Mèsi paske ou te vizite Nature.com. Vèsyon navigatè w ap itilize a gen yon sipò CSS limite. Pou pi bon eksperyans lan, nou rekòmande pou w itilize yon navigatè ki ajou (oswa dezaktive Mòd Konpatibilite nan Internet Explorer). Antretan, pou asire sipò kontinyèl, nou pral rann sit la san estil ak JavaScript.
Pati nan mache sistèm refrijerasyon adsorption ak ponp chalè yo toujou relativman piti konpare ak sistèm konpresè tradisyonèl yo. Malgre gwo avantaj pou itilize chalè bon mache (olye travay elektrik ki koute chè), aplikasyon sistèm ki baze sou prensip adsorption yo toujou limite a kèk aplikasyon espesifik. Dezavantaj prensipal ki bezwen elimine a se diminisyon nan puisans espesifik akòz konduktivite tèmik ki ba ak estabilite adsorban an ki ba. Sistèm refrijerasyon adsorption komèsyal ki pi avanse yo baze sou adsorbè ki baze sou echanjeur chalè plak ki kouvri pou optimize kapasite refwadisman. Rezilta yo byen koni ke diminye epesè kouch la mennen nan yon diminisyon nan enpedans transfè mas la, epi ogmante rapò sifas ak volim estrikti kondiktif yo ogmante puisans san konpwomèt efikasite. Fib metal yo itilize nan travay sa a ka bay yon sifas espesifik nan seri 2500-50,000 m2/m3. Twa metòd pou jwenn kouch trè mens men ki estab nan idrat sèl sou sifas metal, ki gen ladan fib metal, pou pwodiksyon kouch demontre pou premye fwa yon echanjeur chalè dansite pouvwa segondè. Yo chwazi tretman sifas ki baze sou anodize aliminyòm pou kreye yon lyezon ki pi solid ant kouch la ak substra a. Yo te analize mikwoestrikti sifas ki te rezilta a lè l sèvi avèk mikwoskòp elektwonik optik. Yo te itilize spektroskopi enfrawouj transfòme Fourier ak refleksyon total redwi ak spektroskopi reyon X dispèsyon enèji pou tcheke prezans espès yo vle a nan tès la. Yo te konfime kapasite yo pou fòme idrat pa analiz tèmogravimetrik konbine (TGA)/analiz tèmogravimetrik diferansyèl (DTG). Yo te jwenn yon move kalite plis pase 0.07 g (dlo)/g (konpoze) nan kouch MgSO4 la, ki montre siy dezidratasyon a anviwon 60 °C epi ki ka repwodui apre reidratasyon. Yo te jwenn rezilta pozitif tou avèk SrCl2 ak ZnSO4 ak yon diferans mas anviwon 0.02 g/g anba 100 °C. Yo te chwazi idroksietilselilòz kòm yon aditif pou ogmante estabilite ak adezyon kouch la. Yo te evalye pwopriyete adsorptif pwodwi yo pa TGA-DTG similtane epi yo te karakterize adezyon yo pa yon metòd ki baze sou tès yo dekri nan ISO2409. Konsistans ak adezyon kouch CaCl2 a amelyore anpil pandan y ap kenbe kapasite adsorpsyon li ak yon diferans pwa apeprè 0.1 g/g nan tanperati ki anba 100 °C. Anplis de sa, MgSO4 konsève kapasite pou fòme idrat, ki montre yon diferans mas plis pase 0.04 g/g nan tanperati ki anba 100 °C. Finalman, yo egzamine fib metal ki kouvri yo. Rezilta yo montre ke konduktivite tèmik efektif estrikti fib ki kouvri ak Al2(SO4)3 la ka 4.7 fwa pi wo konpare ak volim Al2(SO4)3 pi a. Yo te egzamine kouch kouch yo etidye yo vizyèlman, epi yo te evalye estrikti entèn lan lè l sèvi avèk yon imaj mikwoskopik nan seksyon kwa yo. Yo te jwenn yon kouch Al2(SO4)3 ak yon epesè apeprè 50 µm, men yo dwe optimize pwosesis jeneral la pou reyalize yon distribisyon ki pi inifòm.
Sistèm adsorpsyon yo te resevwa anpil atansyon pandan kèk dènye deseni yo paske yo bay yon altènatif ki respekte anviwònman an parapò ak ponp chalè konpresyon tradisyonèl yo oswa sistèm refrijerasyon yo. Avèk ogmantasyon estanda konfò ak tanperati mwayèn mondyal yo, sistèm adsorpsyon yo ka diminye depandans sou konbistib fosil nan fiti prè. Anplis de sa, nenpòt amelyorasyon nan refrijerasyon adsorpsyon oswa ponp chalè yo ka transfere nan depo enèji tèmik, ki reprezante yon ogmantasyon adisyonèl nan potansyèl pou itilizasyon efikas enèji prensipal la. Avantaj prensipal ponp chalè adsorpsyon ak sistèm refrijerasyon yo se yo ka opere ak yon mas chalè ki ba. Sa fè yo apwopriye pou sous tanperati ki ba tankou enèji solè oswa chalè dechè. An tèm de aplikasyon depo enèji, adsorpsyon gen avantaj yon dansite enèji ki pi wo ak mwens disipasyon enèji konpare ak depo chalè sansib oswa laten.
