Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com.Vafraútgáfan sem þú notar hefur takmarkaðan CSS stuðning.Til að fá bestu upplifunina mælum við með því að þú notir uppfærðan vafra (eða slökkva á eindrægnistillingu í Internet Explorer).Í millitíðinni, til að tryggja áframhaldandi stuðning, munum við gera síðuna án stíla og JavaScript.
Markaðshlutdeild aðsogskælikerfa og varmadælna er enn frekar lítil miðað við hefðbundin þjöppukerfi.Þrátt fyrir þann mikla kost að nota ódýran hita (í stað dýrrar rafmagnsvinnu) er innleiðing kerfa sem byggjast á aðsogsreglum enn takmörkuð við nokkur sérstök forrit.Helsti ókosturinn sem þarf að útrýma er lækkun á sérstöku afli vegna lítillar hitaleiðni og lítillar stöðugleika aðsogsefnisins.Núverandi nýjustu aðsogskælikerfi í atvinnuskyni eru byggð á aðsogsbúnaði sem byggir á plötuvarmaskiptum sem eru húðaðir til að hámarka kæligetu.Niðurstöðurnar eru vel þekktar að minnkandi þykkt lagsins leiðir til lækkunar á massaflutningsviðnáminu og aukning yfirborðsflatarmáls og rúmmálshlutfalls leiðandi mannvirkja eykur kraft án þess að skerða skilvirkni.Málmtrefjarnar sem notaðar eru í þessu verki geta gefið ákveðið yfirborð á bilinu 2500–50.000 m2/m3.Þrjár aðferðir til að fá mjög þunna en stöðuga húðun af salthýdrötum á málmflötum, þar á meðal málmtrefjum, til framleiðslu á húðun sýna í fyrsta sinn háa aflþéttleika varmaskipti.Yfirborðsmeðferðin sem byggir á anodizing á áli er valin til að skapa sterkari tengingu milli húðunar og undirlags.Örbygging yfirborðsins sem myndast var greind með skönnun rafeindasmásjár.Minnkuð heildarendurspeglun Fourier umbreyting innrauð litrófsgreining og orkudreifandi röntgengreining voru notuð til að athuga hvort viðkomandi tegund væri til staðar í prófuninni.Hæfni þeirra til að mynda hýdröt var staðfest með samsettri hitaþyngdargreiningu (TGA)/differential thermogravimetric greiningu (DTG).Léleg gæði yfir 0,07 g (vatn)/g (samsett) fundust í MgSO4 húðinni, sem sýnir merki um ofþornun við um það bil 60 °C og er hægt að endurskapa eftir endurvötnun.Jákvæðar niðurstöður fengust einnig með SrCl2 og ZnSO4 með massamun um það bil 0,02 g/g undir 100 °C.Hýdroxýetýlsellulósa var valið sem aukefni til að auka stöðugleika og viðloðun lagsins.Aðsogseiginleikar afurðanna voru metnir með samtímis TGA-DTG og viðloðun þeirra einkenndist af aðferð sem byggði á prófunum sem lýst er í ISO2409.Samkvæmni og viðloðun CaCl2-húðarinnar er verulega bætt á meðan aðsogsgetu hennar er viðhaldið með þyngdarmun sem er um það bil 0,1 g/g við hitastig undir 100 °C.Að auki heldur MgSO4 getu til að mynda hýdrat, sem sýnir massamun sem er meira en 0,04 g/g við hitastig undir 100 °C.Að lokum eru húðaðar málmtrefjar skoðaðar.Niðurstöðurnar sýna að áhrifarík hitaleiðni trefjabyggingarinnar sem er húðuð með Al2(SO4)3 getur verið 4,7 sinnum hærri miðað við rúmmál hreins Al2(SO4)3.Húðun hinna rannsökuðu húðunar var skoðuð sjónrænt og innri uppbyggingin metin með því að nota smásjármynd af þversniðunum.Húð af Al2(SO4)3 með þykkt um 50 µm fékkst, en heildarferlið verður að fínstilla til að ná jafnari dreifingu.
Aðsogskerfi hafa vakið mikla athygli á undanförnum áratugum þar sem þau eru umhverfisvænn valkostur við hefðbundnar þjöppunarvarmadælur eða kælikerfi.Með hækkandi þægindastöðlum og meðalhita á heimsvísu geta aðsogskerfi dregið úr ósjálfstæði á jarðefnaeldsneyti í náinni framtíð.Að auki er hægt að flytja allar endurbætur á aðsogskælingu eða varmadælum yfir í varmaorkugeymslu, sem táknar aukna möguleika á hagkvæmri nýtingu frumorku.Helsti kosturinn við aðsogsvarmadælur og kælikerfi er að þær geta starfað með lágum hitamassa.Þetta gerir þær hentugar fyrir lághitagjafa eins og sólarorku eða úrgangshita.Að því er varðar notkun orkugeymsla hefur aðsog þann kost að orkuþéttleiki og minni orkuútbreiðsla er meiri miðað við skynsamlega eða dulda hitageymslu.
