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पारंपरिक कंप्रेसर सिस्टम की तुलना में सोखना प्रशीतन प्रणाली और ऊष्मा पंपों का बाजार हिस्सा अभी भी अपेक्षाकृत छोटा है। सस्ती ऊष्मा (महंगे विद्युत कार्य के बजाय) का उपयोग करने के विशाल लाभ के बावजूद, सोखना सिद्धांतों पर आधारित प्रणालियों का कार्यान्वयन अभी भी कुछ विशिष्ट अनुप्रयोगों तक सीमित है। मुख्य नुकसान जिसे समाप्त करने की आवश्यकता है, वह है कम तापीय चालकता और सोखने वाले की कम स्थिरता के कारण विशिष्ट शक्ति में कमी। वर्तमान अत्याधुनिक वाणिज्यिक सोखना प्रशीतन प्रणाली शीतलन क्षमता को अनुकूलित करने के लिए लेपित प्लेट हीट एक्सचेंजर्स पर आधारित सोखने वालों पर आधारित हैं। परिणाम सर्वविदित हैं कि कोटिंग की मोटाई कम करने से द्रव्यमान स्थानांतरण प्रतिबाधा में कमी आती है, और प्रवाहकीय संरचनाओं के सतह क्षेत्र से आयतन अनुपात में वृद्धि से दक्षता से समझौता किए बिना शक्ति बढ़ जाती है। इस कार्य में उपयोग किए जाने वाले धातु फाइबर 2500-50,000 m2/m3 की सीमा में एक विशिष्ट सतह क्षेत्र प्रदान कर सकते हैं। धातु के रेशों सहित धातु की सतहों पर नमक हाइड्रेट्स की बहुत पतली लेकिन स्थिर कोटिंग्स प्राप्त करने के लिए तीन विधियाँ, कोटिंग्स के उत्पादन के लिए पहली बार एक उच्च शक्ति घनत्व वाले हीट एक्सचेंजर का प्रदर्शन करती हैं। कोटिंग और सब्सट्रेट के बीच एक मजबूत बंधन बनाने के लिए एल्यूमीनियम एनोडाइजिंग पर आधारित सतह उपचार को चुना जाता है। परिणामी सतह की सूक्ष्म संरचना का विश्लेषण स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके किया गया था। परख में वांछित प्रजातियों की उपस्थिति की जाँच करने के लिए कम कुल प्रतिबिंब फूरियर ट्रांसफ़ॉर्म इंफ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी और ऊर्जा फैलाने वाले एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग किया गया था। हाइड्रेट्स बनाने की उनकी क्षमता की पुष्टि संयुक्त थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (TGA) / विभेदक थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (DTG) द्वारा की गई थी। MgSO4 कोटिंग में 0.07 ग्राम (पानी) / ग्राम (मिश्रित) से अधिक खराब गुणवत्ता पाई गई, जो लगभग 60 °C पर निर्जलीकरण के लक्षण दिखाती है और पुनर्जलीकरण के बाद पुनरुत्पादित होती है। 100 °C से नीचे लगभग 0.02 ग्राम / ग्राम के द्रव्यमान अंतर के साथ SrCl2 और ZnSO4 के साथ भी सकारात्मक परिणाम प्राप्त हुए। कोटिंग की स्थिरता और आसंजन को बढ़ाने के लिए हाइड्रॉक्सीएथिलसेलुलोज को एक योजक के रूप में चुना गया था। उत्पादों के सोखने वाले गुणों का मूल्यांकन एक साथ TGA-DTG द्वारा किया गया और उनके आसंजन को ISO2409 में वर्णित परीक्षणों के आधार पर एक विधि द्वारा चिह्नित किया गया। CaCl2 कोटिंग की स्थिरता और आसंजन में उल्लेखनीय सुधार हुआ है जबकि 100 °C से नीचे के तापमान पर लगभग 0.1 g/g के भार अंतर के साथ इसकी सोखने की क्षमता बनी हुई है। इसके अलावा, MgSO4 हाइड्रेट बनाने की क्षमता को बरकरार रखता है, जो 100 °C से नीचे के तापमान पर 0.04 g/g से अधिक का द्रव्यमान अंतर दिखाता है। अंत में, लेपित धातु फाइबर की जांच की जाती है। परिणाम दिखाते हैं कि Al2(SO4)3 के साथ लेपित फाइबर संरचना की प्रभावी तापीय चालकता शुद्ध Al2(SO4)3 की मात्रा की तुलना में 4.7 गुना अधिक हो सकती है। अध्ययन किए गए कोटिंग्स की कोटिंग की दृष्टि से जांच की गई, और आंतरिक संरचना का मूल्यांकन क्रॉस सेक्शन की सूक्ष्म छवि का उपयोग करके किया गया। लगभग 50 µm मोटाई वाली Al2(SO4)3 की एक कोटिंग प्राप्त की गई, लेकिन अधिक समान वितरण प्राप्त करने के लिए समग्र प्रक्रिया को अनुकूलित किया जाना चाहिए।
पिछले कुछ दशकों में सोखना प्रणालियों ने बहुत ध्यान आकर्षित किया है क्योंकि वे पारंपरिक संपीड़न ताप पंप या प्रशीतन प्रणालियों के लिए पर्यावरण के अनुकूल विकल्प प्रदान करते हैं। बढ़ते आराम मानकों और वैश्विक औसत तापमान के साथ, सोखना प्रणालियाँ निकट भविष्य में जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता कम कर सकती हैं। इसके अलावा, सोखना प्रशीतन या ताप पंप में कोई भी सुधार थर्मल ऊर्जा भंडारण में स्थानांतरित किया जा सकता है, जो प्राथमिक ऊर्जा के कुशल उपयोग की क्षमता में अतिरिक्त वृद्धि का प्रतिनिधित्व करता है। सोखना ताप पंप और प्रशीतन प्रणालियों का मुख्य लाभ यह है कि वे कम ताप द्रव्यमान के साथ काम कर सकते हैं। यह उन्हें सौर ऊर्जा या अपशिष्ट ऊष्मा जैसे कम तापमान स्रोतों के लिए उपयुक्त बनाता है। ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोगों के संदर्भ में, सोखना में समझदार या अव्यक्त ताप भंडारण की तुलना में उच्च ऊर्जा घनत्व और कम ऊर्जा अपव्यय का लाभ है।
