გმადლობთ Nature.com-ის მონახულებისთვის.ბრაუზერის ვერსიას, რომელსაც იყენებთ, აქვს შეზღუდული CSS მხარდაჭერა.საუკეთესო გამოცდილებისთვის, გირჩევთ გამოიყენოთ განახლებული ბრაუზერი (ან გამორთოთ თავსებადობის რეჟიმი Internet Explorer-ში).იმავდროულად, მუდმივი მხარდაჭერის უზრუნველსაყოფად, ჩვენ გამოვიყვანთ საიტს სტილის და JavaScript-ის გარეშე.
ადსორბციული სამაცივრო სისტემებისა და სითბოს ტუმბოების ბაზრის წილი ჯერ კიდევ შედარებით მცირეა ტრადიციულ კომპრესორულ სისტემებთან შედარებით.იაფი სითბოს გამოყენების უზარმაზარი უპირატესობის მიუხედავად (ძვირადღირებული ელექტრო სამუშაოების ნაცვლად), ადსორბციის პრინციპებზე დაფუძნებული სისტემების დანერგვა მაინც შემოიფარგლება რამდენიმე კონკრეტული აპლიკაციით.მთავარი მინუსი, რომელიც უნდა აღმოიფხვრას, არის სპეციფიკური სიმძლავრის დაქვეითება დაბალი თბოგამტარობის და ადსორბენტის დაბალი სტაბილურობის გამო.თანამედროვე კომერციული ადსორბციული სამაცივრო სისტემები დაფუძნებულია ადსორბერებზე, რომლებიც დაფუძნებულია ფირფიტის სითბოს გადამცვლელებზე, რომლებიც დაფარულია გაგრილების სიმძლავრის ოპტიმიზაციისთვის.შედეგები ცნობილია, რომ საფარის სისქის შემცირება იწვევს მასის გადაცემის წინაღობის შემცირებას, ხოლო ზედაპირის ფართობის გაზრდა გამტარ სტრუქტურების მოცულობის თანაფარდობაზე ზრდის სიმძლავრეს ეფექტურობის კომპრომისის გარეშე.ლითონის ბოჭკოებს, რომლებიც გამოიყენება ამ სამუშაოში, შეუძლია უზრუნველყოს ზედაპირის სპეციფიკური ფართობი 2500–50,000 მ2/მ3 დიაპაზონში.მარილის ჰიდრატების ძალიან თხელი, მაგრამ სტაბილური საფარის მიღების სამი მეთოდი ლითონის ზედაპირებზე, ლითონის ბოჭკოების ჩათვლით, საფარის წარმოებისთვის, პირველად აჩვენა მაღალი სიმძლავრის სითბოს გადამცვლელი.ალუმინის ანოდირებაზე დაფუძნებული ზედაპირის დამუშავება არჩეულია საფარისა და სუბსტრატს შორის უფრო ძლიერი კავშირის შესაქმნელად.მიღებული ზედაპირის მიკროსტრუქტურა გაანალიზდა სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით.შემცირებული მთლიანი ასახვის ფურიეს ტრანსფორმაციის ინფრაწითელი სპექტროსკოპია და ენერგიის დისპერსიული რენტგენის სპექტროსკოპია გამოყენებული იქნა ანალიზში სასურველი სახეობების არსებობის შესამოწმებლად.მათი ჰიდრატების წარმოქმნის უნარი დადასტურდა კომბინირებული თერმოგრავიმეტრული ანალიზით (TGA)/დიფერენციალური თერმოგრავიმეტრული ანალიზით (DTG).დაბალი ხარისხის 0.07 გ (წყალი)/გრ (კომპოზიტი) მეტი აღმოჩნდა MgSO4 საფარში, რომელიც აჩვენებს დეჰიდრატაციის ნიშნებს დაახლოებით 60 °C ტემპერატურაზე და რეპროდუქციას რეჰიდრატაციის შემდეგ.დადებითი შედეგები ასევე მიღებული იყო SrCl2 და ZnSO4-ით, მასის სხვაობით დაახლოებით 0,02 გ/გ 100 °C-ზე ქვემოთ.ჰიდროქსიეთილცელულოზა არჩეულ იქნა როგორც დანამატი საფარის სტაბილურობისა და ადჰეზიის გასაზრდელად.პროდუქტების ადსორბციული თვისებები შეფასდა ერთდროული TGA-DTG-ით და მათი ადჰეზია ხასიათდებოდა ISO2409-ში აღწერილი ტესტების საფუძველზე.CaCl2 საფარის თანმიმდევრულობა და ადჰეზია მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია მისი ადსორბციული შესაძლებლობების შენარჩუნებით, წონაში სხვაობით დაახლოებით 0,1 გ/გ 100 °C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე.გარდა ამისა, MgSO4 ინარჩუნებს ჰიდრატების წარმოქმნის უნარს, რაც აჩვენებს მასის სხვაობას 0,04 გ/გ-ზე მეტი 100 °C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე.ბოლოს შემოწმდება დაფარული ლითონის ბოჭკოები.შედეგები აჩვენებს, რომ Al2(SO4)3-ით დაფარული ბოჭკოვანი სტრუქტურის ეფექტური თბოგამტარობა შეიძლება იყოს 4.7-ჯერ მეტი სუფთა Al2(SO4)3-ის მოცულობასთან შედარებით.შესწავლილი საფარების საფარი ვიზუალურად იქნა გამოკვლეული და შიდა სტრუქტურა შეფასდა კვეთის მიკროსკოპული გამოსახულების გამოყენებით.მიღებულია Al2(SO4)3-ის საფარი დაახლოებით 50 μm სისქით, მაგრამ მთლიანი პროცესი უნდა იყოს ოპტიმიზირებული უფრო ერთგვაროვანი განაწილების მისაღწევად.
ადსორბციულმა სისტემებმა დიდი ყურადღება მიიპყრო ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში, რადგან ისინი ეკოლოგიურად სუფთა ალტერნატივას წარმოადგენენ ტრადიციული შეკუმშვის სითბოს ტუმბოების ან სამაცივრო სისტემებისთვის.კომფორტის სტანდარტებისა და გლობალური საშუალო ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ადსორბციის სისტემებმა შესაძლოა შეამციროს წიაღისეული საწვავზე დამოკიდებულება უახლოეს მომავალში.გარდა ამისა, ადსორბციული სამაცივრო ან სითბოს ტუმბოების ნებისმიერი გაუმჯობესება შეიძლება გადავიდეს თერმული ენერგიის შესანახად, რაც წარმოადგენს პირველადი ენერგიის ეფექტური გამოყენების პოტენციალის დამატებით ზრდას.ადსორბციული სითბოს ტუმბოების და სამაცივრო სისტემების მთავარი უპირატესობა არის ის, რომ მათ შეუძლიათ მუშაობა დაბალი სითბოს მასით.ეს მათ შესაფერისს ხდის დაბალი ტემპერატურის წყაროებისთვის, როგორიცაა მზის ენერგია ან ნარჩენი სითბო.ენერგიის შენახვის აპლიკაციების თვალსაზრისით, ადსორბციას აქვს ენერგიის უფრო მაღალი სიმკვრივის და ენერგიის ნაკლები გაფრქვევის უპირატესობა მგრძნობიარე ან ლატენტურ სითბოს შენახვასთან შედარებით.