Ponp chalè adsorption ak sistèm refrijerasyon yo swiv menm sik termodinamik ak ponp konpresyon vapè yo. Diferans prensipal la se ranplasman konpozan konpresè yo ak adsorbè. Eleman an kapab adsorbe vapè frijidè anba presyon nan tanperati modere, evapore plis frijidè menm lè likid la frèt. Li nesesè pou asire yon refwadisman konstan nan adsorbè a pou elimine entalpi adsorption an (ègzotèm). Adsorbè a rejenerasyon nan tanperati ki wo, sa ki lakòz vapè frijidè a desorbe. Chofaj la dwe kontinye bay entalpi dezorption an (andotèmik). Paske pwosesis adsorption yo karakterize pa chanjman tanperati, yon dansite puisans ki wo mande yon konduktivite tèmik ki wo. Sepandan, yon konduktivite tèmik ki ba se dezavantaj prensipal la nan pifò aplikasyon yo.
Pwoblèm prensipal konduktivite a se ogmante valè mwayèn li pandan y ap kenbe chemen transpò ki bay koule vapè adsorption/desorption yo. De apwòch yo souvan itilize pou reyalize sa: echanjeur chalè konpoze ak echanjeur chalè kouvri. Materyèl konpoze ki pi popilè ak siksè yo se sa yo ki itilize aditif ki baze sou kabòn, sètadi grafit ekspansyon, kabòn aktive, oswa fib kabòn. Oliveira et al. 2 te enpreye poud grafit ekspansyon ak klori kalsyòm pou pwodui yon adsorbeur ak yon kapasite refwadisman espesifik (SCP) ki rive jiska 306 W/kg ak yon koyefisyan pèfòmans (COP) ki rive jiska 0.46. Zajaczkowski et al. 3 te pwopoze yon konbinezon grafit ekspansyon, fib kabòn ak klori kalsyòm ak yon konduktivite total de 15 W/mK. Jian et al4 te teste konpoze ak grafit natirèl ekspansyon trete ak asid silfirik (ENG-TSA) kòm substra nan yon sik refwadisman adsorption de etap. Modèl la te predi COP soti nan 0.215 a 0.285 ak SCP soti nan 161.4 a 260.74 W/kg.
Solisyon ki pi solid la se echanjeur chalè ki kouvri a. Mekanis kouch echanjeur chalè sa yo ka divize an de kategori: sentèz dirèk ak adezif. Metòd ki pi reyisi a se sentèz dirèk, ki enplike fòmasyon materyèl adsorban dirèkteman sou sifas echanjeur chalè yo apati reyaktif ki apwopriye yo. Sotech5 te brevete yon metòd pou sentetize zeolit ​​ki kouvri pou itilize nan yon seri refwadisman ki fabrike pa Fahrenheit GmbH. Schnabel et al6 te teste pèfòmans de zeolit ​​ki kouvri sou asye pur. Sepandan, metòd sa a sèlman fonksyone ak adsorban espesifik, sa ki fè kouch ak adezif yon altènatif enteresan. Lyan yo se sibstans pasif yo chwazi pou sipòte adezyon sorban ak/oswa transfè mas, men yo pa jwe okenn wòl nan amelyorasyon adsorption oswa konduktivite. Freni et al. 7 echanjeur chalè aliminyòm ki kouvri ak zeolit ​​AQSOA-Z02 estabilize ak yon lyan ki baze sou ajil. Calabrese et al.8 te etidye preparasyon kouch zeolit ​​ak lyan polimerik. Ammann et al.9 te pwopoze yon metòd pou prepare kouch zeolit ​​pore soti nan melanj mayetik alkòl polivinilik. Aliminyòm (aliminyòm) yo itilize tou kòm lyan 10 nan adsorbè a. Nan konesans nou, seluloz ak idroksietil seluloz yo sèlman itilize an konbinezon ak adsorban fizik11,12. Pafwa yo pa itilize lakòl la pou penti a, men yo itilize li pou konstwi estrikti 13 la poukont li. Konbinezon matris polimè aljinat ak plizyè idrat sèl fòme estrikti pèl konpoze fleksib ki anpeche flit pandan siye epi bay yon transfè mas adekwa. Ajil tankou bentonit ak atapulgit yo te itilize kòm lyan pou preparasyon konpoze15,16,17. Etilseluloz te itilize pou mikwo-ankapsule klori kalsyòm18 oswa silfid sodyòm19.