Aðsogsvarmadælur og kælikerfi fylgja sömu varmaaflfræðilegu hringrásinni og gufuþjöppun hliðstæða þeirra.Helsti munurinn er að skipta um þjöppuhluta með aðsogum.Frumefnið er fær um að gleypa lágþrýstings kælimiðilsgufu við hóflegt hitastig og gufar upp meira kælimiðil jafnvel þegar vökvinn er kaldur.Nauðsynlegt er að tryggja stöðuga kælingu á aðsogsins til að útiloka aðsogsmagnið (exotherm).Aðsogsgjafinn er endurmyndaður við háan hita, sem veldur því að kælimiðilsgufan desogast.Upphitun verður að halda áfram að veita enthalpíu afsogs (innhita).Vegna þess að aðsogsferli einkennast af hitabreytingum, krefst hár aflþéttleiki mikillar hitaleiðni.Hins vegar er lítil hitaleiðni lang helsti ókosturinn í flestum forritum.
Helsta vandamál leiðni er að auka meðalgildi hennar á meðan viðhalda flutningsleiðinni sem veitir flæði aðsogs/afsogsgufu.Tvær aðferðir eru almennt notaðar til að ná þessu: samsettir varmaskiptir og húðaðir varmaskiptar.Vinsælustu og farsælustu samsettu efnin eru þau sem nota kolefnisbundin aukefni, nefnilega stækkað grafít, virkt kolefni eða koltrefjar.Oliveira o.fl.2 gegndreypt stækkað grafítduft með kalsíumklóríði til að framleiða aðsogsefni með sérstakri kæligetu (SCP) allt að 306 W/kg og afkastastuðull (COP) allt að 0,46.Zajaczkowski o.fl.3 lagði til blöndu af stækkuðu grafíti, koltrefjum og kalsíumklóríði með heildarleiðni 15 W/mK.Jian et al4 prófuðu samsett efni með brennisteinssýrumeðhöndluðu stækkuðu náttúrulegu grafíti (ENG-TSA) sem hvarfefni í tveggja þrepa aðsogskælingu.Líkanið spáði COP frá 0,215 til 0,285 og SCP frá 161,4 til 260,74 W/kg.
Langvænlegasta lausnin er húðaður varmaskiptir.Húðunaraðferðum þessara varmaskipta má skipta í tvo flokka: beina myndun og lím.Farsælasta aðferðin er bein nýmyndun, sem felur í sér myndun aðsogsefna beint á yfirborði varmaskipta úr viðeigandi hvarfefnum.Sotech5 hefur fengið einkaleyfi á aðferð til að búa til húðað zeólít til notkunar í röð af kælum framleiddum af Fahrenheit GmbH.Schnabel et al6 prófuðu frammistöðu tveggja zeólíta húðuð á ryðfríu stáli.Hins vegar virkar þessi aðferð aðeins með sérstökum aðsogsefnum, sem gerir húðun með límefnum áhugaverðan valkost.Bindiefni eru óvirk efni sem eru valin til að styðja við viðloðun og/eða massaflutning, en gegna engu hlutverki við aðsog eða leiðniauka.Freni o.fl.7 húðaðir álvarmaskiptar með AQSOA-Z02 zeólíti sem er stöðugt með bindiefni sem byggir á leir.Calabrese o.fl.8 rannsökuðu undirbúning á zeólíthúð með fjölliða bindiefnum.Ammann o.fl.9 lögðu fram aðferð til að búa til gljúpa zeólíthúð úr segulblöndum af pólývínýlalkóhóli.Súrál (súrál) er einnig notað sem bindiefni 10 í aðsogi.Að því er við vitum eru sellulósa og hýdroxýetýlsellulósa aðeins notuð í samsetningu með eðlisfræðilegum aðsogsefnum11,12.Stundum er límið ekki notað í málninguna heldur er það notað til að byggja upp burðarvirkið 13 á eigin spýtur.Samsetning algínat fjölliða fylkja með mörgum salthýdrötum myndar sveigjanlega samsetta perlubyggingu sem kemur í veg fyrir leka meðan á þurrkun stendur og veita fullnægjandi massaflutning.Leir eins og bentónít og attapulgít hafa verið notuð sem bindiefni til að framleiða samsett efni15,16,17.Etýlsellulósa hefur verið notað til að örhylja kalsíumklóríð18 eða natríumsúlfíð19.