ადსორბციული სითბოს ტუმბოები და სამაცივრო სისტემები იგივე თერმოდინამიკურ ციკლს ატარებენ, როგორც მათი ორთქლის შეკუმშვის ანალოგი.მთავარი განსხვავება არის კომპრესორის კომპონენტების შეცვლა ადსორბერებით.ელემენტს შეუძლია შეწოვოს დაბალი წნევის გამაგრილებელი ორთქლი ზომიერ ტემპერატურაზე, აორთქლდეს მეტი მაცივარი მაშინაც კი, როდესაც სითხე ცივია.აუცილებელია ადსორბირების მუდმივი გაგრილების უზრუნველყოფა, რათა გამოირიცხოს ადსორბციის ენთალპია (ეგზოთერმი).ადსორბერი რეგენერირებულია მაღალ ტემპერატურაზე, რაც იწვევს გამაგრილებლის ორთქლის დეზორბციას.გათბობა უნდა გაგრძელდეს დეზორბციის ენთალპიის უზრუნველსაყოფად (ენდოთერმული).იმის გამო, რომ ადსორბციული პროცესები ხასიათდება ტემპერატურის ცვლილებებით, მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივე მოითხოვს მაღალ თბოგამტარობას.თუმცა, დაბალი თერმული კონდუქტომეტრული არსებითად არის მთავარი მინუსი უმეტეს აპლიკაციებში.
გამტარობის მთავარი პრობლემაა მისი საშუალო მნიშვნელობის გაზრდა სატრანსპორტო ბილიკის შენარჩუნებისას, რომელიც უზრუნველყოფს ადსორბციის/დესორბციის ორთქლის ნაკადს.ამის მისაღწევად ჩვეულებრივ გამოიყენება ორი მიდგომა: კომპოზიტური სითბოს გადამცვლელები და დაფარული სითბოს გადამცვლელები.ყველაზე პოპულარული და წარმატებული კომპოზიციური მასალებია ის, ვინც იყენებს ნახშირბადზე დაფუძნებულ დანამატებს, კერძოდ, გაფართოებულ გრაფიტს, გააქტიურებულ ნახშირბადს ან ნახშირბადის ბოჭკოებს.ოლივეირა და სხვ.2 გაჟღენთილი გაფართოებული გრაფიტის ფხვნილი კალციუმის ქლორიდით, რათა გამოიმუშაოს ადსორბერი სპეციფიკური გაგრილების სიმძლავრით (SCP) 306 ვტ/კგ-მდე და შესრულების კოეფიციენტი (COP) 0,46-მდე.ზაიაჩკოვსკი და სხვ.3 შესთავაზა გაფართოებული გრაფიტის, ნახშირბადის ბოჭკოსა და კალციუმის ქლორიდის კომბინაცია 15 W/mK საერთო გამტარობით.Jian et al4-მა გამოსცადა კომპოზიტები გოგირდის მჟავით დამუშავებული გაფართოებული ბუნებრივი გრაფიტით (ENG-TSA), როგორც სუბსტრატი ორეტაპიანი ადსორბციული გაგრილების ციკლში.მოდელი იწინასწარმეტყველა COP 0,215-დან 0,285-მდე და SCP 161,4-დან 260,74 ვტ/კგ-მდე.
ყველაზე ეფექტური გამოსავალი არის დაფარული სითბოს გადამცვლელი.ამ სითბოს გადამცვლელების საფარის მექანიზმები შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად: პირდაპირი სინთეზი და ადჰეზივები.ყველაზე წარმატებული მეთოდია პირდაპირი სინთეზი, რომელიც გულისხმობს ადსორბციული მასალების ფორმირებას უშუალოდ სითბოს გადამცვლელების ზედაპირზე შესაბამისი რეაგენტებიდან.Sotech5-მა დააპატენტა მეთოდი დაფარული ცეოლიტის სინთეზისთვის Fahrenheit GmbH-ის მიერ წარმოებული გამაგრილებლების სერიაში გამოსაყენებლად.შნაბელმა და სხვებმა გამოსცადეს უჟანგავი ფოლადზე დაფარული ორი ცეოლიტის მოქმედება.თუმცა, ეს მეთოდი მუშაობს მხოლოდ სპეციფიკურ ადსორბენტებთან, რაც ადჰეზივებით დაფარვას საინტერესო ალტერნატივად აქცევს.ბაინდერები არის პასიური ნივთიერებები, რომლებიც არჩეულია სორბენტის ადჰეზიის და/ან მასის გადაცემის მხარდასაჭერად, მაგრამ არ თამაშობენ როლს ადსორბციის ან გამტარობის გაძლიერებაში.ფრენი და სხვ.7 დაფარული ალუმინის სითბოს გადამცვლელი AQSOA-Z02 ცეოლითით სტაბილიზირებული თიხის შემკვრელით.Calabrese et al.8-მა შეისწავლა პოლიმერული ბაინდერებით ცეოლითის საფარის მომზადება.Ammann et al.9-მა შემოგვთავაზა მეთოდი პოლივინილის სპირტის მაგნიტური ნარევებისგან ფოროვანი ცეოლიტის საფარის მოსამზადებლად.ალუმინა (ალუმინა) ასევე გამოიყენება როგორც შემკვრელი 10 ადსორბერში.ჩვენი ინფორმაციით, ცელულოზა და ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა გამოიყენება მხოლოდ ფიზიკურ ადსორბენტებთან ერთად11,12.ზოგჯერ წებო არ გამოიყენება საღებავისთვის, მაგრამ გამოიყენება 13 სტრუქტურის დამოუკიდებლად ასაგებად.ალგინატის პოლიმერული მატრიცების კომბინაცია მრავალი მარილის ჰიდრატებთან ქმნის მოქნილ კომპოზიტურ სტრუქტურებს, რომლებიც ხელს უშლის გაჟონვას გაშრობის დროს და უზრუნველყოფს მასის ადექვატურ გადაცემას.თიხები, როგორიცაა ბენტონიტი და ატაპულგიტი, გამოყენებულია როგორც შემკვრელები კომპოზიტების დასამზადებლად15,16,17.ეთილცელულოზა გამოიყენებოდა კალციუმის ქლორიდის18 ან ნატრიუმის სულფიდის19 მიკროკაფსულაციისთვის.