Konpozit ki gen yon estrikti metal pore ka divize an echanjeur chalè aditif ak echanjeur chalè kouvri. Avantaj estrikti sa yo se gwo sifas espesifik la. Sa lakòz yon pi gwo sifas kontak ant adsorban an ak metal la san adisyon yon mas inaktif, ki diminye efikasite jeneral sik refrijerasyon an. Lang et al. 20 te amelyore konduktivite jeneral yon adsorban zeolit ​​ak yon estrikti siwo myèl aliminyòm. Gillerminot et al. 21 te amelyore konduktivite tèmik kouch zeolit ​​NaX yo ak kim kwiv ak nikèl. Malgre ke konpoze yo itilize kòm materyèl chanjman faz (PCM), rezilta Li et al. 22 ak Zhao et al. 23 yo enteresan tou pou chimisorption. Yo te konpare pèfòmans grafit elaji ak kim metal epi yo te konkli ke lèt la te pi preferab sèlman si korozyon pa t yon pwoblèm. Palomba et al. te fèk konpare lòt estrikti metal pore24. Van der Pal et al. te etidye sèl metal entegre nan kim 25. Tout egzanp anvan yo koresponn ak kouch dans nan adsorban patikil. Estrikti metal pore yo pratikman pa itilize pou kouvri adsorbè yo, ki se yon solisyon pi optimal. Ou ka jwenn yon egzanp lyezon ak zeolit ​​nan Wittstadt et al. 26 men pa gen okenn tantativ ki te fèt pou mare idrat sèl malgre dansite enèji ki pi wo yo 27.
Kidonk, twa metòd pou prepare kouch adsorban pral eksplore nan atik sa a: (1) kouch lyan, (2) reyaksyon dirèk, ak (3) tretman sifas. Idroksietilselilòz te lyan yo te chwazi nan travay sa a akòz estabilite yo te rapòte deja ak bon adezyon kouch an konbinezon ak adsorban fizik. Metòd sa a te premye envestige pou kouch plat epi pita aplike nan estrikti fib metalik. Anvan sa, yo te rapòte yon analiz preliminè sou posibilite reyaksyon chimik ak fòmasyon kouch adsorban. Eksperyans anvan yo kounye a ap transfere nan kouch estrikti fib metalik. Tretman sifas yo chwazi pou travay sa a se yon metòd ki baze sou anodize aliminyòm. Anodizasyon aliminyòm te konbine avèk siksè ak sèl metalik pou rezon estetik29. Nan ka sa yo, yo ka jwenn kouch ki trè estab ak rezistan a korozyon. Sepandan, yo pa ka fè okenn pwosesis adsorption oswa desorption. Atik sa a prezante yon varyant nan apwòch sa a ki pèmèt mas la dwe deplase lè l sèvi avèk pwopriyete adezif pwosesis orijinal la. Nan limit konesans nou, okenn nan metòd ki dekri isit la pa te etidye anvan. Yo reprezante yon nouvo teknoloji trè enteresan paske yo pèmèt fòmasyon kouch adsorban idrate, ki gen yon kantite avantaj sou adsorban fizik yo etidye souvan.
Plak aliminyòm yo te itilize kòm substrat pou eksperyans sa yo, men ALINVEST Břidličná, Repiblik Tchèk, te founi yo. Yo genyen 98.11% aliminyòm, 1.3622% fè, 0.3618% Manganèz ak tras kwiv, mayezyòm, silikon, Titàn, zenk, chromium ak nikèl.
Materyèl yo chwazi pou fabrike konpoze yo chwazi dapre pwopriyete termodinamik yo, sètadi, selon kantite dlo yo ka adsorbe/desorbe nan tanperati ki anba 120°C.
Silfat mayezyòm (MgSO4) se youn nan sèl idrate ki pi enteresan e ki pi etidye30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41. Yo mezire pwopriyete tèmodinamik yo sistematikman e yo jwenn yo apwopriye pou aplikasyon nan domèn refrijerasyon adsorption, ponp chalè ak depo enèji. Yo te itilize silfat mayezyòm sèk CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Almay).
Klori kalsyòm (CaCl2) (H319) se yon lòt sèl byen etidye paske idrat li gen pwopriyete termodinamik enteresan41,42,43,44. Klori kalsyòm egzaidrat CAS-No. 7774-34-7 97% itilize (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, Almay).
Silfat zenk (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) ak idrat li yo gen pwopriyete termodinamik ki apwopriye pou pwosesis adsorpsyon nan tanperati ki ba45,46. Yo te itilize eptaidrat silfat zenk CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Almay).
Klori stronsyòm (SrCl2) (H318) genyen pwopriyete termodinamik enteresan tou4,45,47 byenke li souvan konbine avèk amonyak nan ponp chalè adsorption oswa rechèch sou depo enèji. Yo te itilize klori stronsyòm egzaidrat CAS-Nr.10.476-85-4 99.0–102.0% (Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, USA) pou sentèz la.
Silfat kuiv (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) pa pami idrat yo jwenn souvan nan literati pwofesyonèl la, byenke pwopriyete tèmodinamik li yo enteresan pou aplikasyon ki ba tanperati48,49. Yo te itilize silfat kuiv CAS-Nr.7758-99-8 99% (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) pou sentèz la.
