Nature.comን ስለጎበኙ እናመሰግናለን። የሚጠቀሙበት የአሳሽ ስሪት የተወሰነ የCSS ድጋፍ አለው። ለተሻለ ተሞክሮ፣ የዘመነ አሳሽ እንዲጠቀሙ እንመክራለን (ወይም በኢንተርኔት ኤክስፕሎረር ውስጥ የተኳኋኝነት ሁነታን እንዲያሰናክሉ)። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ ቀጣይነት ያለው ድጋፍ ለማረጋገጥ፣ ጣቢያውን ያለ ቅጦች እና ጃቫስክሪፕት እናቀርባለን።
የመምጠጥ ማቀዝቀዣ ስርዓቶች እና የሙቀት ፓምፖች የገበያ ድርሻ ከባህላዊ የኮምፕሬተር ስርዓቶች ጋር ሲነጻጸር አሁንም በአንጻራዊ ሁኔታ ሲታይ አነስተኛ ነው። ርካሽ ሙቀትን (ውድ የኤሌክትሪክ ሥራን ከመጠቀም ይልቅ) የመጠቀም ትልቅ ጥቅም ቢኖርም፣ በመምጠጥ መርሆዎች ላይ የተመሰረቱ ስርዓቶች አተገባበር አሁንም በጥቂት የተወሰኑ አፕሊኬሽኖች ብቻ የተወሰነ ነው። መወገድ ያለበት ዋናው ጉዳት ዝቅተኛ የሙቀት አማቂነት እና የመምጠጥ ዝቅተኛ መረጋጋት ምክንያት የተወሰነ ኃይል መቀነስ ነው። የአሁኑ ዘመናዊ የንግድ መምጠጥ ማቀዝቀዣ ስርዓቶች የማቀዝቀዣ አቅምን ለማመቻቸት በተሸፈኑ የፕላት ሙቀት መለዋወጫዎች ላይ በተመሰረቱ adsorbers ላይ የተመሰረቱ ናቸው። ውጤቶቹ የሽፋኑን ውፍረት መቀነስ የጅምላ ማስተላለፊያ መቋቋምን እንደሚቀንስ እና የኮንዳክቲቭ መዋቅሮች የገጽታ ስፋት ወደ መጠን ጥምርታ መጨመር ውጤታማነትን ሳያጎድፍ ኃይልን እንደሚጨምር በሚገባ ይታወቃሉ። በዚህ ሥራ ውስጥ ጥቅም ላይ የዋሉት የብረት ክሮች ከ2500-50,000 m2/m3 ክልል ውስጥ የተወሰነ የገጽታ ስፋት ሊሰጡ ይችላሉ። ለመሸፈኛዎች ምርት የብረት ፋይበሮችን ጨምሮ በብረት ገጽታዎች ላይ በጣም ቀጭን ግን የተረጋጋ የጨው ሃይድሬት ሽፋኖችን ለማግኘት ሶስት ዘዴዎች ለመጀመሪያ ጊዜ ከፍተኛ የኃይል ጥግግት የሙቀት መለዋወጫ ያሳያሉ። በአሉሚኒየም አኖዳይዜሽን ላይ የተመሠረተው የገጽታ ህክምና የተመረጠው በሽፋኑ እና በንጣፉ መካከል ጠንካራ ትስስር ለመፍጠር ነው። የተገኘው ወለል ማይክሮ መዋቅር በስካኒንግ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፒ በመጠቀም ተተነተነ። የተቀነሰ ጠቅላላ ነጸብራቅ የፉሪየር ትራንስፎርም ኢንፍራሬድ ስፔክትሮስኮፒ እና የኢነርጂ መበታተን ኤክስሬይ ስፔክትሮስኮፒ በምርመራው ውስጥ የሚፈለጉትን ዝርያዎች መኖር ለማረጋገጥ ጥቅም ላይ ውለዋል። ሃይድራይት የመፍጠር ችሎታቸው በተጣመረ ቴርሞግራቪሜትሪክ ትንተና (TGA)/ዲፈረንሻል ቴርሞግራቪሜትሪክ ትንተና (DTG) ተረጋግጧል። ከ0.07 ግራም (ውሃ)/ግ (ውህድ) በላይ ዝቅተኛ ጥራት በMgSO4 ሽፋን ውስጥ ተገኝቷል፣ ይህም በ60 ዲግሪ ሴልሺየስ አካባቢ የመድረቅ ምልክቶችን ያሳያል እና እንደገና ከደረቀ በኋላ እንደገና ሊባዛ ይችላል። አዎንታዊ ውጤቶችም ከ100 ዲግሪ ሴልሺየስ በታች 0.02 ግራም/ግ የጅምላ ልዩነት ያላቸው በSrCl2 እና ZnSO4 አማካኝነት ተገኝተዋል። ሃይድሮክሲኤቲልሴሉሎስ የሽፋኑን መረጋጋት እና ማጣበቂያ ለመጨመር እንደ ተጨማሪ ነገር ተመርጧል። የምርቶቹ የመምጠጥ ባህሪያት በአንድ ጊዜ በTGA-DTG ተገምግመዋል እና ማጣበቂያቸው በ ISO2409 ውስጥ በተገለጹት ሙከራዎች ላይ በተመሠረተ ዘዴ ተለይቶ ይታወቃል። የCaCl2 ሽፋን ወጥነት እና ማጣበቂያ ከ100 °C በታች ባለው የሙቀት መጠን 0.1 ግ/ግ የክብደት ልዩነት በመያዝ የመምጠጥ አቅሙን በከፍተኛ ሁኔታ ይሻሻላል። በተጨማሪም፣ MgSO4 ሃይድራይትስ የመፍጠር ችሎታን ይይዛል፣ ከ100 °C በታች ባለው የሙቀት መጠን ከ0.04 ግ/ግ በላይ የጅምላ ልዩነት ያሳያል። በመጨረሻም፣ የተሸፈኑ የብረት ፋይበሮች ይመረመራሉ። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት በAl2(SO4)3 የተሸፈነው የፋይበር መዋቅር ውጤታማ የሙቀት አማቂነት ከንፁህ Al2(SO4)3 መጠን ጋር ሲነጻጸር 4.7 እጥፍ ከፍ ያለ ሊሆን ይችላል። የተጠኑት ሽፋኖች ሽፋን በእይታ ተመርምሯል፣ እና ውስጣዊ መዋቅሩ በመስቀል ክፍሎች በማይክሮስኮፕ ምስል ተገምግሟል። 50 µm ውፍረት ያለው የAl2(SO4)3 ሽፋን ተገኝቷል፣ ነገር ግን አጠቃላይ ሂደቱ የበለጠ ወጥ የሆነ ስርጭት ለማግኘት መሻሻል አለበት።
የማስታወቂያ ስርዓቶች ባለፉት ጥቂት አስርት ዓመታት ውስጥ ለባህላዊ የመጭመቂያ ሙቀት ፓምፖች ወይም ለማቀዝቀዣ ስርዓቶች ለአካባቢ ተስማሚ አማራጭ ስለሚሰጡ ብዙ ትኩረት አግኝተዋል። የምቾት ደረጃዎች እየጨመሩ እና በዓለም አቀፍ አማካይ የሙቀት መጠኖች፣ የማስታወቂያ ስርዓቶች በቅርብ ጊዜ ውስጥ በቅሪተ አካል ነዳጆች ላይ ጥገኛነትን ሊቀንሱ ይችላሉ። በተጨማሪም፣ በማስታወቂያ ማቀዝቀዣ ወይም በሙቀት ፓምፖች ላይ የተደረጉ ማናቸውም ማሻሻያዎች ወደ የሙቀት ኃይል ማከማቻ ሊተላለፉ ይችላሉ፣ ይህም የመጀመሪያ ኃይልን በብቃት ለመጠቀም ባለው አቅም ላይ ተጨማሪ ጭማሪን ያሳያል። የማስታወቂያ ሙቀት ፓምፖች እና የማቀዝቀዣ ስርዓቶች ዋና ጥቅም በዝቅተኛ የሙቀት መጠን መስራት መቻላቸው ነው። ይህም እንደ የፀሐይ ኃይል ወይም የቆሻሻ ሙቀት ላሉ ዝቅተኛ የሙቀት ምንጮች ተስማሚ ያደርጋቸዋል። በኢነርጂ ማከማቻ አፕሊኬሽኖች ረገድ፣ መምጠጥ ከፍ ያለ የኃይል ጥግግት እና ያነሰ የኃይል መበታተን ጥቅም አለው።