ფოროვანი ლითონის სტრუქტურის მქონე კომპოზიტები შეიძლება დაიყოს დანამატი სითბოს გადამცვლელად და დაფარული სითბოს გადამცვლელად.ამ სტრუქტურების უპირატესობა არის მაღალი სპეციფიკური ზედაპირი.ეს იწვევს ადსორბენტსა და მეტალს შორის უფრო დიდ კონტაქტურ ზედაპირს ინერტული მასის დამატების გარეშე, რაც ამცირებს გაგრილების ციკლის საერთო ეფექტურობას.ლანგმა და სხვ.20-მა გააუმჯობესა ცეოლიტის ადსორბერის საერთო გამტარობა ალუმინის თაფლის სტრუქტურით.გილერმინოტი და სხვ.21-მა გააუმჯობესა NaX ცეოლითის ფენების თბოგამტარობა სპილენძისა და ნიკელის ქაფით.მიუხედავად იმისა, რომ კომპოზიტები გამოიყენება როგორც ფაზის შეცვლის მასალა (PCM), Li et al.22 და ჟაო და სხვ.23 ასევე საინტერესოა ქიმისორბციისთვის.მათ შეადარეს გაფართოებული გრაფიტისა და ლითონის ქაფის მოქმედება და დაასკვნეს, რომ ეს უკანასკნელი სასურველია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ კოროზიის პრობლემა არ არის.პალომბა და სხვ.ცოტა ხნის წინ შეადარეს სხვა მეტალის ფოროვანი კონსტრუქციები24.ვან დერ პალი და სხვ.შეისწავლეს ქაფებში ჩადებული ლითონის მარილები 25 .ყველა წინა მაგალითი შეესაბამება ნაწილაკების ადსორბენტების მკვრივ ფენებს.ლითონის ფოროვანი კონსტრუქციები პრაქტიკულად არ გამოიყენება ადსორბერების დასაფარად, რაც უფრო ოპტიმალური გამოსავალია.ცეოლითებთან შეკავშირების მაგალითი გვხვდება Wittstadt et al.26 მაგრამ არავითარი მცდელობა არ გაკეთებულა მარილის ჰიდრატების შეკავშირების მიუხედავად მათი მაღალი ენერგიის სიმკვრივისა 27 .
ამგვარად, ამ სტატიაში იქნება შესწავლილი ადსორბენტული საფარის მომზადების სამი მეთოდი: (1) შემკვრელის საფარი, (2) პირდაპირი რეაქცია და (3) ზედაპირული დამუშავება.ჰიდროქსიეთილცელულოზა იყო შერჩეული შემკვრელის შემკვრელი ამ სამუშაოში ადრე მოხსენებული სტაბილურობისა და საფარის კარგი ადჰეზიის გამო ფიზიკურ ადსორბენტებთან კომბინაციაში.ეს მეთოდი თავდაპირველად გამოიკვლიეს ბრტყელი საფარისთვის და მოგვიანებით გამოიყენეს ლითონის ბოჭკოვანი სტრუქტურებისთვის.ადრე მოხსენებული იყო ქიმიური რეაქციების შესაძლებლობის წინასწარი ანალიზი ადსორბენტური საფარის წარმოქმნით.წინა გამოცდილება ახლა გადადის ლითონის ბოჭკოვანი სტრუქტურების დაფარვაზე.ამ სამუშაოსთვის არჩეული ზედაპირის დამუშავება არის ალუმინის ანოდირებაზე დაფუძნებული მეთოდი.ალუმინის ანოდირება წარმატებით იქნა შერწყმული ლითონის მარილებთან ესთეტიკური მიზნებისათვის29.ამ შემთხვევებში შეიძლება მიღებულ იქნას ძალიან სტაბილური და კოროზიის მდგრადი საფარი.თუმცა, მათ არ შეუძლიათ რაიმე ადსორბციის ან დეზორბციის პროცესის განხორციელება.ეს ნაშრომი წარმოგიდგენთ ამ მიდგომის ვარიანტს, რომელიც საშუალებას იძლევა მასის გადაადგილება ორიგინალური პროცესის წებოვანი თვისებების გამოყენებით.ჩვენი ცოდნით, აქ აღწერილი არცერთი მეთოდი ადრე არ არის შესწავლილი.ისინი წარმოადგენენ ძალიან საინტერესო ახალ ტექნოლოგიას, რადგან ისინი იძლევიან ჰიდრატირებული ადსორბენტური საფარის წარმოქმნის საშუალებას, რომელსაც აქვს მთელი რიგი უპირატესობები ხშირად შესწავლილ ფიზიკურ ადსორბენტებთან შედარებით.
ამ ექსპერიმენტებისთვის სუბსტრატად გამოყენებული ალუმინის ფილები მოწოდებულია ALINVEST Břidličná, ჩეხეთის რესპუბლიკა.ისინი შეიცავს 98,11% ალუმინს, 1,3622% რკინას, 0,3618% მანგანუმს და სპილენძის, მაგნიუმის, სილიციუმის, ტიტანის, თუთიის, ქრომის და ნიკელის კვალს.
კომპოზიტების წარმოებისთვის არჩეული მასალები შეირჩევა მათი თერმოდინამიკური თვისებების შესაბამისად, კერძოდ, წყლის ოდენობის მიხედვით, რომელიც მათ შეუძლიათ ადსორბირება/დესორბირება 120°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე.
მაგნიუმის სულფატი (MgSO4) არის ერთ-ერთი ყველაზე საინტერესო და შესწავლილი ჰიდრატირებული მარილი30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41.თერმოდინამიკური თვისებები სისტემატურად იყო გაზომილი და აღმოჩნდა, რომ შესაფერისია ადსორბციული გაგრილების, სითბოს ტუმბოების და ენერგიის შენახვის სფეროებში გამოსაყენებლად.გამოყენებული იყო მშრალი მაგნიუმის სულფატი CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany).
კალციუმის ქლორიდი (CaCl2) (H319) არის კიდევ ერთი კარგად შესწავლილი მარილი, რადგან მის ჰიდრატს აქვს საინტერესო თერმოდინამიკური თვისებები41,42,43,44.კალციუმის ქლორიდის ჰექსაჰიდრატი CAS-No.7774-34-7 97% გამოყენებული (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, გერმანია).
თუთიის სულფატს (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) და მის ჰიდრატებს აქვთ თერმოდინამიკური თვისებები, რომლებიც შესაფერისია დაბალი ტემპერატურის ადსორბციის პროცესებისთვის45,46.გამოყენებული იყო თუთიის სულფატის ჰეპტაჰიდრატი CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany).