Klori mayezyòm (MgCl2) se youn nan sèl idrate ki fèk resevwa plis atansyon nan domèn depo enèji tèmik50,51. Yo te itilize klori mayezyòm egzaidrat CAS-Nr.7791-18-6 pi bon kalite famasetik (Applichem GmbH., Darmstadt, Almay) pou eksperyans yo.
Jan nou te mansyone pi wo a, nou te chwazi idroksietil seluloz poutèt rezilta pozitif li te jwenn nan aplikasyon menm jan an. Materyèl nou itilize nan sentèz nou an se idroksietil seluloz CAS-Nr 9004-62-0 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, Etazini).
Fib metal yo fèt ak fil kout ki lye ansanm pa konpresyon ak sinterizasyon, yon pwosesis yo rele ekstraksyon fonn nan krisòl (CME)52. Sa vle di ke konduktivite tèmik yo pa depann sèlman de konduktivite an mas metal yo itilize nan fabrikasyon an ak porositë estrikti final la, men tou de kalite lyezon ki genyen ant fil yo. Fib yo pa izotropik epi yo gen tandans distribye nan yon sèten direksyon pandan pwodiksyon an, sa ki fè konduktivite tèmik nan direksyon transvèsal la pi ba anpil.
Yo te envestige pwopriyete absòpsyon dlo yo lè l sèvi avèk analiz termogravimetrik similtane (TGA)/analiz termogravimetrik diferansyèl (DTG) nan yon pake vakyòm (Netzsch TG 209 F1 Libra). Mezi yo te fèt nan yon atmosfè nitwojèn k ap koule nan yon vitès koule 10 ml/min ak yon seri tanperati ant 25 ak 150°C nan kribib oksid aliminyòm. Vitès chofaj la te 1 °C/min, pwa echantiyon an te varye ant 10 ak 20 mg, rezolisyon an te 0.1 μg. Nan travay sa a, li enpòtan pou note ke diferans mas pou chak inite sifas gen yon gwo ensètitid. Echantiyon yo itilize nan TGA-DTG yo trè piti epi yo koupe iregilyèman, sa ki fè detèminasyon sifas yo pa egzak. Valè sa yo ka sèlman ekstrapole nan yon zòn ki pi gwo si yo pran an kont gwo devyasyon yo.
Yo te pran spèk ATR-FTIR (Attenuation Total Reflection Fourier Transformed infrared) sou yon spèktromèt Bruker Vertex 80 v FTIR (Bruker Optik GmbH, Leipzig, Almay) lè l sèvi avèk yon akseswa platinum ATR (Bruker Optik GmbH, Almay). Yo te mezire spèk kristal dyaman sèk pi yo dirèkteman nan vid anvan yo te itilize echantiyon yo kòm yon background pou mezi eksperimantal yo. Yo te mezire echantiyon yo nan vid lè l sèvi avèk yon rezolisyon spèktral 2 cm-1 ak yon mwayèn eskanè 32. Nimewo vag yo varye ant 8000 ak 500 cm-1. Yo te fè analiz spèktral la lè l sèvi avèk pwogram OPUS la.
Yo te fè analiz SEM la avèk yon DSM 982 Gemini ki soti nan Zeiss nan vòltaj akselerasyon 2 ak 5 kV. Yo te fè spektroskopi reyon X dispèsyon enèji (EDX) la avèk yon Thermo Fischer System 7 avèk yon detektè drift silikon refwadi pa Peltier (SSD).
Preparasyon plak metal yo te fèt dapre pwosedi ki sanble ak sa ki dekri nan 53. Premyèman, plonje plak la nan 50% asid silfirik. 15 minit. Apre sa, yo te mete yo nan yon solisyon idroksid sodyòm 1 M pou apeprè 10 segonn. Lè sa a, echantiyon yo te lave ak yon gwo kantite dlo distile, epi tranpe nan dlo distile pandan 30 minit. Apre tretman sifas preliminè, echantiyon yo te plonje nan yon solisyon 3% satire. HEC ak sèl sib. Finalman, retire yo epi seche yo a 60°C.
Metòd anodizasyon an amelyore epi ranfòse kouch oksid natirèl la sou metal pasif la. Panno aliminyòm yo te anodize ak asid silfirik nan yon eta ki te redi epi answit sele nan dlo cho. Anodizasyon an te swiv pa yon premye grave ak 1 mol/l NaOH (600 s) ki te swiv pa netralizasyon nan 1 mol/l HNO3 (60 s). Solisyon elektwolit la se yon melanj de 2.3 M H2SO4, 0.01 M Al2(SO4)3, ak 1 M MgSO4 + 7H2O. Anodizasyon an te fèt nan (40 ± 1)°C, 30 mA/cm2 pandan 1200 segonn. Pwosesis sele a te fèt nan divès solisyon sèl jan sa dekri nan materyèl yo (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2). Echantiyon an te bouyi ladan l pandan 1800 segonn.