Samsett efni með gljúpri málmbyggingu má skipta í aukavarmaskipti og húðaða varmaskipti.Kosturinn við þessar mannvirki er mikið sérstakt yfirborð.Þetta leiðir til stærra snertiflöturs milli aðsogsefnis og málms án þess að bæta við óvirkum massa, sem dregur úr heildarvirkni kælihringrásarinnar.Lang o.fl.20 hafa bætt heildarleiðni zeólítaðsogs með honeycomb uppbyggingu úr áli.Gillerminot o.fl.21 bætti varmaleiðni NaX zeólítlaga með kopar og nikkel froðu.Þrátt fyrir að samsett efni séu notuð sem fasabreytingarefni (PCM), niðurstöður Li o.fl.22 og Zhao o.fl.23 eru einnig áhugaverðar fyrir efnasog.Þeir báru saman frammistöðu stækkaðs grafíts og málmfroðu og komust að þeirri niðurstöðu að hið síðarnefnda væri aðeins æskilegt ef tæring væri ekki vandamál.Palomba o.fl.hafa nýlega borið saman önnur gljúp málmvirki24.Van der Pal o.fl.hafa rannsakað málmsölt innbyggð í froðu 25 .Öll fyrri dæmi samsvara þéttum lögum af aðsogsefnum agna.Göt málmvirki eru nánast ekki notuð til að húða aðsogsefni, sem er ákjósanlegri lausn.Dæmi um bindingu við zeólíta má finna í Wittstadt o.fl.26 en engin tilraun hefur verið gerð til að binda salthýdrat þrátt fyrir meiri orkuþéttleika þeirra 27 .
Þannig verða þrjár aðferðir til að útbúa aðsogshúð kannaðar í þessari grein: (1) bindiefnishúð, (2) bein viðbrögð og (3) yfirborðsmeðferð.Hýdroxýetýlsellulósa var fyrir valinu bindiefni í þessu verki vegna stöðugleika og góðrar viðloðun húðar ásamt eðlisfræðilegum aðsogsefnum.Þessi aðferð var upphaflega rannsökuð fyrir flata húðun og síðar beitt á málmtrefjarvirki.Áður var greint frá bráðabirgðagreiningu á möguleika á efnahvörfum við myndun aðsogandi húðunar.Fyrri reynsla er nú að færast yfir í húðun á málmtrefjavirkjum.Yfirborðsmeðferðin sem valin er í þetta verk er aðferð sem byggir á rafskautsmeðferð áls.Áli hefur tekist að sameina málmsölt með góðum árangri í fagurfræðilegum tilgangi29.Í þessum tilvikum er hægt að fá mjög stöðuga og tæringarþolna húðun.Hins vegar geta þeir ekki framkvæmt neitt aðsogs- eða afsogsferli.Þessi grein sýnir afbrigði af þessari nálgun sem gerir kleift að færa massa með því að nota límeiginleika upprunalega ferlisins.Eftir því sem við best vitum hefur engin af þeim aðferðum sem hér er lýst áður verið rannsakaðar.Þeir tákna mjög áhugaverða nýja tækni vegna þess að þeir leyfa myndun vökvaðar aðsogsefnishúða, sem hafa ýmsa kosti fram yfir líkamlega aðsogsefni sem oft eru rannsökuð.
Stimpluðu álplöturnar sem notaðar voru sem undirlag fyrir þessar tilraunir voru útvegaðar af ALINVEST Břidličná, Tékklandi.Þau innihalda 98,11% ál, 1,3622% járn, 0,3618% mangan og leifar af kopar, magnesíum, sílikoni, títan, sink, króm og nikkel.
Efnin sem valin eru til framleiðslu á samsettum efnum eru valin í samræmi við varmafræðilega eiginleika þeirra, þ.e. eftir því magni vatns sem þau geta aðsogað/afsogað við hitastig undir 120°C.
Magnesíumsúlfat (MgSO4) er eitt áhugaverðasta og mest rannsakaða vökva söltið30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41.Hitaaflfræðilegir eiginleikar hafa verið kerfisbundið mældir og reynst henta vel fyrir notkun á sviði aðsogskælingar, varmadælur og orkugeymslu.Notað var þurrt magnesíumsúlfat CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Þýskalandi).
Kalsíumklóríð (CaCl2) (H319) er annað vel rannsakað salt vegna þess að hýdrat þess hefur áhugaverða varmafræðilega eiginleika41,42,43,44.Kalsíumklóríðhexahýdrat CAS-nr.7774-34-7 97% notað (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, Þýskalandi).
Sinksúlfat (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) og hýdrat þess hafa varmafræðilega eiginleika sem henta fyrir lághita aðsogsferli45,46.Sinksúlfat heptahýdrat CAS-Nr.7733-02-0 99,5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Þýskalandi) var notað.
Strontíumklóríð (SrCl2) (H318) hefur einnig áhugaverða varmafræðilega eiginleika4,45,47 þó það sé oft blandað saman við ammoníak í aðsogsvarmadælu eða orkugeymslurannsóknum.Strontíumklóríðhexahýdrat CAS-Nr.10.476-85-4 99,0–102,0% (Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, Bandaríkjunum) var notað við myndunina.
Koparsúlfat (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) er ekki meðal hýdrata sem oft finnast í fagbókmenntum, þó að varmafræðilegir eiginleikar þess séu áhugaverðir fyrir lághitanotkun48,49.Koparsúlfat CAS-Nr.7758-99-8 99% (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, Bandaríkjunum) var notað við myndunina.