सोखना ऊष्मा पंप और प्रशीतन प्रणालियाँ अपने वाष्प संपीड़न समकक्षों के समान ही ऊष्मागतिकी चक्र का अनुसरण करती हैं। मुख्य अंतर कंप्रेसर घटकों को सोखने वालों के साथ प्रतिस्थापित करना है। यह तत्व मध्यम तापमान पर कम दबाव वाले रेफ्रिजरेंट वाष्प को सोखने में सक्षम है, तरल के ठंडा होने पर भी अधिक रेफ्रिजरेंट को वाष्पित करता है। सोखने की एन्थैल्पी (एक्सोथर्म) को बाहर करने के लिए सोखने वाले को लगातार ठंडा करना आवश्यक है। सोखने वाले को उच्च तापमान पर पुनर्जीवित किया जाता है, जिससे रेफ्रिजरेंट वाष्प का अवशोषण होता है। सोखने की एन्थैल्पी (एंडोथर्मिक) प्रदान करने के लिए हीटिंग को जारी रखना चाहिए। चूँकि सोखने की प्रक्रियाएँ तापमान परिवर्तनों की विशेषता होती हैं, इसलिए उच्च शक्ति घनत्व के लिए उच्च तापीय चालकता की आवश्यकता होती है। हालाँकि, अधिकांश अनुप्रयोगों में कम तापीय चालकता अब तक का मुख्य नुकसान है।
चालकता की मुख्य समस्या परिवहन पथ को बनाए रखते हुए इसके औसत मूल्य को बढ़ाना है जो अधिशोषण/विशोषण वाष्पों का प्रवाह प्रदान करता है। इसे प्राप्त करने के लिए आमतौर पर दो तरीकों का उपयोग किया जाता है: समग्र ताप विनिमायक और लेपित ताप विनिमायक। सबसे लोकप्रिय और सफल समग्र सामग्री वे हैं जो कार्बन-आधारित योजक, अर्थात् विस्तारित ग्रेफाइट, सक्रिय कार्बन, या कार्बन फाइबर का उपयोग करते हैं। ओलिवेरा एट अल। 2 ने 306 W/kg तक की विशिष्ट शीतलन क्षमता (SCP) और 0.46 तक के प्रदर्शन के गुणांक (COP) के साथ एक अधिशोषक का उत्पादन करने के लिए कैल्शियम क्लोराइड के साथ विस्तारित ग्रेफाइट पाउडर को संसेचित किया। ज़जाकोव्स्की एट अल। 3 ने 15 W/mK की कुल चालकता के साथ विस्तारित ग्रेफाइट, कार्बन फाइबर और कैल्शियम क्लोराइड का संयोजन प्रस्तावित किया। मॉडल ने सी.ओ.पी. 0.215 से 0.285 और एस.सी.पी. 161.4 से 260.74 डब्ल्यू/किग्रा. तक की भविष्यवाणी की।
अब तक का सबसे व्यवहार्य समाधान लेपित हीट एक्सचेंजर है। इन हीट एक्सचेंजर्स के कोटिंग तंत्र को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: प्रत्यक्ष संश्लेषण और चिपकने वाले। सबसे सफल विधि प्रत्यक्ष संश्लेषण है, जिसमें उपयुक्त अभिकर्मकों से हीट एक्सचेंजर्स की सतह पर सीधे सोखने वाली सामग्री का निर्माण शामिल है। सोटेक5 ने फारेनहाइट जीएमबीएच द्वारा निर्मित कूलर की एक श्रृंखला में उपयोग के लिए लेपित जिओलाइट को संश्लेषित करने की एक विधि का पेटेंट कराया है। श्नेबेल एट अल6 ने स्टेनलेस स्टील पर लेपित दो जिओलाइट्स के प्रदर्शन का परीक्षण किया। हालांकि, यह विधि केवल विशिष्ट सोखने वालों के साथ काम करती है, जो चिपकने वाले के साथ कोटिंग को एक दिलचस्प विकल्प बनाती है। बाइंडर निष्क्रिय पदार्थ होते हैं जिन्हें सोरबेंट आसंजन और/या द्रव्यमान स्थानांतरण का समर्थन करने के लिए चुना जाता है, लेकिन सोखने या चालकता बढ़ाने में कोई भूमिका नहीं निभाते हैं। फ्रेनी एट अल. 7 AQSOA-Z02 जिओलाइट के साथ लेपित एल्यूमीनियम हीट एक्सचेंजर्स को मिट्टी आधारित बाइंडर के साथ स्थिर किया गया। कैलाब्रेस एट अल.8 ने पॉलिमरिक बाइंडरों के साथ जिओलाइट कोटिंग्स की तैयारी का अध्ययन किया। अम्मान एट अल.9 ने पॉलीविनाइल अल्कोहल के चुंबकीय मिश्रण से छिद्रपूर्ण जिओलाइट कोटिंग्स तैयार करने की विधि प्रस्तावित की। एल्युमिना (एल्युमिना) का उपयोग एडसोर्बर में बाइंडर 10 के रूप में भी किया जाता है। हमारे ज्ञान के अनुसार, सेल्यूलोज और हाइड्रॉक्सीएथिल सेल्यूलोज का उपयोग केवल भौतिक एडसोर्बेंट्स11,12 के साथ संयोजन में किया जाता है। कभी-कभी गोंद का उपयोग पेंट के लिए नहीं किया जाता है, लेकिन इसका उपयोग संरचना 13 को स्वयं बनाने के लिए किया जाता है। कई नमक हाइड्रेट्स के साथ एल्गिनेट पॉलिमर मैट्रिसेस का संयोजन लचीली मिश्रित मनका संरचना बनाता है जो सुखाने के दौरान रिसाव को रोकता है और पर्याप्त द्रव्यमान स्थानांतरण प्रदान करता है। बेंटोनाइट और एटापुलगाइट जैसी मिट्टी का उपयोग कंपोजिट15,16,17 की तैयारी के लिए बाइंडर के रूप में किया गया है। एथिलसेल्यूलोज का उपयोग कैल्शियम क्लोराइड18 या सोडियम सल्फाइड19 को माइक्रोएनकैप्सुलेट करने के लिए किया गया है।
एक छिद्रपूर्ण धातु संरचना वाले कंपोजिट को एडिटिव हीट एक्सचेंजर्स और कोटेड हीट एक्सचेंजर्स में विभाजित किया जा सकता है। इन संरचनाओं का लाभ उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र है। इसके परिणामस्वरूप निष्क्रिय द्रव्यमान को जोड़े बिना अधिशोषक और धातु के बीच एक बड़ा संपर्क सतह होता है, जो प्रशीतन चक्र की समग्र दक्षता को कम करता है। लैंग एट अल। 20 ने एक एल्यूमीनियम छत्ते की संरचना के साथ जिओलाइट अधिशोषक की समग्र चालकता में सुधार किया है। गिलर्मिनोट एट अल। 21 ने तांबे और निकल फोम के साथ NaX जिओलाइट परतों की तापीय चालकता में सुधार किया। हालांकि कंपोजिट का उपयोग चरण परिवर्तन सामग्री (पीसीएम) के रूप में किया जाता है, ली एट अल। 22 और झाओ एट अल। 23 के निष्कर्ष भी रसायन विज्ञान के लिए रुचिकर हैं। उन्होंने विस्तारित ग्रेफाइट और धातु फोम के प्रदर्शन की तुलना की फोम में एम्बेडेड धातु लवण का अध्ययन किया है 25। पिछले सभी उदाहरण कणिकीय अधिशोषक की घनी परतों के अनुरूप हैं। धातु छिद्रपूर्ण संरचनाओं का व्यावहारिक रूप से अधिशोषक को कोट करने के लिए उपयोग नहीं किया जाता है, जो एक अधिक इष्टतम समाधान है। जिओलाइट्स से बंधने का एक उदाहरण विटस्टैड एट अल में पाया जा सकता है। 26 लेकिन उच्च ऊर्जा घनत्व 27 के बावजूद नमक हाइड्रेट्स को बांधने का कोई प्रयास नहीं किया गया है।