Yo te envestige twa metòd diferan pou pwodui konpoze: kouch adezif, reyaksyon dirèk, ak tretman sifas. Yo analize epi diskite avantaj ak dezavantaj chak metòd antrènman yon fason sistematik. Yo te itilize obsèvasyon dirèk, nanoimajri, ak analiz chimik/eleman pou evalye rezilta yo.
Yo te chwazi anodizasyon kòm yon metòd tretman sifas konvèsyon pou ogmante adezyon idrat sèl yo. Tretman sifas sa a kreye yon estrikti pore nan aliminyòm (aliminyòm) dirèkteman sou sifas aliminyòm nan. Tradisyonèlman, metòd sa a konsiste de de etap: premye etap la kreye yon estrikti pore nan oksid aliminyòm, epi dezyèm etap la kreye yon kouch idroksid aliminyòm ki fèmen porositë yo. Men de metòd pou bloke sèl san bloke aksè nan faz gaz la. Premye a konsiste de yon sistèm siwo myèl ki itilize ti tib oksid aliminyòm (Al2O3) yo jwenn nan premye etap la pou kenbe kristal adsorban yo epi ogmante adezyon li sou sifas metal yo. Siwo myèl ki kapab lakòz yo gen yon dyamèt anviwon 50 nm ak yon longè 200 nm (Fig. 1a). Jan yo te mansyone pi bonè, kavite sa yo anjeneral fèmen nan yon dezyèm etap ak yon kouch mens boehmit Al2O(OH)2 sipòte pa pwosesis ebulisyon tib aliminyòm nan. Nan dezyèm metòd la, pwosesis sele sa a modifye yon fason pou kristal sèl yo kaptire nan yon kouch boehmit (Al2O(OH)) ki kouvri inifòmman, ki pa itilize pou sele nan ka sa a. Dezyèm etap la fèt nan yon solisyon satire nan sèl korespondan an. Modèl ki dekri yo gen gwosè nan seri 50-100 nm epi yo sanble ak gout ki gaye (Fig. 1b). Sifas ki jwenn kòm rezilta pwosesis sele a gen yon estrikti espasyal pwononse ak yon zòn kontak ogmante. Modèl sifas sa a, ansanm ak anpil konfigirasyon lyezon yo, ideyal pou pote ak kenbe kristal sèl. Tou de estrikti ki dekri yo sanble vrèman pore epi yo gen ti kavite ki sanble byen adapte pou kenbe idrat sèl ak absòbe vapè nan sèl la pandan operasyon adsorber la. Sepandan, analiz elemantè sifas sa yo lè l sèvi avèk EDX ka detekte tras mayezyòm ak souf sou sifas boehmit la, ki pa detekte nan ka yon sifas aliminyòm.
ATR-FTIR echantiyon an te konfime ke eleman an se te silfat mayezyòm (gade Figi 2b). Espèk la montre pik iyon silfat karakteristik nan 610–680 ak 1080–1130 cm–1 ak pik dlo rezo karakteristik nan 1600–1700 cm–1 ak 3200–3800 cm–1 (gade Fig. 2a, c). Prezans iyon mayezyòm yo prèske pa chanje espèk la54.
(a) EDX yon plak aliminyòm MgSO4 kouvri ak boehmit, (b) Espèk ATR-FTIR kouch boehmit ak MgSO4, (c) Espèk ATR-FTIR MgSO4 pi.
Yo te konfime ke efikasite adsorpsyon an te kenbe pa TGA. Figi 3b a montre yon pik desòpsyon apeprè 60°C. Pik sa a pa koresponn ak tanperati de pik yo obsève nan TGA sèl pi a (Figi 3a). Yo te evalye repetabilite sik adsorpsyon-desòpsyon an, epi yo te obsève menm koub la apre yo te fin mete echantiyon yo nan yon atmosfè imid (Figi 3c). Diferans yo obsève nan dezyèm etap desòpsyon an ka rezilta dezidratasyon nan yon atmosfè k ap koule, paske sa souvan mennen nan dezidratasyon enkonplè. Valè sa yo koresponn ak apeprè 17.9 g/m2 nan premye dezidratasyon an ak 10.3 g/m2 nan dezyèm dezidratasyon an.
Konparezon analiz TGA boehmit ak MgSO4: analiz TGA MgSO4 pi (a), melanj (b) ak apre reidratasyon (c).
Yo te aplike menm metòd la avèk klori kalsyòm kòm adsorban. Rezilta yo prezante nan Figi 4. Enspeksyon vizyèl sifas la te revele ti chanjman nan ekla metalik la. Fouri a apèn vizib. SEM te konfime prezans ti kristal distribye respire sou sifas la. Sepandan, TGA pa t montre okenn dezidratasyon anba 150°C. Sa ka akòz lefèt ke pwopòsyon sèl la twò piti konpare ak mas total substra a pou deteksyon pa TGA.
Rezilta tretman sifas kouch silfat kwiv la pa metòd anodize a montre nan figi 5. Nan ka sa a, enkòporasyon CuSO4 jan yo te prevwa a nan estrikti oksid Al la pa t rive. Okontrè, yo obsève zegwi ki lach paske yo souvan itilize pou idroksid kwiv Cu(OH)2 ki itilize ak koloran turkwaz tipik yo.