Magnesíumklóríð (MgCl2) er eitt af vökvuðum söltum sem nýlega hefur fengið meiri athygli á sviði varmaorkugeymslu50,51.Magnesíumklóríð hexahýdrat CAS-Nr.7791-18-6 hreint lyfjafyrirtæki (Applichem GmbH., Darmstadt, Þýskalandi) var notað fyrir tilraunirnar.
Eins og getið er hér að ofan var hýdroxýetýlsellulósa valinn vegna jákvæðra niðurstaðna í svipuðum forritum.Efnið sem notað er í myndun okkar er hýdroxýetýl sellulósa CAS-Nr 9004-62-0 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, Bandaríkjunum).
Málmtrefjar eru gerðar úr stuttum vírum sem eru tengdir saman með þjöppun og sintrun, ferli sem kallast deiglubræðsluútdráttur (CME)52.Þetta þýðir að hitaleiðni þeirra veltur ekki aðeins á magnleiðni málmanna sem notaðir eru við framleiðsluna og gropleika endanlegrar uppbyggingar, heldur einnig á gæðum tengslanna milli þráðanna.Trefjarnar eru ekki ísótrópískar og hafa tilhneigingu til að dreifast í ákveðna átt við framleiðslu, sem gerir varmaleiðni í þverstefnu mun minni.
Vatnsupptökueiginleikar voru rannsakaðir með því að nota samtímis hitaþynningargreiningu (TGA)/differentiel hitaþynningargreiningu (DTG) í lofttæmi umbúðum (Netzsch TG 209 F1 Vog).Mælingarnar voru gerðar í flæðandi köfnunarefnislofti með 10 ml/mín. flæðihraða og hitastig á bilinu 25 til 150°C í áloxíðdeiglum.Hitunarhraði var 1 °C/mín., sýnisþyngd var á bilinu 10 til 20 mg, upplausnin var 0,1 μg.Í þessari vinnu skal tekið fram að massamunur á yfirborðseiningu hefur mikla óvissu.Sýnin sem notuð eru í TGA-DTG eru mjög lítil og óreglulega skorin, sem gerir svæðisákvörðun þeirra ónákvæma.Aðeins er hægt að framreikna þessi gildi yfir á stærra svæði ef tekið er tillit til mikils frávika.
Dempað heildarendurspeglun Fourier umbreyting innrauða (ATR-FTIR) litróf voru fengin á Bruker Vertex 80 v FTIR litrófsmæli (Bruker Optik GmbH, Leipzig, Þýskalandi) með því að nota ATR platínu aukabúnað (Bruker Optik GmbH, Þýskalandi).Litróf hreinna þurrs demantskristalla var mælt beint í lofttæmi áður en sýnin voru notuð sem bakgrunn fyrir tilraunamælingar.Sýnin voru mæld í lofttæmi með litrófsupplausn upp á 2 cm-1 og meðalfjölda skanna upp á 32. Bylgjutala á bilinu 8000 til 500 cm-1.Litrófsgreining var framkvæmd með OPUS forritinu.
SEM greining var gerð með DSM 982 Gemini frá Zeiss við hröðunarspennu 2 og 5 kV.Orkudreifingarröntgengreining (EDX) var framkvæmd með því að nota Thermo Fischer System 7 með Peltier kældum kísilrekskynjara (SSD).
Undirbúningur málmplatna fór fram í samræmi við aðferð svipað og lýst er í 53. Fyrst skal dýfa plötunni í 50% brennisteinssýru.15 mínútur.Síðan voru þau sett í 1 M natríumhýdroxíðlausn í um það bil 10 sekúndur.Síðan voru sýnin þvegin með miklu magni af eimuðu vatni og síðan lögð í bleyti í eimuðu vatni í 30 mínútur.Eftir bráðabirgðayfirborðsmeðferð var sýnunum sökkt í 3% mettaða lausn.HEC og marksalt.Takið þær að lokum út og þurrkið þær við 60°C.
Anodizing aðferðin eykur og styrkir náttúrulega oxíðlagið á óvirka málminum.Álplöturnar voru anodized með brennisteinssýru í hertu ástandi og síðan lokað í heitu vatni.Anodizing fylgdi upphaflegri ætingu með 1 mól/l NaOH (600 s) og síðan hlutleysing í 1 mól/l HNO3 (60 s).Raflausnin er blanda af 2,3 M H2SO4, 0,01 M Al2(SO4)3 og 1 M MgSO4 + 7H2O.Anodizing var framkvæmd við (40 ± 1)°C, 30 mA/cm2 í 1200 sekúndur.Lokunarferlið var framkvæmt í ýmsum saltvatnslausnum eins og lýst er í efnunum (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2).Sýnið er soðið í því í 1800 sekúndur.
Þrjár mismunandi aðferðir til að framleiða samsett efni hafa verið rannsakaðar: límhúð, bein viðbrögð og yfirborðsmeðferð.Kostir og gallar hverrar þjálfunaraðferðar eru kerfisbundið greindir og ræddir.Bein athugun, nanómyndgreining og efna-/frumefnagreining voru notuð til að meta niðurstöðurnar.