სტრონციუმის ქლორიდს (SrCl2) (H318) ასევე აქვს საინტერესო თერმოდინამიკური თვისებები4,45,47 თუმცა ის ხშირად შერწყმულია ამიაკთან ადსორბციული სითბოს ტუმბოს ან ენერგიის შენახვის კვლევაში.სინთეზისთვის გამოყენებული იყო სტრონციუმის ქლორიდის ჰექსაჰიდრატი CAS-Nr.10.476-85-4 99.0–102.0% (Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, USA).
სპილენძის სულფატი (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) არ არის ჰიდრატებს შორის, რომლებიც ხშირად გვხვდება პროფესიულ ლიტერატურაში, თუმცა მისი თერმოდინამიკური თვისებები საინტერესოა დაბალი ტემპერატურის გამოყენებისთვის48,49.სინთეზისთვის გამოყენებული იქნა სპილენძის სულფატი CAS-Nr.7758-99-8 99% (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA).
მაგნიუმის ქლორიდი (MgCl2) არის ერთ-ერთი ჰიდრატირებული მარილი, რომელსაც ბოლო დროს მეტი ყურადღება ექცევა თერმული ენერგიის შენახვის სფეროში50,51.ექსპერიმენტებისთვის გამოყენებული იყო მაგნიუმის ქლორიდის ჰექსაჰიდრატი CAS-Nr.7791-18-6 სუფთა ფარმაცევტული კლასის (Applichem GmbH., Darmstadt, გერმანია).
როგორც ზემოთ აღინიშნა, ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა შეირჩა მსგავს აპლიკაციებში დადებითი შედეგების გამო.მასალა, რომელიც გამოიყენება ჩვენს სინთეზში არის ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა CAS-Nr 9004-62-0 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA).
ლითონის ბოჭკოები მზადდება მოკლე მავთულისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული შეკუმშვისა და აგლომერაციის გზით, პროცესი, რომელიც ცნობილია როგორც ჭურჭლის დნობის მოპოვება (CME)52.ეს ნიშნავს, რომ მათი თბოგამტარობა დამოკიდებულია არა მხოლოდ წარმოებაში გამოყენებული ლითონების ნაყარ გამტარობაზე და საბოლოო სტრუქტურის ფორიანობაზე, არამედ ძაფებს შორის კავშირის ხარისხზე.ბოჭკოები არ არის იზოტროპული და წარმოების დროს ნაწილდება გარკვეული მიმართულებით, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს თბოგამტარობას განივი მიმართულებით.
წყლის შთანთქმის თვისებები გამოკვლეული იყო ერთდროული თერმოგრავიმეტრული ანალიზის (TGA)/დიფერენციალური თერმოგრავიმეტრიული ანალიზის (DTG) გამოყენებით ვაკუუმურ პაკეტში (Netzsch TG 209 F1 Libra).გაზომვები ჩატარდა აზოტის ატმოსფეროში 10 მლ/წთ სიჩქარით და ტემპერატურული დიაპაზონით 25-დან 150°C-მდე ალუმინის ოქსიდის ჭურჭელში.გათბობის სიჩქარე იყო 1 °C/წთ, ნიმუშის წონა მერყეობდა 10-დან 20 მგ-მდე, გარჩევადობა იყო 0,1 მკგ.ამ ნაშრომში უნდა აღინიშნოს, რომ მასის სხვაობა ერთეულ ზედაპირზე აქვს დიდი გაურკვევლობა.TGA-DTG-ში გამოყენებული ნიმუშები არის ძალიან მცირე და არარეგულარულად მოჭრილი, რაც მათ ფართობის განსაზღვრას არაზუსტს ხდის.ამ მნიშვნელობების ექსტრაპოლაცია შესაძლებელია მხოლოდ დიდ ფართობზე, თუ დიდი გადახრები იქნება გათვალისწინებული.
შესუსტებული მთლიანი ასახვის ფურიეს ტრანსფორმაციის ინფრაწითელი სპექტრები (ATR-FTIR) შეძენილი იქნა Bruker Vertex 80 v FTIR სპექტრომეტრზე (Bruker Optik GmbH, ლაიფციგი, გერმანია) ATR პლატინის აქსესუარის გამოყენებით (Bruker Optik GmbH, გერმანია).სუფთა მშრალი ალმასის კრისტალების სპექტრები გაზომილი იყო უშუალოდ ვაკუუმში, სანამ ნიმუშები გამოიყენებოდა ექსპერიმენტული გაზომვებისთვის.ნიმუშები გაზომილი იყო ვაკუუმში სპექტრალური გარჩევადობით 2 სმ-1 და სკანირების საშუალო რაოდენობა 32. ტალღის რიცხვის დიაპაზონი 8000-დან 500 სმ-1-მდე.სპექტრული ანალიზი ჩატარდა OPUS პროგრამის გამოყენებით.
SEM ანალიზი ჩატარდა Zeiss-ის DSM 982 Gemini-ის გამოყენებით 2 და 5 კვ ძაბვის აჩქარებით.ენერგიის დისპერსიული რენტგენის სპექტროსკოპია (EDX) ჩატარდა Thermo Fischer System 7-ის გამოყენებით Peltier გაგრილებული სილიკონის დრიფტის დეტექტორით (SSD).
ლითონის ფირფიტების მომზადება ხდებოდა 53-ში აღწერილის მსგავსი პროცედურის მიხედვით. პირველ რიგში, ფირფიტა ჩაეფლო 50%-იან გოგირდმჟავაში.15 წუთი.შემდეგ ისინი შეიყვანეს 1 M ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარში დაახლოებით 10 წამის განმავლობაში.შემდეგ ნიმუშები გარეცხილი იქნა დიდი რაოდენობით გამოხდილი წყლით, შემდეგ კი 30 წუთის განმავლობაში გაჟღენთილია გამოხდილ წყალში.წინასწარი ზედაპირის დამუშავების შემდეგ ნიმუშები ჩაეფლო 3%-იან გაჯერებულ ხსნარში.HEC და სამიზნე მარილი.ბოლოს ამოიღეთ და გააშრეთ 60°C-ზე.
ანოდიზაციის მეთოდი აძლიერებს და აძლიერებს ბუნებრივ ოქსიდის ფენას პასიურ მეტალზე.ალუმინის პანელები ანოდირებული იყო გოგირდის მჟავით გამაგრებულ მდგომარეობაში და შემდეგ დალუქული იქნა ცხელ წყალში.ანოდიზაციას მოჰყვა თავდაპირველი გრავირება 1 მოლ/ლ NaOH (600 წმ), რასაც მოჰყვა ნეიტრალიზაცია 1 მოლ/ლ HNO3-ში (60 წმ).ელექტროლიტური ხსნარი არის 2.3 M H2SO4, 0.01 M Al2(SO4)3 და 1 MgSO4 + 7H2O ნარევი.ანოდიზაცია განხორციელდა (40 ± 1)°C, 30 mA/cm2 1200 წამის განმავლობაში.დალუქვის პროცესი განხორციელდა სხვადასხვა მარილწყალში, როგორც აღწერილია მასალებში (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2).ნიმუშს ადუღებენ მასში 1800 წამის განმავლობაში.