इस प्रकार, इस लेख में अधिशोषक कोटिंग तैयार करने के तीन तरीकों का पता लगाया जाएगा: (1) बाइंडर कोटिंग, (2) प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया, और (3) सतह उपचार। इस काम में हाइड्रॉक्सीएथिलसेलुलोज को भौतिक अधिशोषकों के साथ संयोजन में पहले से रिपोर्ट की गई स्थिरता और अच्छे कोटिंग आसंजन के कारण पसंद किया गया था। इस विधि की शुरुआत में सपाट कोटिंग्स के लिए जांच की गई थी और बाद में इसे धातु फाइबर संरचनाओं पर लागू किया गया था। पहले, अधिशोषक कोटिंग्स के निर्माण के साथ रासायनिक प्रतिक्रियाओं की संभावना का प्रारंभिक विश्लेषण रिपोर्ट किया गया था। पिछले अनुभव को अब धातु फाइबर संरचनाओं की कोटिंग में स्थानांतरित किया जा रहा है। इस काम के लिए चुना गया सतह उपचार एल्यूमीनियम एनोडाइजिंग पर आधारित एक विधि है। एल्यूमीनियम एनोडाइजिंग को सौंदर्य प्रयोजनों के लिए धातु लवणों के साथ सफलतापूर्वक जोड़ा गया है29। इन मामलों में, बहुत स्थिर और संक्षारण प्रतिरोधी कोटिंग्स प्राप्त की जा सकती हैं। हालाँकि, वे कोई अधिशोषण या विशोषण प्रक्रिया नहीं कर सकते हैं। यह पत्र इस दृष्टिकोण का एक प्रकार प्रस्तुत करता है जो मूल प्रक्रिया के चिपकने वाले गुणों का उपयोग करके द्रव्यमान को स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। हमारे सर्वोत्तम ज्ञान के अनुसार, यहाँ वर्णित किसी भी विधि का पहले अध्ययन नहीं किया गया है। वे एक बहुत ही रोचक नई प्रौद्योगिकी का प्रतिनिधित्व करते हैं, क्योंकि वे हाइड्रेटेड अधिशोषक कोटिंग्स के निर्माण की अनुमति देते हैं, जिनमें अक्सर अध्ययन किए जाने वाले भौतिक अधिशोषकों की तुलना में कई फायदे हैं।
इन प्रयोगों के लिए सब्सट्रेट के रूप में इस्तेमाल की गई स्टैम्प्ड एल्युमिनियम प्लेटें ALINVEST Břidličná, चेक गणराज्य द्वारा प्रदान की गई थीं। इनमें 98.11% एल्युमिनियम, 1.3622% लोहा, 0.3618% मैंगनीज और तांबा, मैग्नीशियम, सिलिकॉन, टाइटेनियम, जिंक, क्रोमियम और निकल के अंश होते हैं।
कंपोजिट के निर्माण के लिए चुनी गई सामग्रियों का चयन उनके ऊष्मागतिक गुणों के अनुसार किया जाता है, अर्थात, 120 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर वे कितनी मात्रा में जल सोख/निचोड़ सकते हैं, इस पर निर्भर करता है।
मैग्नीशियम सल्फेट (MgSO4) सबसे दिलचस्प और अध्ययन किए गए हाइड्रेटेड लवणों में से एक है30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41। थर्मोडायनामिक गुणों को व्यवस्थित रूप से मापा गया है और पाया गया है कि यह सोखना प्रशीतन, ताप पंप और ऊर्जा भंडारण के क्षेत्रों में अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। शुष्क मैग्नीशियम सल्फेट CAS-Nr.7487-88-9 99% (ग्रुसिंग GmbH, फिलसम, नीदरसचसेन, जर्मनी) का उपयोग किया गया था।
कैल्शियम क्लोराइड (CaCl2) (H319) एक और अच्छी तरह से अध्ययन किया गया नमक है क्योंकि इसके हाइड्रेट में दिलचस्प थर्मोडायनामिक गुण हैं41,42,43,44. कैल्शियम क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट CAS-नंबर 7774-34-7 97% इस्तेमाल किया गया (ग्रुसिंग, GmbH, फिलसम, नीडेरशैसेन, जर्मनी)।
जिंक सल्फेट (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) और इसके हाइड्रेट्स में कम तापमान सोखने की प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त थर्मोडायनामिक गुण होते हैं45,46। जिंक सल्फेट हेप्टाहाइड्रेट CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (ग्रुसिंग GmbH, फिलसम, नीडेरशैसेन, जर्मनी) का उपयोग किया गया।
स्ट्रोंटियम क्लोराइड (SrCl2) (H318) में भी दिलचस्प थर्मोडायनामिक गुण4,45,47 हैं, हालांकि इसे अक्सर सोखना हीट पंप या ऊर्जा भंडारण अनुसंधान में अमोनिया के साथ जोड़ा जाता है। संश्लेषण के लिए स्ट्रोंटियम क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट CAS-Nr.10.476-85-4 99.0–102.0% (सिग्मा एल्ड्रिच, सेंट लुइस, मिसौरी, यूएसए) का उपयोग किया गया था।
कॉपर सल्फेट (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) पेशेवर साहित्य में अक्सर पाए जाने वाले हाइड्रेट्स में से नहीं है, हालाँकि इसके थर्मोडायनामिक गुण कम तापमान अनुप्रयोगों के लिए रुचिकर हैं48,49। संश्लेषण के लिए कॉपर सल्फेट CAS-Nr.7758-99-8 99% (सिग्मा एल्ड्रिच, सेंट लुइस, एमओ, यूएसए) का उपयोग किया गया था।