Yo te teste tretman sifas anodize a tou an konbinezon avèk klori stronsyòm. Rezilta yo te montre yon kouvèti inegal (gade Figi 6a). Pou detèmine si sèl la te kouvri tout sifas la, yo te fè yon analiz EDX. Koub pou yon pwen nan zòn gri a (pwen 1 nan Fig. 6b) montre yon ti kras stronsyòm ak anpil aliminyòm. Sa endike yon ti kontni stronsyòm nan zòn mezire a, ki, an vire, endike yon ti kouvèti klori stronsyòm. Okontrè, zòn blan yo gen yon gwo kontni stronsyòm ak yon ti kontni aliminyòm (pwen 2-6 nan Fig. 6b). Analiz EDX nan zòn blan an montre pwen ki pi fonse (pwen 2 ak 4 nan Fig. 6b), ki ba nan klò ak anpil nan souf. Sa ka endike fòmasyon silfat stronsyòm. Pwen ki pi klere yo reflete yon gwo kontni klò ak yon ti kontni souf (pwen 3, 5, ak 6 nan Fig. 6b). Sa ka eksplike pa lefèt ke pati prensipal kouch blan an konsiste de klori stronsyòm yo espere a. TGA echantiyon an te konfime entèpretasyon analiz la avèk yon pik nan tanperati karakteristik klori stronsyòm pi a (Fig. 6c). Ti valè yo ka jistifye pa yon ti fraksyon sèl an konparezon ak mas sipò metal la. Mas desòpsyon detèmine nan eksperyans yo koresponn ak kantite 7.3 g/m2 ki degaje pou chak inite sifas adsorber a nan yon tanperati 150°C.
Yo te teste tou kouch silfat zenk trete ak eloxal. Makroskopikman, kouch la se yon kouch trè mens ak inifòm (Fig. 7a). Sepandan, SEM te revele yon sifas ki kouvri ak ti kristal separe pa zòn vid (Fig. 7b). Yo te konpare TGA kouch la ak substra a ak sa ki nan sèl pi (Figi 7c). Sèl pi a gen yon pik asimetrik nan 59.1°C. Aliminyòm ki te kouvri a te montre de ti pik nan 55.5°C ak 61.3°C, sa ki endike prezans idrat silfat zenk. Diferans mas ki te revele nan eksperyans lan koresponn ak 10.9 g/m2 nan yon tanperati dezidratasyon 150°C.
Menm jan ak nan aplikasyon anvan an53, yo te itilize idroksietil seluloz kòm yon lyan pou amelyore adezyon ak estabilite kouch sorban an. Yo te evalye konpatibilite materyèl la ak efè li sou pèfòmans adsorpsyon an pa TGA. Yo te fè analiz la an relasyon ak mas total la, sa vle di echantiyon an gen ladan l yon plak metal ki itilize kòm yon substra kouch. Yo teste adezyon an pa yon tès ki baze sou tès dan kwaze ki defini nan spesifikasyon ISO2409 la (li pa ka satisfè spesifikasyon separasyon dan an selon epesè ak lajè spesifikasyon an).
Kouvri panno yo ak klori kalsyòm (CaCl2) (gade Fig. 8a) te lakòz yon distribisyon inegal, ki pa te obsève nan kouch aliminyòm pi ki te itilize pou tès dan transvèsal la. Konpare ak rezilta yo pou CaCl2 pi, TGA (Fig. 8b) montre de pik karakteristik deplase nan direksyon tanperati ki pi ba yo, 40 ak 20°C, respektivman. Tès seksyon kwa a pa pèmèt yon konparezon objektif paske echantiyon CaCl2 pi a (echantiyon adwat nan Fig. 8c) se yon presipite an poud, ki retire patikil ki pi anlè yo. Rezilta HEC yo te montre yon kouch trè mens ak inifòm ak yon adezyon satisfezan. Diferans mas ki montre nan fig. 8b koresponn ak 51.3 g/m2 pou chak inite sifas adsorber a nan yon tanperati 150°C.
Yo te jwenn rezilta pozitif tou an tèm de adezyon ak inifòmite avèk silfat mayezyòm (MgSO4) (gade Fig. 9). Analiz pwosesis desòpsyon kouch la te montre prezans yon pik apeprè 60°C. Tanperati sa a koresponn ak etap desòpsyon prensipal la yo wè nan dezidratasyon sèl pi yo, ki reprezante yon lòt etap a 44°C. Li koresponn ak tranzisyon soti nan egzaidrat rive nan pentaidrat e li pa obsève nan ka kouch ki gen lyan. Tès seksyon kwa yo montre yon distribisyon ak yon adezyon amelyore konpare ak kouch ki fèt ak sèl pi. Diferans mas yo obsève nan TGA-DTC a koresponn ak 18.4 g/m2 pou chak inite sifas adsorpteur a nan yon tanperati 150°C.