გამოკვლეულია კომპოზიტების წარმოების სამი განსხვავებული მეთოდი: წებოვანი საფარი, პირდაპირი რეაქცია და ზედაპირული დამუშავება.თითოეული სასწავლო მეთოდის დადებითი და უარყოფითი მხარეები სისტემატურად არის გაანალიზებული და განხილული.შედეგების შესაფასებლად გამოყენებული იქნა პირდაპირი დაკვირვება, ნანოგამოსახულება და ქიმიური/ელემენტური ანალიზი.
ანოდიზაცია არჩეული იყო, როგორც კონვერტაციის ზედაპირის დამუშავების მეთოდი მარილის ჰიდრატების ადჰეზიის გაზრდის მიზნით.ეს ზედაპირის დამუშავება ქმნის ალუმინის (ალუმინის) ფოროვან სტრუქტურას პირდაპირ ალუმინის ზედაპირზე.ტრადიციულად, ეს მეთოდი შედგება ორი ეტაპისგან: პირველი ეტაპი ქმნის ალუმინის ოქსიდის ფოროვან სტრუქტურას, ხოლო მეორე ეტაპი ქმნის ალუმინის ჰიდროქსიდის საფარს, რომელიც ხურავს ფორებს.ქვემოთ მოცემულია მარილის დაბლოკვის ორი მეთოდი გაზის ფაზაზე წვდომის დაბლოკვის გარეშე.პირველი შედგება თაფლისებრი სისტემისგან, რომელიც იყენებს მცირე ზომის ალუმინის ოქსიდის (Al2O3) მილებს, რომლებიც მიიღება პირველ ეტაპზე, რათა შეინარჩუნოს ადსორბენტი კრისტალები და გაზარდოს მისი გადაბმა ლითონის ზედაპირებზე.მიღებულ თაფლს აქვს დიამეტრი დაახლოებით 50 ნმ და სიგრძე 200 ნმ (ნახ. 1ა).როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ეს ღრუები ჩვეულებრივ იხურება მეორე ეტაპზე Al2O(OH)2 ბოემიტის თხელი ფენით, რომელსაც მხარს უჭერს ალუმინის მილის დუღილის პროცესი.მეორე მეთოდით, ეს დალუქვის პროცესი ისეა მოდიფიცირებული, რომ მარილის კრისტალები იჭერს ბოემიტის (Al2O(OH)) თანაბრად დაფარულ ფენას, რომელიც ამ შემთხვევაში არ გამოიყენება დალუქვისთვის.მეორე ეტაპი ტარდება შესაბამისი მარილის გაჯერებულ ხსნარში.აღწერილ შაბლონებს აქვთ ზომები 50-100 ნმ დიაპაზონში და ჰგავს წვეთებს (ნახ. 1ბ).დალუქვის პროცესის შედეგად მიღებულ ზედაპირს აქვს გამოხატული სივრცითი სტრუქტურა გაზრდილი კონტაქტის ფართობით.ზედაპირის ეს ნიმუში, მათ მრავალ შემაკავშირებელ კონფიგურაციებთან ერთად, იდეალურია მარილის კრისტალების ტარებისა და შესანახად.ორივე აღწერილი სტრუქტურა, როგორც ჩანს, ნამდვილად ფოროვანია და აქვს პატარა ღრუები, რომლებიც კარგად შეეფერება მარილის ჰიდრატების შესანარჩუნებლად და ორთქლის შეწოვას მარილში ადსორბერის მუშაობის დროს.თუმცა, ამ ზედაპირების ელემენტარულ ანალიზს EDX-ის გამოყენებით შეუძლია აღმოაჩინოს მაგნიუმის და გოგირდის კვალი ბოემიტის ზედაპირზე, რაც არ არის გამოვლენილი ალუმინის ზედაპირის შემთხვევაში.
ნიმუშის ATR-FTIR დაადასტურა, რომ ელემენტი იყო მაგნიუმის სულფატი (იხ. სურათი 2b).სპექტრი გვიჩვენებს დამახასიათებელ სულფატ იონურ პიკებს 610-680 და 1080-1130 სმ-1-ზე და დამახასიათებელ გისოსიან წყლის პიკებს 1600-1700 სმ-1 და 3200-3800 სმ-1-ზე (იხ. ნახ. 2a, c).).მაგნიუმის იონების არსებობა თითქმის არ ცვლის სპექტრს54.
(ა) ბოემიტით დაფარული MgSO4 ალუმინის ფირფიტის EDX, (ბ) ბოემიტისა და MgSO4 საფარების ATR-FTIR სპექტრები, (გ) სუფთა MgSO4-ის ATR-FTIR სპექტრები.
ადსორბციის ეფექტურობის შენარჩუნება დადასტურდა TGA-ით.ნახ.3b გვიჩვენებს დეზორბციის პიკს დაახლ.60°C.ეს პიკი არ შეესაბამება სუფთა მარილის TGA-ში დაფიქსირებული ორი პიკის ტემპერატურას (ნახ. 3a).შეფასდა ადსორბცია-დესორბციის ციკლის განმეორებადობა და იგივე მრუდი დაფიქსირდა ნიმუშების ტენიან ატმოსფეროში მოთავსების შემდეგ (ნახ. 3c).დეზორბციის მეორე სტადიაზე დაფიქსირებული განსხვავებები შეიძლება იყოს დეჰიდრატაციის შედეგი დინების ატმოსფეროში, რადგან ეს ხშირად იწვევს არასრულ დეჰიდრატაციას.ეს მნიშვნელობები შეესაბამება დაახლოებით 17,9 გ/მ2-ს პირველ წყალგაღებაში და 10,3 გ/მ2-ს მეორე გამორთვისას.
ბოემიტისა და MgSO4-ის TGA ანალიზის შედარება: სუფთა MgSO4 (a), ნარევი (b) და რეჰიდრატაციის შემდეგ (c) TGA ანალიზი.
იგივე მეთოდი ჩატარდა კალციუმის ქლორიდით, როგორც ადსორბენტი.შედეგები წარმოდგენილია სურათზე 4. ზედაპირის ვიზუალური დათვალიერებისას გამოვლინდა უმნიშვნელო ცვლილებები მეტალის სიკაშკაშეში.ბეწვი ძლივს ჩანს.SEM-მა დაადასტურა ზედაპირზე თანაბრად განაწილებული პატარა კრისტალების არსებობა.თუმცა, TGA-მ არ აჩვენა დეჰიდრატაცია 150°C-ზე ქვემოთ.ეს შეიძლება გამოწვეული იყოს იმით, რომ მარილის პროპორცია ძალიან მცირეა სუბსტრატის მთლიან მასასთან შედარებით TGA-ით გამოსავლენად.