मैग्नीशियम क्लोराइड (MgCl2) हाइड्रेटेड लवणों में से एक है, जिस पर हाल ही में थर्मल ऊर्जा भंडारण के क्षेत्र में अधिक ध्यान दिया गया है50,51. प्रयोगों के लिए मैग्नीशियम क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट CAS-Nr.7791-18-6 शुद्ध फार्मास्युटिकल ग्रेड (एप्लीकेम जीएमबीएच, डार्मस्टाट, जर्मनी) का उपयोग किया गया था।
जैसा कि ऊपर बताया गया है, हाइड्रोक्सीएथिल सेलुलोज को इसी तरह के अनुप्रयोगों में सकारात्मक परिणामों के कारण चुना गया था। हमारे संश्लेषण में इस्तेमाल की गई सामग्री हाइड्रोक्सीएथिल सेलुलोज CAS-Nr 9004-62-0 (सिग्मा एल्ड्रिच, सेंट लुइस, एमओ, यूएसए) है।
धातु के रेशे छोटे तारों से बनाए जाते हैं जिन्हें संपीड़न और सिंटरिंग द्वारा एक साथ जोड़ा जाता है, एक प्रक्रिया जिसे क्रूसिबल मेल्ट एक्सट्रैक्शन (सीएमई)52 के रूप में जाना जाता है। इसका मतलब है कि उनकी तापीय चालकता न केवल निर्माण में उपयोग की जाने वाली धातुओं की थोक चालकता और अंतिम संरचना की छिद्रता पर निर्भर करती है, बल्कि धागों के बीच के बंधनों की गुणवत्ता पर भी निर्भर करती है। फाइबर आइसोट्रोपिक नहीं होते हैं और उत्पादन के दौरान एक निश्चित दिशा में वितरित होते हैं, जो अनुप्रस्थ दिशा में तापीय चालकता को बहुत कम बनाता है।
जल अवशोषण गुणों की जांच वैक्यूम पैकेज (नेटज़्श टीजी 209 एफ1 लिब्रा) में एक साथ थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (टीजीए)/विभेदक थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (डीटीजी) का उपयोग करके की गई थी। माप 10 मिली/मिनट की प्रवाह दर और 25 से 150 डिग्री सेल्सियस के तापमान रेंज में एल्यूमीनियम ऑक्साइड क्रूसिबल में बहते नाइट्रोजन वातावरण में किए गए थे। हीटिंग दर 1 डिग्री सेल्सियस/मिनट थी, नमूना वजन 10 से 20 मिलीग्राम तक भिन्न था, संकल्प 0.1 μg था। इस कार्य में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रति इकाई सतह पर द्रव्यमान अंतर में एक बड़ी अनिश्चितता है। टीजीए-डीटीजी में उपयोग किए गए नमूने बहुत छोटे और अनियमित रूप से कटे हुए हैं, जो उनके क्षेत्र निर्धारण को गलत बनाता है। इन मूल्यों को केवल बड़े क्षेत्र में एक्सट्रपलेशन किया जा सकता है यदि बड़े विचलन को ध्यान में रखा जाता है।
एट्रेन्युएटेड टोटल रिफ्लेक्शन फूरियर ट्रांसफॉर्म इंफ्रारेड (एटीआर-एफटीआईआर) स्पेक्ट्रा को ब्रूकर वर्टेक्स 80 वी एफटीआईआर स्पेक्ट्रोमीटर (ब्रूकर ऑप्टिक जीएमबीएच, लीपजिग, जर्मनी) पर एटीआर प्लैटिनम एक्सेसरी (ब्रूकर ऑप्टिक जीएमबीएच, जर्मनी) का उपयोग करके प्राप्त किया गया। प्रायोगिक माप के लिए पृष्ठभूमि के रूप में नमूनों का उपयोग करने से पहले शुद्ध शुष्क हीरे के क्रिस्टल के स्पेक्ट्रा को सीधे वैक्यूम में मापा गया। नमूनों को 2 सेमी-1 के स्पेक्ट्रल रिज़ॉल्यूशन और 32 की औसत स्कैन संख्या का उपयोग करके वैक्यूम में मापा गया था। वेवनंबर रेंज 8000 से 500 सेमी-1 तक है। ओपीयूएस प्रोग्राम का उपयोग करके स्पेक्ट्रल विश्लेषण किया गया।
2 और 5 kV के त्वरित वोल्टेज पर Zeiss के DSM 982 Gemini का उपयोग करके SEM विश्लेषण किया गया। ऊर्जा फैलाने वाले एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDX) को थर्मो फिशर सिस्टम 7 का उपयोग करके पेल्टियर कूल्ड सिलिकॉन ड्रिफ्ट डिटेक्टर (SSD) के साथ किया गया।
धातु की प्लेटों की तैयारी 53 में वर्णित प्रक्रिया के अनुसार की गई थी। सबसे पहले, प्लेट को 50% सल्फ्यूरिक एसिड में डुबोएं। 15 मिनट। फिर उन्हें लगभग 10 सेकंड के लिए 1 एम सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल में डाला गया। फिर नमूनों को बड़ी मात्रा में आसुत जल से धोया गया, और फिर 30 मिनट के लिए आसुत जल में भिगोया गया। प्रारंभिक सतह उपचार के बाद, नमूनों को 3% संतृप्त घोल में डुबोया गया। एचईसी और लक्ष्य नमक। अंत में, उन्हें बाहर निकालें और उन्हें 60 डिग्री सेल्सियस पर सुखाएं।
एनोडाइजिंग विधि निष्क्रिय धातु पर प्राकृतिक ऑक्साइड परत को बढ़ाती है और मजबूत करती है। एल्युमिनियम पैनल को कठोर अवस्था में सल्फ्यूरिक एसिड से एनोडाइज किया गया और फिर गर्म पानी में सील कर दिया गया। एनोडाइजिंग के बाद 1 मोल/ली NaOH (600 सेकंड) के साथ प्रारंभिक नक़्काशी की गई और उसके बाद 1 मोल/ली HNO3 (60 सेकंड) में न्यूट्रलाइज़ किया गया। इलेक्ट्रोलाइट घोल 2.3 M H2SO4, 0.01 M Al2(SO4)3 और 1 M MgSO4 + 7H2O का मिश्रण है। एनोडाइजिंग को (40 ± 1)°C, 30 mA/cm2 पर 1200 सेकंड के लिए किया गया। सीलिंग प्रक्रिया को विभिन्न ब्राइन घोलों में किया गया जैसा कि सामग्रियों में वर्णित है (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2)। इसमें नमूने को 1800 सेकंड के लिए उबाला जाता है।