የ adsorption የሙቀት ፓምፖች እና የማቀዝቀዣ ስርዓቶች ልክ እንደ የእንፋሎት መጭመቂያ አቻዎቻቸው ተመሳሳይ የቴርሞዳይናሚክ ዑደት ይከተላሉ። ዋናው ልዩነት የኮምፕሬሰር ክፍሎችን በአድሰርበርስ መተካት ነው። ኤለመንቱ ዝቅተኛ ግፊት ያለው የማቀዝቀዣ ትነት በመካከለኛ የሙቀት መጠን መምጠጥ ይችላል፣ ፈሳሹ ቀዝቃዛ ቢሆንም እንኳ የበለጠ ማቀዝቀዣን ይተናል። የ adsorption (exotherm) ን ለማስወገድ የአድሰርበርን የማያቋርጥ ማቀዝቀዝ ማረጋገጥ አስፈላጊ ነው። አድሰርበር በከፍተኛ ሙቀት እንደገና ይፈጠራል፣ ይህም የ refrigerant ትነት እንዲፈርስ ያደርጋል። ማሞቂያው የመጥፋት (endothermic) ን विश्यां ማቅረብ መቀጠል አለበት። የመምጠጥ ሂደቶች በሙቀት ለውጦች ስለሚታወቁ፣ ከፍተኛ የኃይል ጥግግት ከፍተኛ የሙቀት ማስተላለፊያ ያስፈልገዋል። ሆኖም ግን፣ ዝቅተኛ የሙቀት ማስተላለፊያ በአብዛኛዎቹ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ዋነኛው ጉዳት ነው።
ዋናው የኮንዳክቲቭነት ችግር የመምጠጥ/የመምጠጥ ትነት ፍሰትን የሚያቀርበውን የትራንስፖርት መንገድ በመጠበቅ አማካይ እሴቱን ማሳደግ ነው። ይህንን ለማሳካት ሁለት አቀራረቦች በተለምዶ ጥቅም ላይ ይውላሉ፡ የተዋሃዱ የሙቀት መለዋወጫዎች እና የተሸፈኑ የሙቀት መለዋወጫዎች። በጣም ታዋቂ እና ስኬታማ የሆኑ የተዋሃዱ ቁሳቁሶች በካርቦን ላይ የተመሰረቱ ተጨማሪዎችን የሚጠቀሙ ናቸው፣ እነሱም የተስፋፋ ግራፋይት፣ የነቃ ካርቦን ወይም የካርቦን ፋይበር ናቸው። ኦሊቬራ እና ሌሎችም 2 እስከ 306 W/kg የሚደርስ የተወሰነ የማቀዝቀዣ አቅም (SCP) እና እስከ 0.46 የሚደርስ የአፈጻጸም ኮፊሸንት (COP) ያለው አድሶርበር ለማምረት ከካልሲየም ክሎራይድ ጋር የተጨመረ የተዘረጋ ግራፋይት ዱቄት። ዛጃክኮቭስኪ እና ሌሎችም 3 የተዘረጋ ግራፋይት፣ የካርቦን ፋይበር እና የካልሲየም ክሎራይድ አጠቃላይ 15 W/mK ኮንዳክሽን ጥምረት አቅርበዋል። ጂያን እና ሌሎችም 4 በሁለት-ደረጃ የመምጠጥ ማቀዝቀዣ ዑደት ውስጥ እንደ ንጣፍ በሰልፈሪክ አሲድ የታከመ የተስፋፋ የተፈጥሮ ግራፋይት (ENG-TSA) ውህዶችን ሞክረዋል። ሞዴሉ የCOP መጠን ከ0.215 እስከ 0.285 እና SCP ደግሞ ከ161.4 እስከ 260.74 W/kg እንደሚደርስ ተንብዮ ነበር።
እስካሁን ድረስ በጣም አዋጭ የሆነው መፍትሄ የተሸፈነው የሙቀት መለዋወጫ ነው። የእነዚህ የሙቀት መለዋወጫ ሽፋኖች በሁለት ምድቦች ሊከፈሉ ይችላሉ፡ ቀጥተኛ ውህደት እና ማጣበቂያዎች። በጣም ስኬታማው ዘዴ ቀጥተኛ ውህደት ሲሆን ይህም ከተገቢው ሬጀንቶች በሙቀት መለዋወጫ ወለል ላይ በቀጥታ የመምጠጥ ቁሳቁሶችን መፈጠርን ያካትታል። ሶቴክ5 በፋራናይት GmbH በተመረቱ ተከታታይ ማቀዝቀዣዎች ውስጥ ጥቅም ላይ እንዲውል የተቀነባበረውን ዜኦላይት የማዋሃድ ዘዴ የፈጠራ ባለቤትነት መብት አግኝቷል። ሽናቤል እና ሌሎችም 6 በአይዝጌ ብረት ላይ የተሸፈኑ ሁለት ዜኦላይቶች አፈፃፀምን ሞክረዋል። ሆኖም፣ ይህ ዘዴ የሚሠራው ከተወሰኑ ማጣበቂያዎች ጋር ብቻ ነው፣ ይህም በማጣበቂያዎች ላይ ሽፋንን አስደሳች አማራጭ ያደርገዋል። ማያያዣዎች የመምጠጥ ማጣበቂያን እና/ወይም የጅምላ ዝውውርን ለመደገፍ የተመረጡ ተገብሮ ንጥረ ነገሮች ናቸው፣ ነገር ግን በመምጠጥ ወይም በኮንዳክሽን ማሻሻያ ውስጥ ምንም ሚና አይጫወቱም። ፍሬኒ እና ሌሎችም 7 የተሸፈኑ የአሉሚኒየም ሙቀት መለዋወጫዎች ከAQSOA-Z02 ዜኦላይት ጋር በሸክላ ላይ በተመሰረተ ማያያዣ ተረጋግተዋል። ካላብሬሴ እና ሌሎችም 8 የዜኦላይት ሽፋኖችን በፖሊሜሪክ ማያያዣዎች ማዘጋጀትን አጥንተዋል። አማን እና ሌሎችም 9 ከፖሊቪኒል አልኮሆል መግነጢሳዊ ድብልቆች የተውጣጡ ቀዳዳ ያላቸው የዜዮላይት ሽፋኖችን ለማዘጋጀት ዘዴ አቅርበዋል። አልሙና (አሉሚና) በአድሶርበር ውስጥ እንደ ማያያዣ 10ም ጥቅም ላይ ይውላል። እስከምናውቀው ድረስ፣ ሴሉሎስ እና ሃይድሮክሲኢቲል ሴሉሎስ ከአካላዊ አድሶርበንቶች11,12 ጋር ብቻ ጥቅም ላይ ይውላሉ። አንዳንድ ጊዜ ሙጫው ለቀለም ጥቅም ላይ አይውልም፣ ነገር ግን መዋቅሩን 13 በራሱ ለመገንባት ያገለግላል። የአልጂኔት ፖሊመር ማትሪክስ ከብዙ የጨው ሃይድሬትስ ጋር ያለው ጥምረት በሚደርቅበት ጊዜ መፍሰስን የሚከላከሉ እና በቂ የጅምላ ዝውውርን የሚሰጡ ተለዋዋጭ የተዋሃዱ የዶቃ መዋቅሮችን ይፈጥራል። እንደ ቤንቶኔት እና አታፑልጊት ያሉ ሸክላዎች ለኮምፖዚተሮች ዝግጅት እንደ ማያያዣዎች ጥቅም ላይ ውለዋል። ኤቲልሴሉሎስ ካልሲየም ክሎራይድ18 ወይም ሶዲየም ሰልፋይድ19ን ለማይክሮካፕስ ጥቅም ላይ ውሏል።