ანოდირების მეთოდით სპილენძის სულფატის საფარის ზედაპირული დამუშავების შედეგები ნაჩვენებია ნახ.5. ამ შემთხვევაში, CuSO4-ის მოსალოდნელი ინკორპორაცია Al ოქსიდის სტრუქტურაში არ მომხდარა.ამის ნაცვლად, შეინიშნება ფხვიერი ნემსები, რადგან ისინი ჩვეულებრივ გამოიყენება სპილენძის ჰიდროქსიდისთვის Cu(OH)2, რომელიც გამოიყენება ტიპიური ფირუზის საღებავებით.
ანოდირებული ზედაპირის დამუშავება ასევე შემოწმებული იყო სტრონციუმის ქლორიდთან ერთად.შედეგებმა აჩვენა არათანაბარი დაფარვა (იხ. სურათი 6a).იმის დასადგენად, მარილი ფარავდა თუ არა მთელ ზედაპირს, ჩატარდა EDX ანალიზი.ნაცრისფერი ზონის წერტილის მრუდი (პუნქტი 1 ნახ. 6ბ) აჩვენებს ცოტა სტრონციუმს და ბევრ ალუმინს.ეს მიუთითებს გაზომილ ზონაში სტრონციუმის დაბალ შემცველობაზე, რაც, თავის მხრივ, მიუთითებს სტრონციუმის ქლორიდის დაბალ დაფარვაზე.პირიქით, თეთრ უბნებს აქვს სტრონციუმის მაღალი შემცველობა და ალუმინის დაბალი შემცველობა (პუნქტები 2-6 ნახ. 6ბ-ზე).თეთრი უბნის EDX ანალიზი აჩვენებს უფრო მუქ წერტილებს (პუნქტები 2 და 4 ნახ. 6b-ზე), ქლორის დაბალი შემცველობა და გოგირდის მაღალი შემცველობა.ეს შეიძლება მიუთითებდეს სტრონციუმის სულფატის წარმოქმნაზე.უფრო ნათელი წერტილები ასახავს ქლორის მაღალ შემცველობას და გოგირდის დაბალ შემცველობას (პუნქტები 3, 5 და 6 ნახ. 6b).ეს შეიძლება აიხსნას იმით, რომ თეთრი საფარის ძირითადი ნაწილი შედგება მოსალოდნელი სტრონციუმის ქლორიდისგან.ნიმუშის TGA-მ დაადასტურა ანალიზის ინტერპრეტაცია პიკით სუფთა სტრონციუმის ქლორიდის დამახასიათებელ ტემპერატურაზე (ნახ. 6c).მათი მცირე ღირებულება შეიძლება გამართლდეს მარილის მცირე ნაწილით ლითონის საყრდენის მასასთან შედარებით.ცდებში განსაზღვრული დეზორბციის მასა შეესაბამება 7,3 გ/მ2 გამოყოფილ რაოდენობას ადსორბერის ერთეულ ფართობზე 150°C ტემპერატურაზე.
ასევე შემოწმდა ელოქსალით დამუშავებული თუთიის სულფატის საფარები.მაკროსკოპული თვალსაზრისით, საფარი ძალიან თხელი და ერთგვაროვანი ფენაა (ნახ. 7ა).თუმცა, SEM-მა გამოავლინა ზედაპირის ფართობი დაფარული პატარა კრისტალებით, რომლებიც გამოყოფილია ცარიელი უბნებით (ნახ. 7b).საფარისა და სუბსტრატის TGA შეადარეს სუფთა მარილს (სურათი 7c).სუფთა მარილს აქვს ერთი ასიმეტრიული პიკი 59,1°C.დაფარული ალუმინის აჩვენა ორი პატარა პიკი 55.5°C და 61.3°C, რაც მიუთითებს თუთიის სულფატის ჰიდრატის არსებობაზე.ექსპერიმენტში გამოვლენილი მასის სხვაობა შეესაბამება 10,9 გ/მ2 დეჰიდრატაციის ტემპერატურაზე 150°C.
როგორც წინა განაცხადში53, ჰიდროქსიეთილის ცელულოზა გამოიყენებოდა როგორც შემკვრელი სორბენტის საფარის ადჰეზიის და სტაბილურობის გასაუმჯობესებლად.მასალის თავსებადობა და ეფექტი ადსორბციის შესრულებაზე შეფასებული იყო TGA-ით.ანალიზი ტარდება მთლიან მასასთან მიმართებაში, ანუ ნიმუში მოიცავს ლითონის ფირფიტას, რომელიც გამოიყენება როგორც საფარის სუბსტრატი.ადჰეზია შემოწმდება ტესტით, რომელიც დაფუძნებულია ISO2409 სპეციფიკაციაში განსაზღვრულ ჯვარედინი ჭრილობის ტესტზე (ვერ აკმაყოფილებს ჭრილის განცალკევების სპეციფიკაციას, დამოკიდებულია სპეციფიკაციის სისქეზე და სიგანეზე).
პანელების დაფარვა კალციუმის ქლორიდით (CaCl2) (იხ. ნახაზი 8a) გამოიწვია არათანაბარი განაწილება, რაც არ შეინიშნებოდა სუფთა ალუმინის საფარში, რომელიც გამოიყენება განივი ჭრილობის ტესტისთვის.სუფთა CaCl2-ის შედეგებთან შედარებით, TGA (ნახ. 8b) აჩვენებს ორ დამახასიათებელ მწვერვალს, რომლებიც გადაინაცვლებს დაბალ ტემპერატურაზე, შესაბამისად, 40 და 20°C.განივი კვეთის ტესტი არ იძლევა ობიექტური შედარების საშუალებას, რადგან სუფთა CaCl2 ნიმუში (ნიმუში მარჯვნივ ნახ. 8c) არის ფხვნილისებრი ნალექი, რომელიც შლის ზედა ნაწილაკებს.HEC-ის შედეგებმა აჩვენა ძალიან თხელი და ერთიანი საფარი დამაკმაყოფილებელი ადჰეზიით.მასის სხვაობა ნაჩვენებია ნახ.8b შეესაბამება 51,3 გ/მ2 ადსორბერის ერთეულ ფართობზე 150°C ტემპერატურაზე.