कंपोजिट बनाने के लिए तीन अलग-अलग तरीकों की जांच की गई है: चिपकने वाला लेप, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया और सतह उपचार। प्रत्येक प्रशिक्षण विधि के फायदे और नुकसान का व्यवस्थित रूप से विश्लेषण और चर्चा की गई है। परिणामों का मूल्यांकन करने के लिए प्रत्यक्ष अवलोकन, नैनोइमेजिंग और रासायनिक/तत्व विश्लेषण का उपयोग किया गया।
नमक हाइड्रेट्स के आसंजन को बढ़ाने के लिए एनोडाइजिंग को रूपांतरण सतह उपचार विधि के रूप में चुना गया था। यह सतह उपचार सीधे एल्युमिना (एल्यूमिना) की एक छिद्रपूर्ण संरचना बनाता है। परंपरागत रूप से, इस विधि में दो चरण होते हैं: पहला चरण एल्यूमीनियम ऑक्साइड की एक छिद्रपूर्ण संरचना बनाता है, और दूसरा चरण एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड की एक कोटिंग बनाता है जो छिद्रों को बंद कर देता है। गैस चरण तक पहुँच को अवरुद्ध किए बिना नमक को अवरुद्ध करने की दो विधियाँ निम्नलिखित हैं। पहले में पहले चरण में प्राप्त छोटे एल्यूमीनियम ऑक्साइड (Al2O3) ट्यूबों का उपयोग करके एक छत्ते की प्रणाली शामिल है जो अधिशोषक क्रिस्टल को पकड़ती है और धातु की सतहों पर इसके आसंजन को बढ़ाती है। परिणामी छत्ते का व्यास लगभग 50 एनएम और लंबाई 200 एनएम (चित्र 1 ए) है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, इन गुहाओं को आमतौर पर एल्युमिना ट्यूब उबलने की प्रक्रिया द्वारा समर्थित Al2O(OH)2 बोहेमाइट की एक पतली परत के साथ दूसरे चरण में बंद कर दिया जाता है। दूसरी विधि में, इस सीलिंग प्रक्रिया को इस तरह से संशोधित किया जाता है कि नमक के क्रिस्टल बोहेमाइट (Al2O(OH)) की एक समान रूप से ढकी हुई परत में कैद हो जाते हैं, जिसका उपयोग इस मामले में सीलिंग के लिए नहीं किया जाता है। दूसरा चरण संबंधित नमक के संतृप्त घोल में किया जाता है। वर्णित पैटर्न का आकार 50-100 एनएम की सीमा में है और यह छींटे हुए बूंदों की तरह दिखते हैं (चित्र 1बी)। सीलिंग प्रक्रिया के परिणामस्वरूप प्राप्त सतह में बढ़े हुए संपर्क क्षेत्र के साथ एक स्पष्ट स्थानिक संरचना होती है। यह सतह पैटर्न, उनके कई बंधन विन्यासों के साथ, नमक के क्रिस्टल को ले जाने और धारण करने के लिए आदर्श है। वर्णित दोनों संरचनाएं वास्तव में छिद्रपूर्ण प्रतीत होती हैं और इनमें छोटी गुहाएँ होती हैं जो नमक हाइड्रेट को बनाए रखने और सोखने वाले के संचालन के दौरान नमक में वाष्प को सोखने के लिए अच्छी तरह से अनुकूल प्रतीत होती हैं। हालाँकि, EDX का उपयोग करके इन सतहों का मौलिक विश्लेषण बोहेमाइट की सतह पर मैग्नीशियम और सल्फर की ट्रेस मात्रा का पता लगा सकता है, जो एल्यूमिना सतह के मामले में पता नहीं चलता है।
नमूने के एटीआर-एफटीआईआर ने पुष्टि की कि तत्व मैग्नीशियम सल्फेट था (चित्र 2बी देखें)। स्पेक्ट्रम 610-680 और 1080-1130 सेमी-1 पर विशिष्ट सल्फेट आयन चोटियों और 1600-1700 सेमी-1 और 3200-3800 सेमी-1 पर विशिष्ट जाली पानी चोटियों को दर्शाता है (चित्र 2ए, सी देखें)। मैग्नीशियम आयनों की उपस्थिति स्पेक्ट्रम को लगभग नहीं बदलती है54।
(क) बोहेमाइट लेपित MgSO4 एल्युमिनियम प्लेट का EDX, (ख) बोहेमाइट और MgSO4 कोटिंग्स के एटीआर-एफटीआईआर स्पेक्ट्रा, (ग) शुद्ध MgSO4 के एटीआर-एफटीआईआर स्पेक्ट्रा।
टीजीए द्वारा अधिशोषण दक्षता बनाए रखने की पुष्टि की गई। चित्र 3बी में लगभग 60 डिग्री सेल्सियस का विशोषण शिखर दिखाया गया है। यह शिखर शुद्ध नमक के टीजीए में देखे गए दो शिखरों के तापमान के अनुरूप नहीं है (चित्र 3ए)। विशोषण-विशोषण चक्र की पुनरावृत्ति का मूल्यांकन किया गया, और नमूनों को आर्द्र वातावरण में रखने के बाद भी वही वक्र देखा गया (चित्र 3सी)। विशोषण के दूसरे चरण में देखे गए अंतर बहते वातावरण में निर्जलीकरण का परिणाम हो सकते हैं, क्योंकि इससे अक्सर अधूरा निर्जलीकरण होता है। ये मान पहले निर्जलीकरण में लगभग 17.9 ग्राम/मी2 और दूसरे निर्जलीकरण में 10.3 ग्राम/मी2 के अनुरूप हैं।
बोहेमाइट और MgSO4 के टीजीए विश्लेषण की तुलना: शुद्ध MgSO4 (ए), मिश्रण (बी) और पुनर्जलीकरण के बाद (सी) का टीजीए विश्लेषण।
कैल्शियम क्लोराइड को सोखने वाले पदार्थ के रूप में इस्तेमाल करके भी यही तरीका अपनाया गया। परिणाम चित्र 4 में प्रस्तुत किए गए हैं। सतह के दृश्य निरीक्षण से धातु की चमक में मामूली बदलाव का पता चला। फर मुश्किल से दिखाई देता है। SEM ने सतह पर समान रूप से वितरित छोटे क्रिस्टल की उपस्थिति की पुष्टि की। हालाँकि, TGA ने 150°C से नीचे कोई निर्जलीकरण नहीं दिखाया। यह इस तथ्य के कारण हो सकता है कि TGA द्वारा पता लगाने के लिए सब्सट्रेट के कुल द्रव्यमान की तुलना में नमक का अनुपात बहुत कम है।
एनोडाइजिंग विधि द्वारा कॉपर सल्फेट कोटिंग के सतह उपचार के परिणाम चित्र 5 में दिखाए गए हैं। इस मामले में, Al ऑक्साइड संरचना में CuSO4 का अपेक्षित समावेश नहीं हुआ। इसके बजाय, ढीली सुइयां देखी जाती हैं क्योंकि वे आमतौर पर कॉपर हाइड्रॉक्साइड Cu(OH)2 के लिए उपयोग की जाती हैं जिसका उपयोग विशिष्ट फ़िरोज़ा रंगों के साथ किया जाता है।