ባለ ቀዳዳ የብረት መዋቅር ያላቸው ውህዶች ወደ ተጨማሪ የሙቀት ልውውጥ እና የተሸፈኑ የሙቀት ልውውጥዎች ሊከፈሉ ይችላሉ። የእነዚህ መዋቅሮች ጥቅም ከፍተኛ የተወሰነ የገጽታ ስፋት ነው። ይህ ደግሞ የማይንቀሳቀስ ክብደት ሳይጨምር በአድሶርበንት እና በብረት መካከል ትልቅ የመገናኛ ወለል እንዲኖር ያደርጋል፣ ይህም የማቀዝቀዣ ዑደትን አጠቃላይ ውጤታማነት ይቀንሳል። ላንግ እና ሌሎች 20 የአሉሚኒየም ማር ወለላ መዋቅር ያለው የዜኦላይት አድሶርበር አጠቃላይ ኮንዳክሽን አሻሽለዋል። ጊለርሚኖት እና ሌሎች 21 የናኤክስ ዜኦላይት ንብርብሮችን ከመዳብ እና ከኒኬል አረፋ ጋር የሙቀት ኮንዳክሽን አሻሽለዋል። ምንም እንኳን ውህዶች እንደ የደረጃ ለውጥ ቁሳቁሶች (PCMs) ጥቅም ላይ ቢውሉም፣ የሊ እና ሌሎች 22 እና ዣኦ እና ሌሎች 23 ግኝቶች ለኬሚሶርፕሽንም ትኩረት የሚስቡ ናቸው። የተስፋፋውን ግራፋይት እና የብረት አረፋ አፈፃፀም አነጻጽረው የኋለኛው ደግሞ ዝገት ችግር ካልሆነ ብቻ እንደሚመረጥ ደምድመዋል። ፓሎምባ እና ሌሎች በቅርብ ጊዜ ሌሎች የብረት ቀዳዳ መዋቅሮችን አነጻጽረዋል24። ቫን ደር ፓል እና ሌሎች በአረፋዎች ውስጥ የተካተቱትን የብረት ጨዎችን አጥንተዋል። ቀደም ሲል የነበሩ ሁሉም ምሳሌዎች ጥቅጥቅ ካሉ የቅንጣት አድሶርበንቶች ንብርብሮች ጋር ይዛመዳሉ። የብረት ቀዳዳ ያላቸው መዋቅሮች አድሶርበሮችን ለመሸፈን በተግባር ጥቅም ላይ አይውሉም፣ ይህም የበለጠ ተስማሚ መፍትሄ ነው። ከዜኦላይቶች ጋር የመተሳሰር ምሳሌ በዊትስታድት እና ሌሎች 26 ላይ ይገኛል ነገር ግን የጨው ሃይድሬትስ ከፍተኛ የኃይል ጥግግት ቢኖራቸውም ለማሰር ምንም ሙከራ አልተደረገም 27።
ስለዚህ፣ የመምጠጥ ሽፋኖችን ለማዘጋጀት ሦስት ዘዴዎች በዚህ ጽሑፍ ውስጥ ይዳሰሳሉ፡ (1) የመያዣ ሽፋን፣ (2) ቀጥተኛ ምላሽ እና (3) የገጽታ ህክምና። ሃይድሮክሲኢቲልሴሉሎስ ቀደም ሲል ከተዘገበው መረጋጋት እና ከአካላዊ መምጠጥ ጋር በማጣመር ጥሩ የሽፋን ማጣበቂያ ምክንያት በዚህ ሥራ ውስጥ የተመረጠ ማያያዣ ነበር። ይህ ዘዴ መጀመሪያ ላይ ለጠፍጣፋ ሽፋኖች ተመርምሮ በኋላ ላይ በብረት ፋይበር መዋቅሮች ላይ ተተግብሯል። ቀደም ሲል፣ የመምጠጥ ሽፋኖችን ከመፍጠር ጋር የኬሚካል ግብረመልሶችን የመፍጠር እድል የመጀመሪያ ትንተና ሪፖርት ተደርጓል። ቀደም ሲል ተሞክሮ አሁን ወደ ብረት ፋይበር መዋቅሮች ሽፋን እየተሸጋገረ ነው። ለዚህ ሥራ የተመረጠው የገጽታ ህክምና በአሉሚኒየም አኖዲዚንግ ላይ የተመሠረተ ዘዴ ነው። የአሉሚኒየም አኖዲዚንግ ለውበት ዓላማዎች ከብረት ጨዎች ጋር በተሳካ ሁኔታ ተጣምሯል29። በእነዚህ አጋጣሚዎች በጣም የተረጋጋ እና ዝገት የሚቋቋሙ ሽፋኖች ሊገኙ ይችላሉ። ሆኖም፣ ምንም አይነት የመምጠጥ ወይም የመምጠጥ ሂደት ማከናወን አይችሉም። ይህ ጽሑፍ የመጀመሪያውን ሂደት የማጣበቂያ ባህሪያት በመጠቀም ክብደት እንዲንቀሳቀስ የሚያስችል የዚህ አቀራረብ ልዩነት ያቀርባል። እስከምናውቀው ድረስ፣ እዚህ የተገለጹት ዘዴዎች አንዳቸውም ከዚህ በፊት አልተጠኑም። በጣም አስደሳች የሆነ አዲስ ቴክኖሎጂን ይወክላሉ ምክንያቱም በተደጋጋሚ ከሚጠኑት አካላዊ መምጠጫዎች ይልቅ በርካታ ጥቅሞች ያሉት እርጥበት አዘል መምጠጫ ሽፋኖች እንዲፈጠሩ ስለሚፈቅዱ ነው።
ለእነዚህ ሙከራዎች እንደ ንጣፎች ጥቅም ላይ የዋሉት የታተሙት የአሉሚኒየም ሳህኖች የተሰጡት በቼክ ሪፐብሊክ፣ አሊንቬስት፣ ብሩድሊቻና ነው። 98.11% አሉሚኒየም፣ 1.3622% ብረት፣ 0.3618% ማንጋኒዝ እና የመዳብ፣ ማግኒዚየም፣ ሲሊከን፣ ቲታኒየም፣ ዚንክ፣ ክሮሚየም እና ኒኬል ዱካዎችን ይይዛሉ።
ለኮምፖዚት ማምረቻ የተመረጡት ቁሳቁሶች የሚመረጡት በቴርሞዳይናሚክ ባህሪያቸው መሰረት ነው፣ ማለትም ከ120°ሴ በታች ባለው የሙቀት መጠን ሊወስዱት/ሊፈጩት በሚችሉት የውሃ መጠን ላይ በመመስረት።
ማግኒዚየም ሰልፌት (MgSO4) በጣም አስደሳች እና የተጠኑ የውሃ ጨዎችን አንዱ ነው። 30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41። የቴርሞዳይናሚክ ባህሪያት በስርዓት ተለክተው በመምጠጥ ማቀዝቀዣ፣ በሙቀት ፓምፖች እና በኢነርጂ ማከማቻ መስኮች ውስጥ ለመጠቀም ተስማሚ ሆነው ተገኝተዋል። ደረቅ ማግኒዚየም ሰልፌት CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH፣ Filsum፣ Niedersachsen፣ ጀርመን) ጥቅም ላይ ውሏል።
ካልሲየም ክሎራይድ (CaCl2) (H319) ሌላ በደንብ የተጠና ጨው ነው ምክንያቱም ሃይድሬት አስደሳች የቴርሞዳይናሚክ ባህሪያት አሉት41,42,43,44። ካልሲየም ክሎራይድ ሄክሳሃይድሬት CAS-ቁጥር 7774-34-7 97% ጥቅም ላይ ውሏል (ግሩሲንግ፣ GmbH፣ ፊልሱም፣ ኒደርሳችሰን፣ ጀርመን)።
ዚንክ ሰልፌት (ZnSO4) (H3O2፣ H318፣ H410) እና ሃይድሬቶቹ ለዝቅተኛ የሙቀት መጠን የመምጠጥ ሂደቶች ተስማሚ የሆኑ ቴርሞዳይናሚክ ባህሪያት አሏቸው45,46። ዚንክ ሰልፌት ሄፕታሃይድሬት CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (Grüssing GmbH፣ Filsum፣ Niedersachsen፣ ጀርመን) ጥቅም ላይ ውሏል።