Anodizing var valin sem umbreytingar yfirborðsmeðferðaraðferð til að auka viðloðun salthýdrata.Þessi yfirborðsmeðferð skapar gljúpa uppbyggingu súráls (súráls) beint á ál yfirborðinu.Hefð er að þessi aðferð samanstendur af tveimur þrepum: fyrsta þrepið skapar gljúpa uppbyggingu áloxíðs og annað stigið býr til húðun af álihýdroxíði sem lokar svitaholunum.Eftirfarandi eru tvær aðferðir til að loka fyrir salt án þess að hindra aðgang að gasfasanum.Hið fyrra samanstendur af hunangsseimukerfi sem notar lítil áloxíð (Al2O3) rör sem fengust í fyrsta skrefi til að halda ásogskristöllunum og auka viðloðun þeirra við málmyfirborð.Hunangsseimurnar sem myndast hafa um það bil 50 nm í þvermál og 200 nm að lengd (mynd 1a).Eins og fyrr segir er þessum holrúmum venjulega lokað í öðru þrepi með þunnu lagi af Al2O(OH)2 bóhmiti sem er studd af súrálrörssuðuferlinu.Í annarri aðferðinni er þessu þéttingarferli breytt á þann hátt að saltkristallarnir eru fangaðir í einsleitt þekjandi lag af bóhmiti (Al2O(OH)), sem er ekki notað til að þétta í þessu tilfelli.Annað stigið er framkvæmt í mettaðri lausn af samsvarandi salti.Mynstrið sem lýst er hafa stærðir á bilinu 50–100 nm og líta út eins og skvetta dropar (mynd 1b).Yfirborðið sem fæst vegna þéttingarferlisins hefur áberandi staðbundna uppbyggingu með auknu snertiflötur.Þetta yfirborðsmynstur, ásamt mörgum tengistillingum þeirra, er tilvalið til að bera og halda á saltkristalla.Bæði mannvirkin sem lýst er virðast vera sannarlega gljúp og hafa lítil holrúm sem virðast henta vel til að halda salthýdrötum og gleypa gufur að saltinu meðan á aðsogsbúnaðinum stendur.Hins vegar getur frumefnagreining á þessum flötum með EDX greint snefilmagn af magnesíum og brennisteini á yfirborði bóhmits, sem greinist ekki ef um er að ræða súrályfirborð.
ATR-FTIR sýnisins staðfesti að frumefnið væri magnesíumsúlfat (sjá mynd 2b).Litrófið sýnir einkennandi súlfatjónatoppa við 610–680 og 1080–1130 cm–1 og einkennandi grindarvatnstoppa við 1600–1700 cm–1 og 3200–3800 cm–1 (sjá mynd 2a, c).).Tilvist magnesíumjóna breytir nánast ekki litrófinu54.
(a) EDX bóhmithúðaðrar MgSO4 álplötu, (b) ATR-FTIR litróf bóhmits og MgSO4 húðunar, (c) ATR-FTIR litróf hreins MgSO4.
Að viðhalda skilvirkni aðsogs var staðfest af TGA.Á mynd.3b sýnir afsogstopp sem er u.þ.b.60°C.Þessi toppur samsvarar ekki hitastigi tveggja toppa sem sjást í TGA af hreinu salti (mynd 3a).Endurtekningarhæfni aðsogs-afsogs hringrásarinnar var metin og sama ferill sást eftir að sýnin voru sett í rakt andrúmsloft (mynd 3c).Munurinn sem sést á öðru stigi afsogs getur stafað af ofþornun í flæðandi andrúmslofti, þar sem það leiðir oft til ófullkomins þurrkunar.Þessi gildi samsvara um það bil 17,9 g/m2 í fyrstu afvötnun og 10,3 g/m2 í seinni afvötnun.
Samanburður á TGA-greiningu á bóhmiti og MgSO4: TGA-greining á hreinu MgSO4 (a), blöndu (b) og eftir endurvötnun (c).
Sama aðferð var framkvæmd með kalsíumklóríði sem aðsogsefni.Niðurstöðurnar eru sýndar á mynd 4. Sjónræn skoðun á yfirborðinu leiddi í ljós smávægilegar breytingar á málmljóma.Pelsinn sést varla.SEM staðfesti tilvist lítilla kristalla sem dreifðust jafnt yfir yfirborðið.Hins vegar sýndi TGA engin ofþornun undir 150°C.Þetta getur stafað af því að hlutfall salts er of lítið miðað við heildarmassa undirlagsins til að greina með TGA.
Niðurstöður yfirborðsmeðferðar koparsúlfathúðarinnar með rafskautsaðferðinni eru sýndar á mynd.5. Í þessu tilviki átti ekki sér stað væntanleg innlimun CuSO4 í Al oxíðbygginguna.Þess í stað sjást lausar nálar þar sem þær eru almennt notaðar fyrir koparhýdroxíð Cu(OH)2 notað með dæmigerðum grænblár litarefni.