एनोडाइज्ड सतह उपचार का परीक्षण स्ट्रोंटियम क्लोराइड के साथ संयोजन में भी किया गया था। परिणामों ने असमान कवरेज दिखाया (चित्र 6a देखें)। यह निर्धारित करने के लिए कि क्या नमक ने पूरी सतह को कवर किया है, एक EDX विश्लेषण किया गया था। ग्रे क्षेत्र (चित्र 6b में बिंदु 1) में एक बिंदु के लिए वक्र थोड़ा स्ट्रोंटियम और बहुत अधिक एल्यूमीनियम दिखाता है। यह मापे गए क्षेत्र में स्ट्रोंटियम की कम सामग्री को इंगित करता है, जो बदले में, स्ट्रोंटियम क्लोराइड के कम कवरेज को इंगित करता है। इसके विपरीत, सफेद क्षेत्रों में स्ट्रोंटियम की उच्च सामग्री और एल्यूमीनियम की कम सामग्री होती है (चित्र 6b में बिंदु 2-6)। सफेद क्षेत्र के EDX विश्लेषण में गहरे रंग के बिंदु (चित्र 6b में बिंदु 2 और 4), क्लोरीन में कम और सल्फर में उच्च दिखाई देते हैं। यह स्ट्रोंटियम सल्फेट के गठन का संकेत दे सकता है। चमकीले बिंदु उच्च क्लोरीन सामग्री और कम सल्फर सामग्री (चित्र 6b में बिंदु 3, 5 और 6) को दर्शाते हैं। इसे इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि सफेद कोटिंग का मुख्य भाग अपेक्षित स्ट्रोंटियम क्लोराइड से बना है। नमूने के टीजीए ने शुद्ध स्ट्रोंटियम क्लोराइड (चित्र 6सी) के विशिष्ट तापमान पर एक शिखर के साथ विश्लेषण की व्याख्या की पुष्टि की। धातु समर्थन के द्रव्यमान की तुलना में नमक के एक छोटे से अंश द्वारा उनके छोटे मूल्य को उचित ठहराया जा सकता है। प्रयोगों में निर्धारित विशोषण द्रव्यमान 150 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर अधिशोषक के प्रति इकाई क्षेत्र से निकलने वाली 7.3 ग्राम/मी2 की मात्रा के अनुरूप है।
एलोक्सल-उपचारित जिंक सल्फेट कोटिंग्स का भी परीक्षण किया गया। मैक्रोस्कोपिक रूप से, कोटिंग एक बहुत पतली और एकसमान परत है (चित्र 7ए)। हालांकि, एसईएम ने खाली क्षेत्रों द्वारा अलग किए गए छोटे क्रिस्टल से ढके एक सतह क्षेत्र का खुलासा किया (चित्र 7बी)। कोटिंग और सब्सट्रेट के टीजीए की तुलना शुद्ध नमक (चित्र 7सी) से की गई। शुद्ध नमक में 59.1 डिग्री सेल्सियस पर एक असममित शिखर होता है। लेपित एल्यूमीनियम ने 55.5 डिग्री सेल्सियस और 61.3 डिग्री सेल्सियस पर दो छोटे शिखर दिखाए, जो जिंक सल्फेट हाइड्रेट की उपस्थिति का संकेत देते हैं। प्रयोग में सामने आया द्रव्यमान अंतर 150 डिग्री सेल्सियस के निर्जलीकरण तापमान पर 10.9 ग्राम/मी2 के अनुरूप है।
पिछले आवेदन53 की तरह, हाइड्रोक्सीएथिल सेलुलोज का उपयोग सोरबेंट कोटिंग के आसंजन और स्थिरता को बेहतर बनाने के लिए बाइंडर के रूप में किया गया था। सामग्री की अनुकूलता और सोखने के प्रदर्शन पर प्रभाव का मूल्यांकन TGA द्वारा किया गया था। विश्लेषण कुल द्रव्यमान के संबंध में किया जाता है, यानी नमूने में कोटिंग सब्सट्रेट के रूप में उपयोग की जाने वाली धातु की प्लेट शामिल होती है। आसंजन का परीक्षण ISO2409 विनिर्देश में परिभाषित क्रॉस नॉच परीक्षण पर आधारित परीक्षण द्वारा किया जाता है (विनिर्देश की मोटाई और चौड़ाई के आधार पर नॉच पृथक्करण विनिर्देश को पूरा नहीं कर सकता है)।
कैल्शियम क्लोराइड (CaCl2) के साथ पैनलों को कोटिंग करने (चित्र 8 ए देखें) के परिणामस्वरूप असमान वितरण हुआ, जो अनुप्रस्थ पायदान परीक्षण के लिए उपयोग किए गए शुद्ध एल्यूमीनियम कोटिंग में नहीं देखा गया था। शुद्ध CaCl2 के परिणामों की तुलना में, टीजीए (चित्र 8 बी) क्रमशः 40 और 20 डिग्री सेल्सियस के निचले तापमान की ओर स्थानांतरित दो विशिष्ट चोटियों को दर्शाता है। क्रॉस-सेक्शन परीक्षण एक उद्देश्य तुलना की अनुमति नहीं देता है क्योंकि शुद्ध CaCl2 नमूना (चित्र 8 सी में दाईं ओर का नमूना) एक पाउडर अवक्षेप है, जो सबसे ऊपरी कणों को हटा देता है। एचईसी परिणामों ने संतोषजनक आसंजन के साथ एक बहुत पतली और समान कोटिंग दिखाई। चित्र 8 बी में दिखाया गया द्रव्यमान अंतर 150 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एडसोर्बर के प्रति इकाई क्षेत्र में 51.3 ग्राम / एम 2 से मेल खाता है।
मैग्नीशियम सल्फेट (MgSO4) के साथ आसंजन और एकरूपता के संदर्भ में सकारात्मक परिणाम भी प्राप्त हुए (चित्र 9 देखें)। कोटिंग की विशोषण प्रक्रिया के विश्लेषण ने लगभग 60 डिग्री सेल्सियस के एक शिखर की उपस्थिति दिखाई। यह तापमान शुद्ध लवणों के निर्जलीकरण में देखे जाने वाले मुख्य विशोषण चरण से मेल खाता है, जो 44 डिग्री सेल्सियस पर एक और चरण का प्रतिनिधित्व करता है। यह हेक्साहाइड्रेट से पेंटाहाइड्रेट में संक्रमण से मेल खाता है और बाइंडरों के साथ कोटिंग्स के मामले में नहीं देखा जाता है। क्रॉस सेक्शन परीक्षण शुद्ध नमक का उपयोग करके बनाई गई कोटिंग्स की तुलना में बेहतर वितरण और आसंजन दिखाते हैं। TGA-DTC में देखा गया द्रव्यमान अंतर 150 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर सोखने वाले के प्रति इकाई क्षेत्र में 18.4 ग्राम/मी2 के अनुरूप है।