ስትሮንቲየም ክሎራይድ (SrCl2) (H318) እንዲሁም አስደሳች የቴርሞዳይናሚክ ባህሪያት አሉት4,45,47 ምንም እንኳን ብዙውን ጊዜ ከአሞኒያ ጋር በመምጠጥ የሙቀት ፓምፕ ወይም በኢነርጂ ማከማቻ ምርምር ውስጥ ቢጣመርም። ስትሮንቲየም ክሎራይድ ሄክሳሃይድሬት CAS-Nr.10.476-85-4 99.0–102.0% (ሲግማ አልድሪች፣ ሴንት ሉዊስ፣ ሚዙሪ፣ ዩኤስኤ) ለዝግጅት ስራው ጥቅም ላይ ውሏል።
የመዳብ ሰልፌት (CuSO4) (H302፣ H315፣ H319፣ H410) በሙያዊ ጽሑፎች ውስጥ በተደጋጋሚ ከሚገኙት ሃይድራይትስ ውስጥ አንዱ አይደለም፣ ምንም እንኳን የቴርሞዳይናሚክ ባህሪያቱ ለዝቅተኛ የሙቀት መጠን አተገባበር48,49 ትኩረት የሚስቡ ቢሆኑም። የመዳብ ሰልፌት CAS-Nr.7758-99-8 99% (ሲግማ አልድሪች፣ ሴንት ሉዊስ፣ ኤምኦ፣ ዩኤስኤ) ለዝግጅት ስራው ጥቅም ላይ ውሏል።
ማግኒዚየም ክሎራይድ (MgCl2) በቅርብ ጊዜ በሙቀት ኃይል ማከማቻ መስክ የበለጠ ትኩረት ከተሰጠው እርጥበት አዘል ጨዎች አንዱ ነው። ማግኒዚየም ክሎራይድ ሄክሳሃይድሬት CAS-Nr.7791-18-6 ንፁህ የመድኃኒት ደረጃ (Applichem GmbH., Darmstadt, Germany) ለሙከራዎቹ ጥቅም ላይ ውሏል።
ከላይ እንደተጠቀሰው፣ ሃይድሮክሲኤቲል ሴሉሎስ የተመረጠው በተመሳሳይ አተገባበር ላይ አዎንታዊ ውጤቶች በመኖራቸው ነው። በምናደርገው ውህደት ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለው ቁሳቁስ ሃይድሮክሲኤቲል ሴሉሎስ CAS-Nr 9004-62-0 (ሲግማ አልድሪች፣ ሴንት ሉዊስ፣ ኤምኦ፣ ዩኤስኤ) ነው።
የብረት ፋይበሮች የሚሠሩት በመጭመቅ እና በሲንቴሪንግ እርስ በርስ ከተሳሰሩ አጫጭር ሽቦዎች ሲሆን ይህ ሂደት የክሩሲብል ማቅለጥ ማውጣት (CME)52 በመባል ይታወቃል። ይህ ማለት የሙቀት አማቂነታቸው የሚወሰነው በማምረት ውስጥ ጥቅም ላይ በሚውሉት ብረቶች የጅምላ አመጣጣኝነት እና የመጨረሻው መዋቅር ቀዳዳ ላይ ብቻ ሳይሆን በክርዎቹ መካከል ባለው ትስስር ጥራት ላይም ጭምር ነው። ፋይበሮቹ ኢሶትሮፒክ አይደሉም እና በምርት ወቅት በተወሰነ አቅጣጫ ይሰራጫሉ፣ ይህም በተሻጋሪ አቅጣጫ ያለውን የሙቀት አማቂነት በጣም ዝቅተኛ ያደርገዋል።
የውሃ መምጠጥ ባህሪያት የተመረመሩት በአንድ ጊዜ ቴርሞግራቪሜትሪክ ትንተና (TGA)/ዲፈረንሻል ቴርሞግራቪሜትሪክ ትንተና (DTG) በቫክዩም ፓኬጅ (Netzsch TG 209 F1 Libra) በመጠቀም ነው። መለኪያዎቹ የተከናወኑት በ10 ሚሊ ሊትር/ደቂቃ የፍሰት ፍጥነት እና በአሉሚኒየም ኦክሳይድ ክሩብልስ ውስጥ ከ25 እስከ 150°ሴ ባለው የሙቀት መጠን በሚፈስ ናይትሮጅን ከባቢ አየር ውስጥ ነው። የማሞቂያ ፍጥነቱ 1°ሴ/ደቂቃ ነበር፣ የናሙናው ክብደት ከ10 እስከ 20 ሚ.ግ ይለያያል፣ ጥራቱ 0.1 μg ነበር። በዚህ ሥራ ውስጥ፣ በአንድ ዩኒት ወለል ላይ ያለው የጅምላ ልዩነት ከፍተኛ እርግጠኛ አለመሆን እንዳለው ልብ ሊባል ይገባል። በTGA-DTG ውስጥ ጥቅም ላይ የዋሉት ናሙናዎች በጣም ትንሽ እና መደበኛ ባልሆነ መንገድ የተቆረጡ ናቸው፣ ይህም የቦታ ውሳኔያቸው የተሳሳተ ያደርገዋል። እነዚህ እሴቶች ወደ ትልቅ ቦታ ሊገለበጡ የሚችሉት ትላልቅ ልዩነቶች ግምት ውስጥ ከገቡ ብቻ ነው።
የተዳከመ ጠቅላላ ነጸብራቅ የፉሪየር ትራንስፎርም ኢንፍራሬድ (ATR-FTIR) ስፔክትራ በብሩከር ቨርቴክስ 80 v FTIR ስፔክትሮሜትር (ብሩከር ኦፕቲክ GmbH፣ ሌፕዚግ፣ ጀርመን) ላይ የATR ፕላቲነም መለዋወጫ (ብሩከር ኦፕቲክ GmbH፣ ጀርመን) በመጠቀም ተገኝቷል። የንፁህ ደረቅ የአልማዝ ክሪስታሎች ስፔክትራ ናሙናዎቹን ለሙከራ መለኪያዎች እንደ ዳራ ከመጠቀምዎ በፊት በቀጥታ በቫክዩም ውስጥ ተለኩ። ናሙናዎቹ በቫክዩም ውስጥ የተለኩት በ2 ሴ.ሜ-1 ስፔክትራል ጥራት እና በአማካይ 32 ስካኖች ብዛት በመጠቀም ነው። የሞገድ ቁጥር ከ8000 እስከ 500 ሴ.ሜ-1 ይደርሳል። የስፔክትራል ትንተና የተከናወነው የOPUS ፕሮግራምን በመጠቀም ነው።
የSEM ትንተና የተከናወነው በ2 እና 5 ኪ.ቮ የፍጥነት ቮልቴጅዎች ላይ ከዜይስ የተገኘ DSM 982 ጀሚኒን በመጠቀም ነው። የኃይል መበታተን ኤክስሬይ ስፔክትሮስኮፒ (EDX) በፔልቲየር የቀዘቀዘ የሲሊኮን ድሪፍት ዲቴክተር (SSD) በመጠቀም በቴርሞ ፊሸር ሲስተም 7 በመጠቀም ነው።
የብረት ሳህኖች ዝግጅት የተከናወነው በ53 ላይ ከተገለጸው ጋር ተመሳሳይ በሆነ አሰራር መሰረት ነው። በመጀመሪያ ሳህኑን በ50% ሰልፈሪክ አሲድ ውስጥ አጥልቀው ለ15 ደቂቃዎች። ከዚያም ለ10 ሰከንዶች ያህል በ1 M ሶዲየም ሃይድሮክሳይድ መፍትሄ ውስጥ አስገቡ። ከዚያም ናሙናዎቹ በከፍተኛ መጠን በተጣራ ውሃ ታጥበው ለ30 ደቂቃዎች በተጣራ ውሃ ውስጥ ተዘፈቁ። ከቅድመ-ወለል ህክምና በኋላ ናሙናዎቹ በ3% በተሟሟ መፍትሄ ውስጥ ተዘፈቁ። HEC እና የታለመ ጨው። በመጨረሻም አውጥተው በ60°ሴ ያድርቋቸው።