Anodized yfirborðsmeðferðin var einnig prófuð ásamt strontíumklóríði.Niðurstöður sýndu ójafna þekju (sjá mynd 6a).Til að ákvarða hvort saltið þekti allt yfirborðið var gerð EDX greining.Ferillinn fyrir punkt á gráa svæðinu (punktur 1 á mynd 6b) sýnir lítið strontíum og mikið af áli.Þetta gefur til kynna lágt innihald strontíums á mældu svæði, sem aftur gefur til kynna litla þekju af strontíumklóríði.Aftur á móti eru hvít svæði með hátt innihald af strontíum og lítið innihald af áli (2–6 punktar á mynd 6b).EDX greining á hvíta svæðinu sýnir dekkri punkta (punktar 2 og 4 á mynd 6b), lágt í klór og mikið af brennisteini.Þetta gæti bent til myndun strontíumsúlfats.Bjartari punktar endurspegla hátt klórinnihald og lágt brennisteinsinnihald (3., 5. og 6. á mynd 6b).Þetta má skýra með því að meginhluti hvítu lagsins samanstendur af strontíumklóríði sem búist er við.TGA sýnisins staðfesti túlkun greiningarinnar með toppi við einkennandi hitastig hreins strontíumklóríðs (mynd 6c).Lítið gildi þeirra er hægt að réttlæta með litlu broti af salti í samanburði við massa málmstuðningsins.Afsogsmassi sem ákvarðaður var í tilraununum samsvarar magninu 7,3 g/m2 sem losnar á hverja flatarmálseiningu aðsogsins við 150°C hitastig.
Eloxal-meðhöndluð sinksúlfat húðun var einnig prófuð.Stórsópískt séð er húðunin mjög þunnt og einsleitt lag (Mynd 7a).Hins vegar, SEM leiddi í ljós yfirborðssvæði þakið litlum kristöllum aðskilin með tómum svæðum (Mynd 7b).TGA húðunar og undirlags var borið saman við hreint salt (Mynd 7c).Hreint salt hefur einn ósamhverfan topp við 59,1°C.Húðað álið sýndi tvo litla toppa við 55,5°C og 61,3°C, sem gefur til kynna nærveru sinksúlfathýdrats.Massamunurinn sem kom í ljós í tilrauninni samsvarar 10,9 g/m2 við 150°C afvötnunarhita.
Eins og í fyrri umsókn53 var hýdroxýetýlsellulósa notað sem bindiefni til að bæta viðloðun og stöðugleika sorpefnishúðarinnar.Efnissamhæfi og áhrif á aðsogsvirkni var metin af TGA.Greiningin fer fram í tengslum við heildarmassann, þ.e. í sýninu er málmplata sem notuð er sem húðunarundirlag.Viðloðun er prófuð með prófun sem byggir á krosshakprófinu sem er skilgreint í ISO2409 forskriftinni (getur ekki uppfyllt forskriftina fyrir hakaðskilnað eftir þykkt og breidd forskriftarinnar).
Húðun spjaldanna með kalsíumklóríði (CaCl2) (sjá mynd 8a) leiddi til ójafnrar dreifingar, sem ekki sást í hreinu álhúðinni sem notuð var fyrir þverskurðarprófið.Í samanburði við niðurstöður fyrir hreint CaCl2, sýnir TGA (Mynd 8b) tvo einkennandi toppa sem hafa færst í átt að lægra hitastigi 40 og 20°C, í sömu röð.Þverskurðarprófið leyfir ekki hlutlægan samanburð vegna þess að hreina CaCl2 sýnið (sýni hægra megin á mynd 8c) er duftkennt botnfall, sem fjarlægir efstu agnirnar.HEC niðurstöður sýndu mjög þunnt og einsleitt lag með viðunandi viðloðun.Massamunurinn sem sýndur er á mynd.8b samsvarar 51,3 g/m2 á hverja flatarmálseiningu aðsogsins við 150°C hita.
Jákvæðar niðurstöður hvað varðar viðloðun og einsleitni fengust einnig með magnesíumsúlfati (MgSO4) (sjá mynd 9).Greining á afsogsferli húðarinnar sýndi að einn toppur væri fyrir u.þ.b.60°C.Þetta hitastig samsvarar aðal afsogsþrepinu sem sést í þurrkun á hreinum söltum, sem táknar annað skref við 44°C.Það samsvarar umskiptum frá hexahýdrati yfir í pentahýdrat og sést ekki þegar um er að ræða húðun með bindiefnum.Þversniðspróf sýna betri dreifingu og viðloðun samanborið við húðun sem er unnin með hreinu salti.Massamunurinn sem sést í TGA-DTC samsvarar 18,4 g/m2 á hverja flatarmálseiningu aðsogsins við 150°C hita.