सतह की अनियमितताओं के कारण, स्ट्रोंटियम क्लोराइड (SrCl2) के पंखों पर असमान कोटिंग होती है (चित्र 10a)। हालांकि, अनुप्रस्थ पायदान परीक्षण के परिणामों ने काफी बेहतर आसंजन के साथ समान वितरण दिखाया (चित्र 10c)। TGA विश्लेषण ने वजन में बहुत कम अंतर दिखाया, जो धातु सब्सट्रेट की तुलना में कम नमक सामग्री के कारण होना चाहिए। हालांकि, वक्र पर चरण निर्जलीकरण प्रक्रिया की उपस्थिति दिखाते हैं, हालांकि शिखर शुद्ध नमक की विशेषता बताते समय प्राप्त तापमान से जुड़ा हुआ है। चित्र 10b में देखे गए 110°C और 70.2°C के शिखर शुद्ध नमक का विश्लेषण करते समय भी पाए गए। हालांकि, 50°C पर शुद्ध नमक में देखा गया मुख्य निर्जलीकरण चरण बाइंडर का उपयोग करके वक्रों में परिलक्षित नहीं हुआ। इसके विपरीत, बाइंडर मिश्रण ने 20.2°C और 94.1°C पर दो शिखर दिखाए, जिन्हें शुद्ध नमक के लिए मापा नहीं गया था (चित्र 10b)। 150 °C के तापमान पर, अवलोकित द्रव्यमान अंतर अधिशोषक के प्रति इकाई क्षेत्र में 7.2 g/m2 के अनुरूप है।
एचईसी और जिंक सल्फेट (ZnSO4) के संयोजन ने स्वीकार्य परिणाम नहीं दिए (चित्र 11)। लेपित धातु के टीजीए विश्लेषण ने किसी भी निर्जलीकरण प्रक्रिया को प्रकट नहीं किया। हालाँकि कोटिंग के वितरण और आसंजन में सुधार हुआ है, लेकिन इसके गुण अभी भी इष्टतम से बहुत दूर हैं।
धातु के रेशों पर एक पतली और एकसमान परत चढ़ाने का सबसे सरल तरीका गीला संसेचन (चित्र 12a) है, जिसमें लक्ष्य नमक की तैयारी और जलीय घोल के साथ धातु के रेशों का संसेचन शामिल है।
गीले संसेचन की तैयारी करते समय, दो मुख्य समस्याओं का सामना करना पड़ता है। एक ओर, खारे घोल का पृष्ठ तनाव तरल को छिद्रपूर्ण संरचना में सही ढंग से समाहित होने से रोकता है। बाहरी सतह पर क्रिस्टलीकरण (चित्र 12डी) और संरचना के अंदर फंसे हवा के बुलबुले (चित्र 12सी) को केवल सतह तनाव को कम करके और आसुत जल से नमूने को पहले से गीला करके ही कम किया जा सकता है। संरचना के भीतर हवा को खाली करके या संरचना में घोल प्रवाह बनाकर नमूने में जबरन विघटन संरचना के पूर्ण भरने को सुनिश्चित करने के अन्य प्रभावी तरीके हैं।
तैयारी के दौरान सामने आई दूसरी समस्या नमक के हिस्से से फिल्म को हटाना था (चित्र 12बी देखें)। इस घटना की विशेषता विघटन सतह पर एक सूखी कोटिंग का निर्माण है, जो संवहनीय रूप से प्रेरित सुखाने को रोकती है और प्रसार प्रेरित प्रक्रिया शुरू करती है। दूसरा तंत्र पहले की तुलना में बहुत धीमा है। नतीजतन, उचित सुखाने के समय के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है, जिससे नमूने के अंदर बुलबुले बनने का जोखिम बढ़ जाता है। इस समस्या का समाधान क्रिस्टलीकरण की एक वैकल्पिक विधि को शुरू करके किया जाता है जो सांद्रता परिवर्तन (वाष्पीकरण) पर आधारित नहीं है, बल्कि तापमान परिवर्तन पर आधारित है (जैसा कि चित्र 13 में MgSO4 के उदाहरण में है)।
MgSO4 का उपयोग करके ठोस और तरल चरणों के शीतलन और पृथक्करण के दौरान क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व।
इस विधि का उपयोग करके कमरे के तापमान (HT) पर या उससे ऊपर संतृप्त नमक समाधान तैयार किया जा सकता है। पहले मामले में, तापमान को कमरे के तापमान से नीचे लाकर क्रिस्टलीकरण को मजबूर किया गया था। दूसरे मामले में, क्रिस्टलीकरण तब हुआ जब नमूने को कमरे के तापमान (RT) तक ठंडा किया गया। परिणाम क्रिस्टल (B) और घुले हुए (A) का मिश्रण है, जिसका तरल भाग संपीड़ित हवा द्वारा हटा दिया जाता है। यह दृष्टिकोण न केवल इन हाइड्रेट्स पर एक फिल्म के गठन से बचाता है, बल्कि अन्य कंपोजिट की तैयारी के लिए आवश्यक समय को भी कम करता है। हालांकि, संपीड़ित हवा द्वारा तरल को हटाने से नमक का अतिरिक्त क्रिस्टलीकरण होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक मोटी कोटिंग होती है।
धातु की सतहों को कोट करने के लिए इस्तेमाल की जा सकने वाली एक अन्य विधि में रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से लक्ष्य लवणों का प्रत्यक्ष उत्पादन शामिल है। पंखों और ट्यूबों की धातु की सतहों पर एसिड की प्रतिक्रिया से बने लेपित हीट एक्सचेंजर्स के कई फायदे हैं, जैसा कि हमारे पिछले अध्ययन में बताया गया है। इस विधि को फाइबर पर लागू करने से प्रतिक्रिया के दौरान गैसों के निर्माण के कारण बहुत खराब परिणाम मिले। हाइड्रोजन गैस के बुलबुले का दबाव जांच के अंदर बनता है और उत्पाद के बाहर निकलने पर बदल जाता है (चित्र 14 ए)।