የአኖዳይዜሽን ዘዴው በተገዢው ብረት ላይ ያለውን ተፈጥሯዊ የኦክሳይድ ንብርብር ያሻሽላል እና ያጠናክራል። የአሉሚኒየም ፓነሎች በጠንካራ ሁኔታ ውስጥ በሰልፈሪክ አሲድ አኖዳይድ ተደርገዋል ከዚያም በሞቀ ውሃ ውስጥ ታሽገዋል። አኖዳይዜሽን በ1 ሞል/ሊትር NaOH (600 ሰከንድ) የመጀመሪያ ቀረጻ ተከትሎ በ1 ሞል/ሊትር HNO3 (60 ሰከንድ) ውስጥ ገለልተኛነትን ተከትሎ ተከትሏል። የኤሌክትሮላይት መፍትሄው የ2.3 M H2SO4፣ 0.01 M Al2(SO4)3 እና 1 M MgSO4 + 7H2O ድብልቅ ነው። አኖዳይዜሽን በ (40 ± 1)°ሴ፣ 30 mA/cm2 ለ1200 ሰከንድ ተከናውኗል። የማሸጊያ ሂደቱ በቁሳቁሶቹ (MgSO4፣ CaCl2፣ ZnSO4፣ SrCl2፣ CuSO4፣ MgCl2) ውስጥ እንደተገለጸው በተለያዩ የጨው መፍትሄዎች ተካሂዷል። ናሙናው በውስጡ ለ1800 ሰከንድ ይቀቀላል።
ውህደቶችን ለማምረት ሦስት የተለያዩ ዘዴዎች ተመርምረዋል፤ እነሱም የማጣበቂያ ሽፋን፣ ቀጥተኛ ምላሽ እና የገጽታ ሕክምና ናቸው። የእያንዳንዱ የሥልጠና ዘዴ ጥቅሞች እና ጉዳቶች በስርዓት ተተነተኑ እና ተብራርተዋል። ውጤቶቹን ለመገምገም ቀጥተኛ ምልከታ፣ ናኖኢሜጂንግ እና ኬሚካላዊ/ኤለመንታል ትንተና ጥቅም ላይ ውለዋል።
አኖዳይዜሽን የጨው ሃይድሬትስን ማጣበቂያ ለመጨመር እንደ ልወጣ ወለል ሕክምና ዘዴ ተመርጧል። ይህ የገጽታ ሕክምና የአልሙኒየም (አልሙኒየም) ቀዳዳ ያለው መዋቅር በቀጥታ በአሉሚኒየም ወለል ላይ ይፈጥራል። በባህላዊ መልኩ፣ ይህ ዘዴ ሁለት ደረጃዎችን ያቀፈ ነው፡ የመጀመሪያው ደረጃ የአሉሚኒየም ኦክሳይድ ቀዳዳ ያለው መዋቅር ይፈጥራል፣ ሁለተኛው ደረጃ ደግሞ ቀዳዳዎቹን የሚዘጋ የአሉሚኒየም ሃይድሮክሳይድ ሽፋን ይፈጥራል። የሚከተሉት ወደ ጋዝ ደረጃ መድረስን ሳያግዱ ጨውን የሚዘጉ ሁለት ዘዴዎች ናቸው። የመጀመሪያው በመጀመሪያው ደረጃ የተገኙ ትናንሽ የአሉሚኒየም ኦክሳይድ (Al2O3) ቱቦዎችን በመጠቀም የሚቀባውን ክሪስታሎች ለመያዝ እና ከብረት ገጽታዎች ጋር ያለውን ማጣበቂያ ለመጨመር የሚያገለግል የማር ወለላ ስርዓት ያካትታል። የተገኙት የማር ወለሎች ዲያሜትር 50 nm እና 200 nm ርዝመት አላቸው (ምስል 1a)። ቀደም ሲል እንደተጠቀሰው፣ እነዚህ ክፍተቶች ብዙውን ጊዜ በሁለተኛው ደረጃ በአልሙኒየም ቱቦ የፈላ ሂደት የሚደገፍ ቀጭን የአል2O(OH)2 boehmite ንብርብር ይዘጋሉ። በሁለተኛው ዘዴ፣ ይህ የማተሚያ ሂደት የጨው ክሪስታሎች በእኩል በሚሸፍን የቦህማይት (Al2O(OH) ንብርብር ውስጥ እንዲያዙ በሚያስችል መንገድ ይሻሻላል፣ ይህም በዚህ ጉዳይ ላይ ለማተም ጥቅም ላይ አይውልም። ሁለተኛው ደረጃ የሚከናወነው በተዛማጅ ጨው በተሞላ መፍትሄ ነው። የተገለጹት ቅጦች ከ50-100 nm ክልል ውስጥ መጠኖች አሏቸው እና እንደ የተረጨ ጠብታዎች ይመስላሉ (ምስል 1ለ)። በማተሚያ ሂደቱ ምክንያት የተገኘው ወለል ከፍ ያለ የመገናኛ ቦታ ያለው ግልጽ የሆነ የቦታ መዋቅር አለው። ይህ የገጽታ ንድፍ ከብዙ የመተሳሰሪያ ውቅሮቻቸው ጋር፣ የጨው ክሪስታሎችን ለመሸከም እና ለመያዝ ተስማሚ ነው። የተገለጹት ሁለቱም መዋቅሮች በእውነት ቀዳዳ ያላቸው ይመስላሉ እና የጨው እርጥበትን ለመጠበቅ እና በአድሶርበር አሠራር ወቅት እንፋሎትን ወደ ጨው ለማስገባት በጣም ተስማሚ የሚመስሉ ትናንሽ ክፍተቶች አሏቸው። ሆኖም፣ EDXን በመጠቀም የእነዚህ ገጽታዎች ኤሌሜንታል ትንተና በቦህማይት ወለል ላይ የማግኒዚየም እና የሰልፈር ዱካዎችን መለየት ይችላል፣ እነዚህም በአልሙና ወለል ሁኔታ የማይገኙ ናቸው።
የናሙናው ATR-FTIR ንጥረ ነገሩ ማግኒዚየም ሰልፌት መሆኑን አረጋግጧል (ምስል 2ለ ይመልከቱ)። ስፔክትረም በ610–680 እና 1080–1130 ሴ.ሜ–1 ላይ የባህሪ ሰልፌት አዮን ጫፎችን እና በ1600–1700 ሴ.ሜ–1 እና 3200–3800 ሴ.ሜ–1 ላይ የባህሪ ጣራ የውሃ ጫፎችን ያሳያል (ምስል 2a፣ c ይመልከቱ)። የማግኒዚየም አየኖች መኖር ማለት ይቻላል ስፔክትረምን አይለውጠውም54።
(ሀ) የቦህማይት ሽፋን ያለው የMgSO4 አልሙኒየም ሳህን EDX፣ (ለ) የቦህማይት እና የMgSO4 ሽፋኖች ATR-FTIR ስፔክትራ፣ (ሐ) የንፁህ MgSO4 ATR-FTIR ስፔክትራ።
የመምጠጥ ቅልጥፍናን መጠበቅ በTGA ተረጋግጧል። በምስል 3ለ ላይ በግምት 60°ሴ የሚደርስ የመምጠጥ ጫፍ ያሳያል። ይህ ጫፍ በንጹህ ጨው TGA ውስጥ ከተመለከቱት ሁለት ጫፎች የሙቀት መጠን ጋር አይዛመድም (ምስል 3a)። የመምጠጥ-መምጠጥ ዑደት ድግግሞሽ ተገምግሟል፣ እና ናሙናዎቹን እርጥበት ባለው ከባቢ አየር ውስጥ ካስቀመጡ በኋላ ተመሳሳይ ኩርባ ታይቷል (ምስል 3ሐ)። በሁለተኛው የመምጠጥ ደረጃ ላይ የሚታዩት ልዩነቶች በሚፈስ ከባቢ አየር ውስጥ የመድረቅ ውጤት ሊሆኑ ይችላሉ፣ ምክንያቱም ይህ ብዙውን ጊዜ ወደ ያልተሟላ ድርቀት ይመራል። እነዚህ እሴቶች በመጀመሪያው የውሃ ማፍሰሻ ውስጥ በግምት 17.9 ግ/ሜ2 እና በሁለተኛው የውሃ ማፍሰሻ ውስጥ በግምት 10.3 ግ/ሜ2 ጋር ይዛመዳሉ።
የቦህማይት እና የMgSO4 የTGA ትንተና ንጽጽር፡ የንፁህ MgSO4 (a)፣ የድብልቅ (b) እና ከድርቀት በኋላ የTGA ትንተና (c)።