Akòz iregilarite sifas yo, klori stronsyòm (SrCl2) gen yon kouch inegal sou najwa yo (Fig. 10a). Sepandan, rezilta tès dan transvèsal la te montre yon distribisyon inifòm ak yon adezyon ki amelyore anpil (Fig. 10c). Analiz TGA a te montre yon ti diferans nan pwa, ki dwe akòz pi ba kontni sèl la konpare ak substra metal la. Sepandan, etap ki sou koub la montre prezans yon pwosesis dezidratasyon, byenke pik la asosye ak tanperati ki jwenn lè yo te karakterize sèl pi. Pik yo nan 110°C ak 70.2°C yo obsève nan Fig. 10b yo te jwenn tou lè yo te analize sèl pi. Sepandan, etap dezidratasyon prensipal la ki obsève nan sèl pi a 50°C pa te reflete nan koub yo lè l sèvi avèk lyan an. Okontrè, melanj lyan an te montre de pik nan 20.2°C ak 94.1°C, ki pa te mezire pou sèl pi a (Fig. 10b). Nan yon tanperati 150 °C, diferans mas ki obsève a koresponn ak 7.2 g/m2 pou chak inite sifas adsorber la.
Konbinezon HEC ak silfat zenk (ZnSO4) la pa t bay rezilta akseptab (Figi 11). Analiz TGA metal ki te kouvri a pa t revele okenn pwosesis dezidratasyon. Malgre distribisyon ak adezyon kouch la te amelyore, pwopriyete li yo toujou lwen optimal.
Fason ki pi senp pou kouvri fib metal yo ak yon kouch mens ak inifòm se enpregnasyon mouye (Fig. 12a), ki gen ladan preparasyon sèl sib la ak enpregnasyon fib metal yo ak yon solisyon akeuz.
Lè w ap prepare pou enpregnasyon mouye, ou rankontre de pwoblèm prensipal. Yon bò, tansyon sifas solisyon saline lan anpeche likid la byen antre nan estrikti pore a. Kristalizasyon sou sifas ekstèn lan (Fig. 12d) ak bul lè ki bloke andedan estrikti a (Fig. 12c) ka sèlman redwi lè w bese tansyon sifas la epi w mouye echantiyon an davans ak dlo distile. Disolisyon fòse nan echantiyon an lè w retire lè ki anndan an oswa lè w kreye yon koule solisyon nan estrikti a se lòt fason efikas pou asire ranpli konplè estrikti a.
Dezyèm pwoblèm ki te rankontre pandan preparasyon an se te retire fim nan sou yon pati nan sèl la (gade Fig. 12b). Fenomèn sa a karakterize pa fòmasyon yon kouch sèk sou sifas disolisyon an, ki sispann siye a ki ankouraje pa konveksyon epi ki kòmanse pwosesis difizyon an. Dezyèm mekanis lan pi dousman pase premye a. Kòm rezilta, yon tanperati ki wo nesesè pou yon tan siye rezonab, sa ki ogmante risk pou bul fòme andedan echantiyon an. Pwoblèm sa a rezoud lè yo entwodui yon metòd kristalizasyon altènatif ki pa baze sou chanjman konsantrasyon (evaporasyon), men sou chanjman tanperati (tankou nan egzanp lan ak MgSO4 nan Fig. 13).
Reprezantasyon eskematik pwosesis kristalizasyon an pandan refwadisman ak separasyon faz solid ak likid lè l sèvi avèk MgSO4.
Yo ka prepare solisyon sèl satire nan tanperati chanm (HT) oswa pi wo lè l sèvi avèk metòd sa a. Nan premye ka a, yo te fòse kristalizasyon an lè yo te bese tanperati a anba tanperati chanm nan. Nan dezyèm ka a, kristalizasyon an te fèt lè yo te refwadi echantiyon an nan tanperati chanm nan (RT). Rezilta a se yon melanj kristal (B) ak sa ki fonn (A), pati likid la retire pa lè konprese. Apwòch sa a pa sèlman evite fòmasyon yon fim sou idrat sa yo, men tou li diminye tan ki nesesè pou preparasyon lòt konpoze yo. Sepandan, retire likid la pa lè konprese mennen nan plis kristalizasyon sèl la, sa ki lakòz yon kouch ki pi epè.
Yon lòt metòd ki ka itilize pou kouvri sifas metal yo enplike pwodiksyon dirèk sèl sib atravè reyaksyon chimik. Echanjeur chalè kouvri ki fèt pa reyaksyon asid sou sifas metal najwa ak tib yo gen yon kantite avantaj, jan nou te rapòte sa nan etid anvan nou an. Aplikasyon metòd sa a sou fib yo te mennen nan rezilta ki trè pòv akòz fòmasyon gaz pandan reyaksyon an. Presyon bul gaz idwojèn yo akimile andedan sond lan epi li chanje pandan y ap sòti pwodwi a (Fig. 14a).