Vegna ójöfnunar á yfirborði hefur strontíumklóríð (SrCl2) ójafna húð á uggum (mynd 10a).Hins vegar sýndu niðurstöður þverskurðarprófsins jafna dreifingu með verulega bættri viðloðun (mynd 10c).TGA greining sýndi mjög lítinn mun á þyngd sem hlýtur að stafa af lægra saltinnihaldi miðað við málmundirlagið.Hins vegar sýna skrefin á ferlinum tilvist þurrkunarferlis, þó að toppurinn tengist hitastigi sem fæst þegar hreint salt er einkennt.Topparnir við 110°C og 70,2°C sem sjást á myndum.10b fundust einnig við greiningu á hreinu salti.Hins vegar endurspeglast helsta afvötnunarþrepið sem sést í hreinu salti við 50°C ekki í ferlunum með því að nota bindiefnið.Aftur á móti sýndi bindiefnisblandan tvo toppa við 20,2°C og 94,1°C, sem voru ekki mældir fyrir hreina saltið (Mynd 10b).Við 150 °C hitastig samsvarar sá massamunur 7,2 g/m2 á flatarmálseiningu aðsogsins.
Samsetning HEC og sinksúlfats (ZnSO4) gaf ekki viðunandi niðurstöður (Mynd 11).TGA greining á húðuðum málmi leiddi ekki í ljós nein afvötnunarferli.Þrátt fyrir að dreifing og viðloðun lagsins hafi batnað eru eiginleikar hennar enn langt frá því að vera ákjósanlegir.
Einfaldasta leiðin til að húða málmtrefjar með þunnu og einsleitu lagi er blaut gegndreyping (mynd 12a), sem felur í sér undirbúning á marksaltinu og gegndreypingu á málmtrefjum með vatnslausn.
Þegar verið er að undirbúa blaut gegndreypingu koma upp tvö megin vandamál.Annars vegar kemur yfirborðsspenna saltlausnarinnar í veg fyrir rétta innlimun vökvans í gljúpu uppbygginguna.Kristöllun á ytra yfirborði (Mynd 12d) og loftbólur sem eru föst inni í uppbyggingunni (Mynd 12c) er aðeins hægt að draga úr með því að lækka yfirborðsspennuna og forvæta sýnið með eimuðu vatni.Þvinguð upplausn í sýninu með því að tæma loftið innan eða með því að búa til lausnarflæði í burðarvirkinu eru aðrar árangursríkar leiðir til að tryggja fullkomna fyllingu byggingarinnar.
Annað vandamálið sem kom upp við undirbúning var að fjarlægja filmuna úr hluta saltsins (sjá mynd 12b).Þetta fyrirbæri einkennist af myndun þurrrar húðunar á upplausnaryfirborðinu, sem stöðvar þurrkun sem er örvuð með leiðslu og byrjar dreifingarörvað ferlið.Annar vélbúnaðurinn er mun hægari en sá fyrri.Þess vegna þarf hátt hitastig í hæfilegan þurrktíma sem eykur hættuna á að loftbólur myndist inni í sýninu.Þetta vandamál er leyst með því að kynna aðra kristöllunaraðferð sem byggist ekki á styrkleikabreytingum (uppgufun), heldur hitabreytingum (eins og í dæminu með MgSO4 á mynd 13).
Skýringarmynd af kristöllunarferlinu við kælingu og aðskilnað fastra og fljótandi fasa með MgSO4.
Hægt er að búa til mettaðar saltlausnir við eða yfir stofuhita (HT) með þessari aðferð.Í fyrra tilvikinu var kristöllun þvinguð fram með því að lækka hitastigið niður fyrir stofuhita.Í öðru tilvikinu varð kristöllun þegar sýnið var kælt niður í stofuhita (RT).Niðurstaðan er blanda af kristöllum (B) og uppleystum (A), en fljótandi hluti þeirra er fjarlægður með þrýstilofti.Þessi aðferð kemur ekki aðeins í veg fyrir myndun filmu á þessum hýdrötum heldur dregur einnig úr þeim tíma sem þarf til að framleiða önnur samsett efni.Hins vegar leiðir það til frekari kristöllunar saltsins að fjarlægja vökva með þjappað lofti, sem leiðir til þykkari húðunar.
Önnur aðferð sem hægt er að nota til að húða málmyfirborð felur í sér beina framleiðslu á marksöltum með efnahvörfum.Húðaðir varmaskiptir sem gerðir eru með hvarfi sýru á málmyfirborði ugga og röra hafa ýmsa kosti, eins og greint var frá í fyrri rannsókn okkar.Notkun þessarar aðferðar á trefjar leiddi til mjög lélegs árangurs vegna myndun lofttegunda við hvarfið.Þrýstingur vetnisgasbólnanna safnast upp inni í rannsakandanum og breytist þegar afurðinni er kastað út (Mynd 14a).
Húðinni hefur verið breytt með efnahvörfum til að stjórna betur þykkt og dreifingu húðarinnar.Þessi aðferð felur í sér að súr þokustraumur fer í gegnum sýnið (Mynd 14b).Gert er ráð fyrir að þetta leiði til einsleitrar húðunar með hvarf við undirlagsmálminn.Niðurstöður voru viðunandi en ferlið var of hægt til að geta talist árangursrík aðferð (mynd 14c).Hægt er að ná styttri viðbragðstíma með staðbundinni upphitun.