ተመሳሳይ ዘዴ በካልሲየም ክሎራይድ እንደ መምጠጥ ተካሂዷል። ውጤቶቹ በምስል 4 ላይ ቀርበዋል። የገጽታ ምስላዊ ምርመራ በብረታ ብረት ብርሃን ላይ ጥቃቅን ለውጦችን አሳይቷል። ፀጉሩ እምብዛም አይታይም። SEM በገጽታ ላይ በእኩል መጠን የተከፋፈሉ ትናንሽ ክሪስታሎች መኖራቸውን አረጋግጧል። ሆኖም፣ TGA ከ150°ሴ በታች ምንም አይነት ድርቀት አላሳየም። ይህ ሊሆን የቻለው የጨው መጠን በTGA ለመለየት ከጠቅላላው የንጥረ ነገር ክብደት ጋር ሲነጻጸር በጣም ትንሽ በመሆኑ ሊሆን ይችላል።
የመዳብ ሰልፌት ሽፋን በአኖዳይዜሽን ዘዴ የገጽታ ህክምና ውጤቶች በምስል 5 ላይ ይታያሉ። በዚህ ሁኔታ፣ የሚጠበቀው የCuSO4 ውህደት በአል ኦክሳይድ መዋቅር ውስጥ አልተከሰተም። በምትኩ፣ በተለምዶ ከተለመዱት የቱርኩይስ ቀለሞች ጋር ጥቅም ላይ ለሚውሉ የመዳብ ሃይድሮክሳይድ Cu(OH)2 ጥቅም ላይ ስለሚውሉ ልቅ መርፌዎች ይታያሉ።
የአኖዳይዝድ ወለል ሕክምና ከስትሮንቲየም ክሎራይድ ጋር በማጣመርም ተፈትኗል። ውጤቶቹ ያልተስተካከለ ሽፋን አሳይተዋል (ምስል 6a ይመልከቱ)። ጨዉ መላውን ገጽ ሸፍኖ እንደሆነ ለማወቅ የEDX ትንተና ተካሂዷል። በግራጫ ቦታ ላይ ላለ አንድ ነጥብ ኩርባ (ምስል 6ለ ላይ ያለው ነጥብ 1) ትንሽ ስትሮንቲየም እና ብዙ አልሙኒየም ያሳያል። ይህ በተለካው ዞን ውስጥ ዝቅተኛ የስትሮንቲየም ይዘት ያሳያል፣ ይህም በተራው ዝቅተኛ የስትሮንቲየም ክሎራይድ ሽፋን ያሳያል። በተቃራኒው፣ ነጭ ቦታዎች ከፍተኛ የስትሮንቲየም ይዘት እና ዝቅተኛ የአሉሚኒየም ይዘት አላቸው (በምስል 6ለ ላይ ያሉት ነጥቦች 2-6)። የነጭ አካባቢ EDX ትንተና ጥቁር ነጥቦችን (በምስል 6ለ ላይ ያሉት ነጥቦች 2 እና 4)፣ ዝቅተኛ የክሎሪን ይዘት እና ከፍተኛ የሰልፈር ይዘት ያሳያል። ይህ የስትሮንቲየም ሰልፌት መፈጠርን ሊያመለክት ይችላል። ብሩህ ነጥቦች ከፍተኛ የክሎሪን ይዘት እና ዝቅተኛ የሰልፈር ይዘት ያንፀባርቃሉ (በምስል 6ለ ላይ ያሉት ነጥቦች 3፣ 5 እና 6)። ይህ የነጭ ሽፋን ዋና ክፍል የሚጠበቀውን የስትሮንቲየም ክሎራይድ ያካተተ በመሆኑ ሊብራራ ይችላል። የናሙናው TGA የትንታኔውን ትርጓሜ በንፁህ ስትሮንቲየም ክሎራይድ ባሕሪ የሙቀት መጠን ጫፍ ላይ አረጋግጧል (ምስል 6ሐ)። የእነሱ አነስተኛ እሴት ከብረት ድጋፍ ክብደት ጋር ሲነጻጸር በትንሽ የጨው ክፍልፋይ ሊጸድቅ ይችላል። በሙከራዎቹ ውስጥ የሚለካው የመጥፋት ክብደት በ150°ሴ የሙቀት መጠን ውስጥ ባለው የመምጠጥ አሃድ ስፋት 7.3 ግ/ሜ2 መጠን ጋር ይዛመዳል።
በኤሎክሳል የታከሙ የዚንክ ሰልፌት ሽፋኖችም ተፈትነዋል። በማክሮስኮፒክ ዘዴ፣ ሽፋኑ በጣም ቀጭን እና ወጥ የሆነ ንብርብር ነው (ምስል 7a)። ሆኖም፣ SEM በባዶ ቦታዎች የተለዩ ትናንሽ ክሪስታሎች የተሸፈኑ የገጽታ ስፋት አሳይቷል (ምስል 7ለ)። የሽፋኑ እና የንጣፉ TGA ከንፁህ ጨው ጋር ተነጻጽሯል (ምስል 7ሐ)። ንፁህ ጨው በ59.1°ሴ አንድ ያልተመጣጠነ ጫፍ አለው። የተሸፈነው አልሙኒየም በ55.5°ሴ እና በ61.3°ሴ ሁለት ትናንሽ ጫፎችን አሳይቷል፣ ይህም የዚንክ ሰልፌት ሃይድሬት መኖርን ያሳያል። በሙከራው ውስጥ የታየው የጅምላ ልዩነት በ150°ሴ በሚደርስ የደረቀ የሙቀት መጠን ከ10.9 ግራም/ሜ2 ጋር ይዛመዳል።
እንደ ቀድሞው አተገባበር 53፣ ሃይድሮክሲኤቲል ሴሉሎስ የሟሟን ሽፋን ማጣበቂያ እና መረጋጋት ለማሻሻል እንደ ማያያዣ ጥቅም ላይ ውሏል። የቁሳቁስ ተኳሃኝነት እና በመምጠጥ አፈፃፀም ላይ ያለው ተጽእኖ በTGA ተገምግሟል። ትንታኔው የሚከናወነው ከጠቅላላው ክብደት ጋር በተያያዘ ነው፣ ማለትም ናሙናው እንደ ሽፋን ንጣፍ የሚያገለግል የብረት ሳህን ያካትታል። ማጣበቂያው የሚፈተነው በ ISO2409 ዝርዝር መግለጫ ውስጥ በተገለጸው የመስቀል ኖት ፈተና ላይ በተመሠረተ ሙከራ ነው (እንደ ዝርዝር ውፍረቱ እና ስፋቱ ላይ በመመስረት የኖት መለያየት ዝርዝር መግለጫውን ማሟላት አይችልም)።
ፓነሎቹን በካልሲየም ክሎራይድ (CaCl2) መቀባት (ምስል 8a ይመልከቱ) ያልተስተካከለ ስርጭት አስከትሏል፣ ይህም ለትራንስቨር ኖት ሙከራ ጥቅም ላይ በዋለው ንፁህ የአሉሚኒየም ሽፋን ውስጥ አልታየም። ከንፁህ CaCl2 ውጤቶች ጋር ሲነጻጸር፣ TGA (ምስል 8b) በቅደም ተከተል ወደ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን 40 እና 20°ሴ የተሸጋገሩ ሁለት ባህሪያት ያላቸው ጫፎችን ያሳያል። የመስቀል-ክፍል ሙከራው ተጨባጭ ንፅፅር እንዲኖር አይፈቅድም ምክንያቱም ንፁህ CaCl2 ናሙና (በምስል 8c በቀኝ በኩል ያለው ናሙና) የላይኛውን ቅንጣቶች የሚያስወግድ የዱቄት ዝናብ ስለሆነ። የHEC ውጤቶቹ አጥጋቢ ማጣበቂያ ያለው በጣም ቀጭን እና ወጥ የሆነ ሽፋን አሳይተዋል። በምስል 8b ላይ የሚታየው የጅምላ ልዩነት በ150°ሴ የሙቀት መጠን ከአድሶርበር አሃድ ስፋት 51.3 ግ/ሜ2 ጋር ይዛመዳል።