कोटिंग की मोटाई और वितरण को बेहतर ढंग से नियंत्रित करने के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से कोटिंग को संशोधित किया गया है। इस विधि में नमूने के माध्यम से एक एसिड मिस्ट स्ट्रीम को पारित करना शामिल है (चित्र 14 बी)। यह सब्सट्रेट धातु के साथ प्रतिक्रिया द्वारा एक समान कोटिंग के परिणामस्वरूप होने की उम्मीद है। परिणाम संतोषजनक थे, लेकिन प्रक्रिया इतनी धीमी थी कि इसे एक प्रभावी विधि नहीं माना जा सकता (चित्र 14 सी)। स्थानीयकृत हीटिंग द्वारा कम प्रतिक्रिया समय प्राप्त किया जा सकता है।
उपरोक्त विधियों के नुकसानों को दूर करने के लिए, चिपकने वाले पदार्थों के उपयोग पर आधारित एक कोटिंग विधि का अध्ययन किया गया है। पिछले अनुभाग में प्रस्तुत परिणामों के आधार पर HEC का चयन किया गया था। सभी नमूने 3% वजन पर तैयार किए गए थे। बाइंडर को नमक के साथ मिलाया जाता है। रेशों को पसलियों के लिए उसी प्रक्रिया के अनुसार पूर्व-उपचारित किया गया था, यानी 15 मिनट के भीतर 50% मात्रा में भिगोया गया। सल्फ्यूरिक एसिड, फिर 20 सेकंड के लिए सोडियम हाइड्रॉक्साइड में भिगोया गया, आसुत जल में धोया गया और अंत में 30 मिनट के लिए आसुत जल में भिगोया गया। इस मामले में, संसेचन से पहले एक अतिरिक्त कदम जोड़ा गया था। नमूने को थोड़े समय के लिए एक तनु लक्ष्य नमक के घोल में डुबोएं और लगभग 60 डिग्री सेल्सियस पर सुखाएं। प्रक्रिया को धातु की सतह को संशोधित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो अंतिम चरण में कोटिंग के वितरण में सुधार करने वाले न्यूक्लियेशन साइट्स का निर्माण करती है। रेशेदार संरचना में एक तरफ जहां फिलामेंट पतले और कसकर पैक होते हैं, और विपरीत तरफ जहां फिलामेंट मोटे और कम वितरित होते हैं। यह 52 विनिर्माण प्रक्रियाओं का परिणाम है।
कैल्शियम क्लोराइड (CaCl2) के परिणामों को सारणी 1 में चित्रों के साथ संक्षेपित और चित्रित किया गया है। टीका लगाने के बाद अच्छा कवरेज। यहां तक ​​कि सतह पर कोई दृश्यमान क्रिस्टल नहीं होने वाले स्ट्रैंड में भी धातु प्रतिबिंब कम हो गए थे, जो फिनिश में बदलाव का संकेत देते हैं। हालांकि, जब नमूनों को CaCl2 और HEC के जलीय मिश्रण के साथ लगाया गया और लगभग 60 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर सुखाया गया, तो संरचनाओं के चौराहे पर कोटिंग्स केंद्रित हो गईं। यह घोल के पृष्ठ तनाव के कारण होने वाला प्रभाव है। भिगोने के बाद, तरल अपने पृष्ठ तनाव के कारण नमूने के अंदर रहता है। मूल रूप से यह संरचनाओं के चौराहे पर होता है। नमूने के सबसे अच्छे हिस्से में नमक से भरे कई छेद हैं। कोटिंग के बाद वजन 0.06 ग्राम/सेमी3 बढ़ गया।
मैग्नीशियम सल्फेट (MgSO4) के साथ कोटिंग करने से प्रति इकाई आयतन में अधिक नमक बनता है (तालिका 2)। इस मामले में, मापी गई वृद्धि 0.09 ग्राम/सेमी3 है। सीडिंग प्रक्रिया के परिणामस्वरूप व्यापक नमूना कवरेज हुआ। कोटिंग प्रक्रिया के बाद, नमक नमूने के पतले हिस्से के बड़े क्षेत्रों को अवरुद्ध कर देता है। इसके अलावा, मैट के कुछ क्षेत्र अवरुद्ध हो जाते हैं, लेकिन कुछ छिद्र बरकरार रहते हैं। इस मामले में, संरचनाओं के चौराहे पर नमक का निर्माण आसानी से देखा जा सकता है, जिससे पुष्टि होती है कि कोटिंग प्रक्रिया मुख्य रूप से तरल के सतही तनाव के कारण होती है, न कि नमक और धातु सब्सट्रेट के बीच की बातचीत के कारण।
स्ट्रोंटियम क्लोराइड (SrCl2) और HEC के संयोजन के परिणामों ने पिछले उदाहरणों (तालिका 3) के समान गुण दिखाए। इस मामले में, नमूने का पतला पक्ष लगभग पूरी तरह से ढका हुआ है। केवल व्यक्तिगत छिद्र दिखाई देते हैं, जो नमूने से भाप निकलने के परिणामस्वरूप सुखाने के दौरान बनते हैं। मैट पक्ष पर देखा गया पैटर्न पिछले मामले के समान ही है, क्षेत्र नमक से अवरुद्ध है और फाइबर पूरी तरह से ढके नहीं हैं।
हीट एक्सचेंजर के थर्मल प्रदर्शन पर रेशेदार संरचना के सकारात्मक प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए, लेपित रेशेदार संरचना की प्रभावी तापीय चालकता निर्धारित की गई और शुद्ध कोटिंग सामग्री के साथ तुलना की गई। ज्ञात तापीय चालकता वाली संदर्भ सामग्री का उपयोग करके चित्र 15a में दिखाए गए फ्लैट पैनल डिवाइस का उपयोग करके ASTM D 5470-2017 के अनुसार तापीय चालकता को मापा गया। अन्य क्षणिक माप विधियों की तुलना में, यह सिद्धांत वर्तमान अध्ययन में उपयोग की जाने वाली झरझरा सामग्री के लिए फायदेमंद है, क्योंकि माप स्थिर अवस्था में और पर्याप्त नमूना आकार (आधार क्षेत्र 30 × 30 मिमी 2, ऊंचाई लगभग 15 मिमी) के साथ किए जाते हैं। शुद्ध कोटिंग सामग्री (संदर्भ) और लेपित फाइबर संरचना के नमूने फाइबर की दिशा में और फाइबर की दिशा के लंबवत माप के लिए अनिसोट्रोपिक तापीय चालकता के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए तैयार किए गए थे। नमूने की तैयारी के कारण सतह खुरदरापन के प्रभाव को कम करने के लिए नमूनों को सतह (P320 ग्रिट) पर पीस दिया गया था, जो नमूने के भीतर संरचना को प्रतिबिंबित नहीं करता है।