დადებითი შედეგები ადჰეზიისა და ერთგვაროვნების მხრივ ასევე მიღებულ იქნა მაგნიუმის სულფატთან (MgSO4) (იხ. სურ. 9).საფარის დეზორბციის პროცესის ანალიზმა აჩვენა ერთი პიკის არსებობა დაახლ.60°C.ეს ტემპერატურა შეესაბამება დეზორბციის მთავარ საფეხურს, რომელიც ჩანს სუფთა მარილების დეჰიდრატაციაში, რაც წარმოადგენს კიდევ ერთ საფეხურს 44°C ტემპერატურაზე.იგი შეესაბამება ჰექსაჰიდრატიდან პენტაჰიდრატზე გადასვლას და არ შეინიშნება ბაინდერებით დაფარვის შემთხვევაში.ჯვრის მონაკვეთის ტესტები აჩვენებს გაუმჯობესებულ განაწილებას და წებოვნებას სუფთა მარილის გამოყენებით დამზადებულ საფარებთან შედარებით.TGA-DTC-ში დაფიქსირებული მასის სხვაობა შეესაბამება 18,4 გ/მ2 ადსორბერის ერთეულ ფართობზე 150°C ტემპერატურაზე.
ზედაპირული დარღვევების გამო, სტრონციუმის ქლორიდს (SrCl2) აქვს არათანაბარი საფარი ფარფლებზე (ნახ. 10a).თუმცა, განივი დონის ტესტის შედეგებმა აჩვენა ერთგვაროვანი განაწილება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებული ადჰეზიით (ნახ. 10c).TGA ანალიზმა აჩვენა ძალიან მცირე განსხვავება წონაში, რაც გამოწვეულია მარილის დაბალი შემცველობით ლითონის სუბსტრატთან შედარებით.თუმცა, მრუდის საფეხურები აჩვენებს დეჰიდრატაციის პროცესის არსებობას, თუმცა პიკი დაკავშირებულია სუფთა მარილის დახასიათებისას მიღებულ ტემპერატურასთან.ნახ.10b ასევე ნაპოვნი იქნა სუფთა მარილის ანალიზისას.თუმცა, დეჰიდრატაციის ძირითადი ეტაპი, რომელიც დაფიქსირდა სუფთა მარილში 50°C ტემპერატურაზე, არ აისახებოდა შემკვრელის გამოყენებით მოსახვევებში.ამის საპირისპიროდ, შემკვრელის ნარევმა აჩვენა ორი პიკი 20.2°C და 94.1°C, რომლებიც არ იყო გაზომილი სუფთა მარილისთვის (ნახ. 10b).150 °C ტემპერატურაზე, დაკვირვებული მასის სხვაობა შეესაბამება 7,2 გ/მ2 ადსორბერის ერთეულ ფართობზე.
HEC-ისა და თუთიის სულფატის (ZnSO4) კომბინაციამ არ მისცა მისაღები შედეგები (სურათი 11).დაფარული ლითონის TGA ანალიზმა არ გამოავლინა დეჰიდრატაციის პროცესები.მიუხედავად იმისა, რომ საფარის განაწილება და გადაბმა გაუმჯობესდა, მისი თვისებები ჯერ კიდევ შორს არის ოპტიმალურისგან.
ლითონის ბოჭკოების თხელი და ერთიანი ფენით დაფარვის უმარტივესი გზაა სველი გაჟღენთვა (ნახ. 12a), რომელიც მოიცავს სამიზნე მარილის მომზადებას და ლითონის ბოჭკოების წყალხსნარით გაჟღენთვას.
სველი გაჟღენთისთვის მომზადებისას ორი ძირითადი პრობლემა ჩნდება.ერთის მხრივ, მარილიანი ხსნარის ზედაპირული დაძაბულობა ხელს უშლის სითხის სწორად შეყვანას ფოროვან სტრუქტურაში.გარე ზედაპირზე კრისტალიზაცია (ნახ. 12d) და სტრუქტურის შიგნით ჩარჩენილი ჰაერის ბუშტები (ნახ. 12გ) შეიძლება შემცირდეს მხოლოდ ზედაპირული დაძაბულობის შემცირებით და ნიმუშის წინასწარ დატენვით გამოხდილი წყლით.ნიმუშში იძულებითი დაშლა ჰაერის ევაკუაციის გზით ან სტრუქტურაში ხსნარის ნაკადის შექმნით არის სხვა ეფექტური გზა სტრუქტურის სრული შევსების უზრუნველსაყოფად.
მეორე პრობლემა, რომელიც წარმოიშვა მომზადების დროს, იყო ფირის მოცილება მარილის ნაწილიდან (იხ. სურ. 12b).ეს ფენომენი ხასიათდება დაშლის ზედაპირზე მშრალი საფარის წარმოქმნით, რომელიც აჩერებს კონვექციურად სტიმულირებულ გაშრობას და იწყებს დიფუზიის სტიმულირებულ პროცესს.მეორე მექანიზმი გაცილებით ნელია ვიდრე პირველი.შედეგად, საჭიროა მაღალი ტემპერატურა გონივრული გაშრობისთვის, რაც ზრდის ნიმუშის შიგნით ბუშტების წარმოქმნის რისკს.ეს პრობლემა მოგვარებულია კრისტალიზაციის ალტერნატიული მეთოდის დანერგვით, რომელიც დაფუძნებულია არა კონცენტრაციის ცვლილებაზე (აორთქლებაზე), არამედ ტემპერატურის ცვლილებაზე (როგორც MgSO4-ის მაგალითზე ნახ. 13-ზე).
კრისტალიზაციის პროცესის სქემატური წარმოდგენა მყარი და თხევადი ფაზების გაგრილებისა და გამოყოფის დროს MgSO4-ის გამოყენებით.
გაჯერებული მარილის ხსნარი შეიძლება მომზადდეს ოთახის ტემპერატურაზე (HT) ან ზემოთ ამ მეთოდის გამოყენებით.პირველ შემთხვევაში, კრისტალიზაცია აიძულა ოთახის ტემპერატურაზე დაბლა ტემპერატურის შემცირებით.მეორე შემთხვევაში, კრისტალიზაცია მოხდა, როდესაც ნიმუში გაცივდა ოთახის ტემპერატურამდე (RT).შედეგი არის კრისტალების (B) და გახსნილი (A) ნარევი, რომლის თხევადი ნაწილი ამოღებულია შეკუმშული ჰაერით.ეს მიდგომა არა მხოლოდ გამორიცხავს ამ ჰიდრატებზე ფირის წარმოქმნას, არამედ ამცირებს სხვა კომპოზიტების მომზადებისთვის საჭირო დროს.თუმცა, შეკუმშული ჰაერით სითხის მოცილება იწვევს მარილის დამატებით კრისტალიზაციას, რის შედეგადაც ხდება სქელი საფარი.