በማጣበቅ እና ወጥነት ረገድ አዎንታዊ ውጤቶች በማግኒዚየም ሰልፌት (MgSO4) ተገኝተዋል (ምስል 9ን ይመልከቱ)። የሽፋኑን የመምጠጥ ሂደት ትንተና አንድ ጫፍ በግምት 60°ሴ መኖሩን አሳይቷል። ይህ የሙቀት መጠን በንጹህ ጨዎች ድርቀት ውስጥ ከሚታየው ዋና የመምጠጥ ደረጃ ጋር ይዛመዳል፣ ይህም በ44°ሴ ሌላ ደረጃን ይወክላል። ከሄክሳይድሬት ወደ ፔንታሃይድሬት ከሚደረገው ሽግግር ጋር ይዛመዳል እና ከማያያዣዎች ጋር ሽፋኖች ሲኖሩ አይታይም። የመስቀለኛ ክፍል ሙከራዎች በንጹህ ጨው ከተሠሩ ሽፋኖች ጋር ሲነፃፀሩ የተሻሻለ ስርጭት እና ማጣበቂያ ያሳያሉ። በTGA-DTC ውስጥ የሚታየው የጅምላ ልዩነት በ150°ሴ የሙቀት መጠን ከአድሶርበር አሃድ ስፋት 18.4 ግ/ሜ2 ጋር ይዛመዳል።
በገጽታ አለመጣጣም ምክንያት፣ የስትሮንቲየም ክሎራይድ (SrCl2) በክንፎቹ ላይ ያልተስተካከለ ሽፋን አለው (ምስል 10a)። ሆኖም፣ የተሻጋሪው የኖት ምርመራ ውጤት በከፍተኛ ሁኔታ የተሻሻለ ማጣበቂያ ያለው ወጥ የሆነ ስርጭት አሳይቷል (ምስል 10c)። የTGA ትንተና በክብደት ላይ በጣም ትንሽ ልዩነት አሳይቷል፣ ይህም ከብረት ንጣፍ ጋር ሲነጻጸር ዝቅተኛ የጨው ይዘት ምክንያት መሆን አለበት። ሆኖም፣ በኩርባው ላይ ያሉት ደረጃዎች የደረቀ ሂደት መኖሩን ያሳያሉ፣ ምንም እንኳን ጫፉ ንፁህ ጨውን ሲለይ ከተገኘው የሙቀት መጠን ጋር የተቆራኘ ቢሆንም። በምስል 10b ላይ የታዩት 110°ሴ እና 70.2°ሴ ላይ ያሉት ጫፎች ንፁህ ጨውን ሲተነትኑም ተገኝተዋል። ሆኖም፣ በ50°ሴ በንጹህ ጨው ውስጥ የሚታየው ዋናው የደረቀነት እርምጃ ማያያዣውን በመጠቀም ኩርባዎቹ ላይ አልተንጸባረቀም። በተቃራኒው፣ የማያያዣው ድብልቅ በ20.2°ሴ እና 94.1°ሴ ሁለት ጫፎችን አሳይቷል፣ እነዚህም ለንፁህ ጨው አልተለኩም (ምስል 10ለ)። በ150 ዲግሪ ሴልሺየስ የሙቀት መጠን፣ የሚታየው የጅምላ ልዩነት በአንድ የአድሶርበር ክፍል 7.2 ግ/ሜ2 ጋር ይዛመዳል።
የHEC እና የዚንክ ሰልፌት (ZnSO4) ጥምረት ተቀባይነት ያለው ውጤት አላስገኘም (ምስል 11)። የተሸፈነው ብረት የTGA ትንተና ምንም አይነት የድርቀት ሂደቶችን አላሳየም። የሽፋኑ ስርጭት እና ማጣበቂያ ቢሻሻልም፣ ባህሪያቱ አሁንም ከጥሩ በላይ ናቸው።
የብረት ቃጫዎችን በቀጭን እና ወጥ በሆነ ንብርብር ለመሸፈን ቀላሉ መንገድ እርጥብ ኢምፕሬግናሽን (ምስል 12a) ሲሆን ይህም የታለመውን ጨው ማዘጋጀት እና የብረት ቃጫዎችን በውሃ መፍትሄ መትከልን ያካትታል።
እርጥብ ለሆነ እርጥበት ሲዘጋጁ ሁለት ዋና ዋና ችግሮች ያጋጥሟቸዋል። በአንድ በኩል፣ የሳላይን መፍትሄው የገጽታ ውጥረት ፈሳሹን ወደ ቀዳዳው መዋቅር በትክክል እንዳይቀላቀል ይከላከላል። በውጪው ገጽ ላይ ያለው ክሪስታላይዜሽን (ምስል 12d) እና በመዋቅሩ ውስጥ የተዘጉ የአየር አረፋዎች (ምስል 12c) ሊቀንስ የሚችለው የገጽታውን ውጥረት በመቀነስ እና ናሙናውን በተጣራ ውሃ ቀድመው በማራስ ብቻ ነው። በናሙናው ውስጥ ያለውን አየር በማስወጣት ወይም በመዋቅሩ ውስጥ የመፍትሄ ፍሰት በመፍጠር በናሙናው ውስጥ መሟሟት መዋቅሩን ሙሉ በሙሉ መሙላትን ለማረጋገጥ ሌሎች ውጤታማ መንገዶች ናቸው።
በዝግጅት ወቅት የተከሰተው ሁለተኛው ችግር ፊልሙን ከጨው ክፍል ማስወገድ ነበር (ምስል 12ለ ይመልከቱ)። ይህ ክስተት የሚገለጸው በመሟሟት ወለል ላይ ደረቅ ሽፋን በመፍጠር ሲሆን ይህም በኮንቬክቲቭ መንገድ የተቀሰቀሰውን ማድረቅ ያቆማል እና የስርጭት ቀስቃሽ ሂደቱን ይጀምራል። ሁለተኛው ዘዴ ከመጀመሪያው በጣም ቀርፋፋ ነው። በዚህም ምክንያት፣ ለተመጣጣኝ የማድረቅ ጊዜ ከፍተኛ ሙቀት ያስፈልጋል፣ ይህም በአረፋዎች ውስጥ የመፈጠር አደጋን ይጨምራል። ይህ ችግር የሚፈታው በማጎሪያ ለውጥ (ትነት) ላይ ሳይሆን በሙቀት ለውጥ ላይ የተመሠረተ አማራጭ የክሪስታላይዜሽን ዘዴን በማስተዋወቅ ነው (በምስል 13 ላይ እንደ MgSO4 ምሳሌ)።
MgSO4ን በመጠቀም የጠንካራ እና ፈሳሽ ደረጃዎችን በማቀዝቀዝ እና በመለየት ወቅት የክሪስታላይዜሽን ሂደት ንድፍ ውክልና
የተሟሉ የጨው መፍትሄዎች በዚህ ዘዴ በክፍል ሙቀት (HT) ወይም ከዚያ በላይ ሊዘጋጁ ይችላሉ። በመጀመሪያው ሁኔታ ክሪስታላይዜሽን የተገደደው ከክፍል ሙቀት በታች ያለውን የሙቀት መጠን በመቀነስ ነው። በሁለተኛው ሁኔታ፣ ናሙናው ወደ ክፍል ሙቀት (RT) ሲቀዘቅዝ ክሪስታላይዜሽን ተከስቷል። ውጤቱም የክሪስታሎች (B) እና የሟሟ (A) ድብልቅ ሲሆን የፈሳሹ ክፍል በተጨመቀ አየር ይወገዳል። ይህ አካሄድ በእነዚህ ሃይድሬትስ ላይ ፊልም እንዳይፈጠር ከማስወገድ ባለፈ ሌሎች ውህዶችን ለማዘጋጀት የሚያስፈልገውን ጊዜ ይቀንሳል። ሆኖም፣ በተጨመቀ አየር ፈሳሽ ማስወገድ የጨው ተጨማሪ ክሪስታላይዜሽን ያስከትላል፣ ይህም ወፍራም ሽፋን ያስከትላል።
የብረት ገጽታዎችን ለመሸፈን የሚያገለግል ሌላው ዘዴ በኬሚካላዊ ግብረመልሶች አማካኝነት የታለሙ ጨዎችን በቀጥታ ማምረትን ያካትታል። በቀደመው ጥናታችን እንደተዘገበው በአይጦች እና ቱቦዎች የብረት ገጽታዎች ላይ በሚፈጠረው ምላሽ የተሸፈኑ የሙቀት መለዋወጫ መሳሪያዎች በርካታ ጥቅሞች አሏቸው። የዚህ ዘዴ ወደ ፋይበር መተግበር በምላሹ ወቅት ጋዞች በመፈጠራቸው ምክንያት በጣም ደካማ ውጤቶችን አስከትሏል። የሃይድሮጂን ጋዝ አረፋዎች ግፊት በመፈተሻው ውስጥ ይከማቻል እና ምርቱ ሲወጣ ይለዋወጣል (ምስል 14ሀ)።