Til að vinna bug á ókostum ofangreindra aðferða hefur verið rannsökuð húðunaraðferð sem byggir á notkun líms.HEC var valið út frá niðurstöðum sem kynntar voru í fyrri kafla.Öll sýni voru unnin í 3% vigt.Bindiefnið er blandað salti.Trefjarnar voru formeðhöndlaðar samkvæmt sömu aðferð og fyrir rifbeinin, þ.e. liggja í bleyti í 50% rúmmáli.innan 15 mínútna.brennisteinssýra, síðan lögð í bleyti í natríumhýdroxíði í 20 sekúndur, þvegin í eimuðu vatni og að lokum lögð í bleyti í eimuðu vatni í 30 mínútur.Í þessu tilviki var viðbótarþrep bætt við fyrir gegndreypingu.Dýfið sýninu stuttlega í þynnta marksaltlausn og þurrkið við um það bil 60°C.Ferlið er hannað til að breyta yfirborði málmsins og búa til kjarnastaði sem bæta dreifingu lagsins á lokastigi.Trefja uppbyggingin hefur aðra hlið þar sem þráðirnir eru þynnri og þétt pakkaðir, og hina hliðina þar sem þræðir eru þykkari og minna dreifðir.Þetta er afrakstur 52 framleiðsluferla.
Niðurstöður fyrir kalsíumklóríð (CaCl2) eru teknar saman og sýndar með myndum í töflu 1. Góð þekju eftir sáningu.Jafnvel þessir þræðir með enga sýnilega kristalla á yfirborðinu höfðu minnkað málmendurkast, sem gefur til kynna breytingu á frágangi.Hins vegar, eftir að sýnin voru gegndreypt með vatnskenndri blöndu af CaCl2 og HEC og þurrkuð við um það bil 60°C hitastig, voru húðirnar þéttar við skurðpunkta mannvirkjanna.Þetta eru áhrif sem stafa af yfirborðsspennu lausnarinnar.Eftir bleyti verður vökvinn inni í sýninu vegna yfirborðsspennu þess.Í grundvallaratriðum gerist það á gatnamótum mannvirkja.Besta hlið sýnisins hefur nokkrar holur fylltar með salti.Þyngdin jókst um 0,06 g/cm3 eftir húðun.
Húðun með magnesíumsúlfati (MgSO4) framleiddi meira salt á hverja rúmmálseiningu (tafla 2).Í þessu tilviki er mæld aukning 0,09 g/cm3.Sáningarferlið leiddi til umfangsmikillar sýnatöku.Eftir húðunarferlið hindrar saltið stór svæði á þunnu hlið sýnisins.Að auki eru sum svæði mattunnar stífluð, en nokkurt grop er haldið.Í þessu tilviki er auðvelt að sjá saltmyndun á mótum mannvirkjanna, sem staðfestir að húðunarferlið er aðallega vegna yfirborðsspennu vökvans, en ekki samspils saltsins og málmundirlagsins.
Niðurstöður fyrir samsetningu strontíumklóríðs (SrCl2) og HEC sýndu svipaða eiginleika og fyrri dæmin (tafla 3).Í þessu tilviki er þynnri hlið sýnisins næstum alveg hulin.Aðeins einstakar svitaholur eru sýnilegar sem myndast við þurrkun vegna gufulosunar úr sýninu.Mynstrið sem sést á mattu hliðinni er mjög svipað og fyrra tilvikið, svæðið er stíflað með salti og trefjarnar eru ekki alveg þaktar.
Til þess að meta jákvæð áhrif trefjabyggingarinnar á hitauppstreymi varmaskiptisins var skilvirk hitaleiðni húðuðu trefjabyggingarinnar ákvörðuð og borin saman við hreina húðunarefnið.Varmaleiðni var mæld í samræmi við ASTM D 5470-2017 með því að nota flatskjábúnaðinn sem sýndur er á mynd 15a með því að nota viðmiðunarefni með þekkta hitaleiðni.Í samanburði við aðrar skammvinn mælingaraðferðir er þessi meginregla hagstæð fyrir gljúp efni sem notuð eru í núverandi rannsókn, þar sem mælingarnar eru gerðar í stöðugu ástandi og með nægilega sýnishornsstærð (grunnflatarmál 30 × 30 mm2, hæð um það bil 15 mm).Sýnishorn af hreinu húðunarefninu (viðmiðun) og húðuðu trefjabyggingunni voru útbúin fyrir mælingar í átt að trefjum og hornrétt á stefnu trefjanna til að meta áhrif anisotropic varmaleiðni.Sýnin voru möluð á yfirborðið (P320 grit) til að lágmarka áhrif yfirborðsgrófs vegna undirbúnings sýnisins, sem endurspeglar ekki uppbyggingu sýnisins.