生商业和住宅解决方案总监Brent Boyd表示,PMSM与常见的感应电机形成鲜明对比,因为它们必须给转子和定子通电以在电机中产生磁场。 因此,PMSM通常需要更少的工作,从而效率更高。
PMSM的应用领域
PMSM目前常见于率系统。艾默生商业和住宅解决方案空调的变速市场经理Katrina Krites表示,目前市场上使用这种技术的有压缩机、冷凝器风扇、室内风扇、地热以及水泵。
这些电机提供的效率优势意味着它们可以为多个细分市场提供价值。
“PMSM为制造商、承包商、终端用户和房主提供节能替代方案,”Schamel说。 “这些产品消耗非常少的能量,特别是当需要多个电机速度或变速性能时。这些产品还帮助制造商和承包商满足美国能源部(DOE)法规——能源之星——的要求和公用设施折扣所要求的能源消耗目标。”
在这个领域,电产电机目前的PMSM设计适用于住宅应用,包括室内应用,如炉和空气处理器,以及空调和热泵的户外应用。
“恒定气流是1号空调系统的优势,由于电机的内部工作原理,它可以在各种条件下提供恒定的气流,”Schamel说。“通过利用可以由OEM调整的软件算法,电机提供了被告知要提供的内容,不会多也不会少,而是恰到好处。这意味着由于家庭或商业管道系统结构中的系统变化,在较低静态处没有过吹,在较高静态处没有流量损失。您可以从紧凑型直接驱动鼓风机获得所需要的,从而 限度地实现一致的温度控制。此外,电动机的功率使用仅是满足暖通空调系统的需要所必需的。
PMSM发展预测
由于电动机市场在未来五年内增长强劲的预测,制造商对PMSM的发展感到兴奋。
“我们预计PMSM在未来几年将继续增长,一定程度上是为了满足商业和住宅空间的效率监管要求,”Boyd说。
Krites补充说,所有主要系统制造商都有采用PMSM技术的高级产品。“随着技术的变化和成本的降低,这使得PMSM应用更容易,因此我们预计PMSM将更广泛的采用。”她说
是一家集发电机组研发、生产、销售于一体的高新技术企业,公司坐落于风景秀丽的古九州之一,山东青州,北接济青、东青高速公路及胶济铁路,南邻309国道,商贸往来十分便利。公司占地200余亩,现有员工200余人,专业技术人员30余人,其中##技术人员10人。公司主营产品:10-3000kw陆用/船用发电机、柴油发电机组(主要品牌有:上柴、济柴、玉柴、康明斯、奔驰、沃尔沃等)、燃气发电机组、船用发电机组,生产各种静音型、移动电站、中高压型、多机并联型等特种发电机组以及进口品牌发电机组,可满足不同应用环境下客户对电力的需求,同时可满足用户对不同电压、不同频率的要求。
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