ሽፋኑ የሽፋኑን ውፍረት እና ስርጭት በተሻለ ሁኔታ ለመቆጣጠር በኬሚካላዊ ግብረመልስ ተሻሽሏል። ይህ ዘዴ በናሙናው ውስጥ የአሲድ ጭጋግ ፍሰት ማለፍን ያካትታል (ምስል 14ለ)። ይህ ከንጣፉ ብረት ጋር በሚደረግ ምላሽ አንድ ወጥ የሆነ ሽፋን እንደሚያስገኝ ይጠበቃል። ውጤቶቹ አጥጋቢ ነበሩ፣ ነገር ግን ሂደቱ ውጤታማ ዘዴ ተደርጎ ለመወሰድ በጣም ቀርፋፋ ነበር (ምስል 14ሐ)። በአካባቢው ማሞቂያ አጭር የምላሽ ጊዜዎችን ማግኘት ይቻላል።
ከላይ የተጠቀሱትን ዘዴዎች ጉዳቶች ለማሸነፍ፣ በማጣበቂያዎች አጠቃቀም ላይ የተመሠረተ የሽፋን ዘዴ ጥናት ተደርጓል። HEC የተመረጠው በቀደመው ክፍል በቀረቡት ውጤቶች ላይ በመመስረት ነው። ሁሉም ናሙናዎች በ3% wt ተዘጋጅተዋል። ማያያዣው ከጨው ጋር ተቀላቅሏል። ፋይበሮቹ እንደ የጎድን አጥንቶች ተመሳሳይ አሰራር ቅድመ-ህክምና ተደርገዋል፣ ማለትም በ15 ደቂቃዎች ውስጥ በ50% ጥራዝ ውስጥ ጠልቀዋል። ሰልፈሪክ አሲድ፣ ከዚያም በሶዲየም ሃይድሮክሳይድ ውስጥ ለ20 ሰከንዶች ጠልቀው፣ በተጣራ ውሃ ውስጥ ታጥበው በመጨረሻም በተጣራ ውሃ ውስጥ ለ30 ደቂቃዎች ጠልቀው። በዚህ ሁኔታ፣ ከመጥመቂያው በፊት ተጨማሪ እርምጃ ተጨምሯል። ናሙናውን ለአጭር ጊዜ በተሟሟ የጨው መፍትሄ ውስጥ አጥልቀው በግምት 60°ሴ ያድርቁ። ሂደቱ የብረቱን ወለል ለማሻሻል የተነደፈ ሲሆን በመጨረሻው ደረጃ ላይ የሽፋኑን ስርጭት የሚያሻሽሉ የኒውክሊየሽን ቦታዎችን ይፈጥራል። የፋይበር አወቃቀሩ ፋይበሮቹ ቀጭን እና በጥብቅ የታሸጉበት አንድ ጎን እና ፋይበሮቹ ወፍራም እና ብዙም ያልተሰራጩበት ተቃራኒው ጎን አለው። ይህ የ52 የማምረቻ ሂደቶች ውጤት ነው።
የካልሲየም ክሎራይድ (CaCl2) ውጤቶች በሰንጠረዥ 1 ውስጥ ተጠቃለው እና በስዕሎች ተገልጸዋል። ከክትባት በኋላ ጥሩ ሽፋን። በላዩ ላይ የሚታዩ ክሪስታሎች የሌሏቸው ክሮች እንኳን የብረት ነጸብራቆችን ቀንሰዋል፣ ይህም የአጨራረስ ለውጥን ያመለክታል። ሆኖም፣ ናሙናዎቹ በCaCl2 እና HEC የውሃ ድብልቅ ከተረጩ እና በ60°ሴ አካባቢ የሙቀት መጠን ከደረቁ በኋላ፣ ሽፋኖቹ በመዋቅሮቹ መገናኛ ላይ ተተክለው ነበር። ይህ በመፍትሔው የገጽታ ውጥረት ምክንያት የሚመጣ ውጤት ነው። ከተነከረ በኋላ ፈሳሹ በናሙናው ውስጥ በገጽታ ውጥረት ምክንያት ይቀራል። በመሠረቱ የሚከሰተው በመዋቅሮች መገናኛ ላይ ነው። የናሙናው ምርጥ ጎን በጨው የተሞሉ በርካታ ቀዳዳዎች አሉት። ከሸፈነ በኋላ ክብደቱ በ0.06 ግ/ሴሜ3 ጨምሯል።
በማግኒዚየም ሰልፌት (MgSO4) መቀባት በአንድ አሃድ መጠን ተጨማሪ ጨው አስገኝቷል (ሠንጠረዥ 2)። በዚህ ሁኔታ የተለካው ጭማሪ 0.09 ግ/ሴሜ 3 ነው። የመዝራት ሂደቱ ሰፊ የናሙና ሽፋን አስገኝቷል። ከሽፋን ሂደቱ በኋላ ጨው የናሙናውን ቀጭን ጎን ትላልቅ ቦታዎችን ይዘጋል። በተጨማሪም፣ አንዳንድ የማት ቦታዎች ታግደዋል፣ ነገር ግን የተወሰነ ቀዳዳነት ይቀራል። በዚህ ሁኔታ፣ የጨው መፈጠር በህንፃዎቹ መገናኛ ላይ በቀላሉ ይታያል፣ ይህም የሽፋን ሂደቱ በዋናነት በፈሳሹ ወለል ውጥረት ምክንያት እንጂ በጨው እና በብረት ንጣፍ መካከል ባለው መስተጋብር ምክንያት እንዳልሆነ ያረጋግጣል።
የስትሮንቲየም ክሎራይድ (SrCl2) እና HEC ጥምረት ውጤቶች ከቀደሙት ምሳሌዎች ጋር ተመሳሳይ ባህሪያትን አሳይተዋል (ሠንጠረዥ 3)። በዚህ ሁኔታ፣ የናሙናው ቀጭን ጎን ሙሉ በሙሉ ተሸፍኗል። ከናሙናው ውስጥ የእንፋሎት መለቀቅ ምክንያት በሚደርቅበት ጊዜ የሚፈጠሩ የግለሰብ ቀዳዳዎች ብቻ ይታያሉ። በማት በኩል የሚታየው ንድፍ ከቀዳሚው ጉዳይ ጋር በጣም ተመሳሳይ ነው፣ ቦታው በጨው ተዘግቷል እና ፋይበሮቹ ሙሉ በሙሉ አልተሸፈኑም።
የፋይበር አወቃቀሩ በሙቀት መለዋወጫ የሙቀት አፈፃፀም ላይ ያለውን አወንታዊ ተጽእኖ ለመገምገም፣ የተሸፈነው የፋይበር መዋቅር ውጤታማ የሙቀት ማስተላለፊያነት ተወስኖ ከንፁህ ሽፋን ቁሳቁስ ጋር ተነጻጽሯል። የሙቀት ማስተላለፊያነት በምስል 15a ላይ በሚታየው ጠፍጣፋ ፓነል መሳሪያ በመጠቀም በASTM D 5470-2017 መሰረት ተለክቷል፣ ይህም የሚታወቀው የሙቀት ማስተላለፊያ ቁሳቁስ ባለው የማጣቀሻ ቁሳቁስ በመጠቀም ነው። ከሌሎች ጊዜያዊ የመለኪያ ዘዴዎች ጋር ሲነጻጸር፣ ይህ መርህ በአሁኑ ጥናት ውስጥ ጥቅም ላይ ለሚውሉ ቀዳዳ ላላቸው ቁሳቁሶች ጠቃሚ ነው፣ ምክንያቱም መለኪያዎቹ የሚከናወኑት በተረጋጋ ሁኔታ እና በቂ የናሙና መጠን (የመሠረት ስፋት 30 × 30 ሚሜ2፣ ቁመት በግምት 15 ሚሜ) ነው። የንፁህ ሽፋን ቁሳቁስ (ማጣቀሻ) እና የተሸፈነው የፋይበር መዋቅር ናሙናዎች በፋይበሩ አቅጣጫ እና በፋይበሩ አቅጣጫ ቀጥ ብለው ለመለካት ተዘጋጅተዋል፣ ይህም የአኒሶትሮፒክ የሙቀት ማስተላለፊያ ውጤትን ለመገምገም። ናሙናዎቹ በናሙና ዝግጅት ምክንያት የገጽታ ሸካራነት ውጤትን ለመቀነስ በላዩ ላይ (P320 ግሪት) ላይ ተፈትተዋል፣ ይህም በናሙናው ውስጥ ያለውን መዋቅር አያንፀባርቅም።