Yo modifye kouch la atravè yon reyaksyon chimik pou pi byen kontwole epesè ak distribisyon kouch la. Metòd sa a enplike pase yon kouran bwouya asid nan echantiyon an (Figi 14b). Sa espere bay yon kouch inifòm grasa reyaksyon ak metal substra a. Rezilta yo te satisfezan, men pwosesis la te twò dousman pou yo konsidere li kòm yon metòd efikas (Fig. 14c). Yo ka reyalize tan reyaksyon ki pi kout grasa chofaj lokalize.
Pou simonte dezavantaj metòd ki anwo yo, yo te etidye yon metòd kouch ki baze sou itilizasyon adezif. Yo te chwazi HEC dapre rezilta yo prezante nan seksyon anvan an. Tout echantiyon yo te prepare a 3% pwa. Yo melanje lyan an ak sèl. Yo te pretrete fib yo dapre menm pwosedi a tankou pou kòt yo, sa vle di tranpe nan asid silfirik 50% vol. nan lespas 15 minit, answit tranpe nan idroksid sodyòm pandan 20 segonn, lave nan dlo distile epi finalman tranpe nan dlo distile pandan 30 minit. Nan ka sa a, yo te ajoute yon lòt etap anvan enpregnasyon an. Plonje echantiyon an yon ti tan nan yon solisyon sèl sib dilye epi seche a apeprè 60°C. Pwosesis la fèt pou modifye sifas metal la, kreye sit nikleyasyon ki amelyore distribisyon kouch la nan etap final la. Estrikti fibrou a gen yon bò kote filaman yo pi mens epi byen sere, ak bò opoze a kote filaman yo pi epè epi mwens distribye. Sa a se rezilta 52 pwosesis fabrikasyon.
Rezilta yo pou klori kalsyòm (CaCl2) yo rezime epi ilistre ak foto nan Tablo 1. Bon kouvèti apre inokilasyon. Menm fil ki pa t gen kristal vizib sou sifas la te gen mwens refleksyon metalik, sa ki endike yon chanjman nan fini an. Sepandan, apre echantiyon yo te fin enpreye ak yon melanj akeuz CaCl2 ak HEC epi yo te fin seche nan yon tanperati anviwon 60°C, kouch yo te konsantre nan entèseksyon estrikti yo. Sa a se yon efè ki koze pa tansyon sifas solisyon an. Apre tranpe, likid la rete andedan echantiyon an akòz tansyon sifas li. Fondamantalman li rive nan entèseksyon estrikti yo. Pi bon bò echantiyon an gen plizyè twou ki plen ak sèl. Pwa a ogmante de 0.06 g/cm3 apre kouch la.
Kouvri ak silfat mayezyòm (MgSO4) te pwodui plis sèl pou chak inite volim (Tablo 2). Nan ka sa a, ogmantasyon ki mezire a se 0.09 g/cm3. Pwosesis simen an te lakòz yon kouvèti echantiyon an ki te anpil. Apre pwosesis kouch la, sèl la bloke gwo zòn nan bò mens echantiyon an. Anplis de sa, gen kèk zòn nan mat la ki bloke, men gen kèk porosit ki rete. Nan ka sa a, fòmasyon sèl la fasil pou obsève nan entèseksyon estrikti yo, sa ki konfime ke pwosesis kouch la se sitou akòz tansyon sifas likid la, epi non pa entèraksyon ant sèl la ak substra metal la.
Rezilta yo pou konbinezon klori stronsyòm (SrCl2) ak HEC te montre pwopriyete ki sanble ak egzanp anvan yo (Tablo 3). Nan ka sa a, bò ki pi mens nan echantiyon an prèske konplètman kouvri. Se sèlman pò endividyèl ki vizib, ki fòme pandan siye kòm rezilta liberasyon vapè ki soti nan echantiyon an. Modèl yo obsève sou bò mat la sanble anpil ak ka anvan an, zòn nan bloke ak sèl epi fib yo pa konplètman kouvri.
Pou evalye efè pozitif estrikti fibrou a sou pèfòmans tèmik echanjeur chalè a, yo te detèmine konduktivite tèmik efektif estrikti fibrou ki kouvri a epi yo te konpare l ak materyèl kouch pi a. Yo te mezire konduktivite tèmik la dapre ASTM D 5470-2017 lè l sèvi avèk aparèy panèl plat ki montre nan Figi 15a a lè l sèvi avèk yon materyèl referans ki gen konduktivite tèmik li te ye. Konpare ak lòt metòd mezi tanporè, prensip sa a avantaje pou materyèl pore yo itilize nan etid aktyèl la, piske mezi yo fèt nan yon eta fiks epi avèk yon gwosè echantiyon sifizan (sifas baz 30 × 30 mm2, wotè apeprè 15 mm). Yo te prepare echantiyon materyèl kouch pi a (referans) ak estrikti fib ki kouvri a pou mezi nan direksyon fib la ak pèpandikilè ak direksyon fib la pou evalye efè konduktivite tèmik anizotropik la. Yo te moulen echantiyon yo sou sifas la (grenn P320) pou minimize efè aspè sifas akòz preparasyon echantiyon an, ki pa reflete estrikti ki nan echantiyon an.