კიდევ ერთი მეთოდი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ლითონის ზედაპირების დასაფარავად, გულისხმობს სამიზნე მარილების უშუალო წარმოებას ქიმიური რეაქციების გზით.ფარფლებისა და მილების ლითონის ზედაპირებზე მჟავების რეაქციის შედეგად დაფარულ სითბოს გადამცვლელებს აქვთ მრავალი უპირატესობა, როგორც ეს ჩვენს წინა კვლევაშია ნათქვამი.ბოჭკოებზე ამ მეთოდის გამოყენებამ გამოიწვია ძალიან ცუდი შედეგები რეაქციის დროს გაზების წარმოქმნის გამო.წყალბადის გაზის ბუშტების წნევა გროვდება ზონდის შიგნით და იცვლება პროდუქტის გამოდევნისას (სურ. 14a).
საფარი შეცვლილია ქიმიური რეაქციის შედეგად, რათა უკეთ გააკონტროლოს საფარის სისქე და განაწილება.ეს მეთოდი გულისხმობს მჟავა ნისლის ნაკადის გავლას ნიმუშში (სურათი 14b).მოსალოდნელია, რომ ეს გამოიწვევს ერთგვაროვან დაფარვას სუბსტრატის ლითონთან რეაქციის შედეგად.შედეგები დამაკმაყოფილებელი იყო, მაგრამ პროცესი იყო ძალიან ნელი იმისთვის, რომ ჩაითვალოს ეფექტური მეთოდი (ნახ. 14c).რეაქციის მოკლე დრო მიიღწევა ლოკალიზებული გაცხელებით.
ზემოაღნიშნული მეთოდების უარყოფითი მხარეების დასაძლევად შესწავლილია ადჰეზივების გამოყენებაზე დაფუძნებული საფარის მეთოდი.HEC შეირჩა წინა ნაწილში წარმოდგენილი შედეგების საფუძველზე.ყველა ნიმუში მომზადდა 3% წონით.შემკვრელი შერეულია მარილით.ბოჭკოები წინასწარ დამუშავდა იმავე პროცედურის მიხედვით, როგორც ნეკნების, ანუ გაჟღენთილი 50% მოც.15 წუთის განმავლობაში.გოგირდის მჟავა, შემდეგ გაჟღენთილია ნატრიუმის ჰიდროქსიდში 20 წამის განმავლობაში, გარეცხილია გამოხდილ წყალში და ბოლოს გაჟღენთილია გამოხდილ წყალში 30 წუთის განმავლობაში.ამ შემთხვევაში, გაჟღენთამდე დაემატა დამატებითი ნაბიჯი.ნიმუში მოკლედ ჩაყარეთ სამიზნე მარილის ხსნარში და გააშრეთ დაახლოებით 60°C ტემპერატურაზე.პროცესი შექმნილია ლითონის ზედაპირის შესაცვლელად, ბირთვული უბნების შესაქმნელად, რაც აუმჯობესებს საფარის განაწილებას საბოლოო ეტაპზე.ბოჭკოვანი სტრუქტურა აქვს ერთი მხარე, სადაც ძაფები უფრო თხელი და მჭიდროდ არის შეფუთული, და საპირისპირო მხარე, სადაც ძაფები უფრო სქელია და ნაკლებად განაწილებულია.ეს არის 52 წარმოების პროცესის შედეგი.
კალციუმის ქლორიდის (CaCl2) შედეგები შეჯამებულია და ილუსტრირებულია ნახატებით ცხრილში 1. კარგი დაფარვა ინოკულაციის შემდეგ.იმ ძაფებსაც კი, რომლებსაც ზედაპირზე ხილული კრისტალები არ ჰქონდათ, ჰქონდათ შემცირებული მეტალის ანარეკლები, რაც მიუთითებს დასრულების ცვლილებაზე.თუმცა, მას შემდეგ, რაც ნიმუშები გაჟღენთილი იქნა CaCl2-ისა და HEC-ის წყალხსნარით და გაშრეს დაახლოებით 60°C ტემპერატურაზე, საფარები კონცენტრირებული იყო სტრუქტურების კვეთაზე.ეს არის ხსნარის ზედაპირული დაჭიმვით გამოწვეული ეფექტი.გაჟღენთის შემდეგ, სითხე რჩება ნიმუშის შიგნით მისი ზედაპირული დაძაბულობის გამო.ძირითადად ეს ხდება სტრუქტურების კვეთაზე.ნიმუშის საუკეთესო მხარეს აქვს მარილით სავსე რამდენიმე ხვრელი.დაფარვის შემდეგ წონა გაიზარდა 0,06 გ/სმ3-ით.
მაგნიუმის სულფატით (MgSO4) დაფარვა წარმოქმნის მეტ მარილს ერთეულ მოცულობაზე (ცხრილი 2).ამ შემთხვევაში, გაზომილი ზრდა არის 0,09 გ/სმ3.დათესვის პროცესმა გამოიწვია ნიმუშის ფართო დაფარვა.საფარის პროცესის შემდეგ, მარილი ბლოკავს ნიმუშის თხელი მხარის დიდ ნაწილებს.გარდა ამისა, მქრქალის ზოგიერთი უბანი დაბლოკილია, მაგრამ გარკვეული ფორიანობა შენარჩუნებულია.ამ შემთხვევაში, მარილის წარმოქმნა ადვილად შეინიშნება სტრუქტურების კვეთაზე, რაც ადასტურებს, რომ საფარის პროცესი ძირითადად გამოწვეულია სითხის ზედაპირული დაძაბულობით და არა მარილსა და ლითონის სუბსტრატს შორის ურთიერთქმედებით.
სტრონციუმის ქლორიდის (SrCl2) და HEC-ის კომბინაციის შედეგებმა აჩვენა წინა მაგალითების მსგავსი თვისებები (ცხრილი 3).ამ შემთხვევაში, ნიმუშის თხელი მხარე თითქმის მთლიანად დაფარულია.ჩანს მხოლოდ ცალკეული ფორები, რომლებიც წარმოიქმნება გაშრობისას ნიმუშიდან ორთქლის გამოყოფის შედეგად.მქრქალი მხარეზე დაფიქსირებული ნიმუში ძალიან წააგავს წინა შემთხვევას, ტერიტორია დაბლოკილია მარილით და ბოჭკოები ბოლომდე არ არის დაფარული.
ბოჭკოვანი სტრუქტურის დადებითი ეფექტის შესაფასებლად სითბოს გადამცვლელის თერმულ მუშაობაზე, განისაზღვრა დაფარული ბოჭკოვანი სტრუქტურის ეფექტური თბოგამტარობა და შედარება სუფთა საფარი მასალასთან.თერმული კონდუქტომეტრული გაზომვა მოხდა ASTM D 5470-2017 მიხედვით, ბრტყელი პანელის მოწყობილობის გამოყენებით, რომელიც ნაჩვენებია სურათზე 15a, საცნობარო მასალის გამოყენებით ცნობილი თბოგამტარობით.სხვა გარდამავალი გაზომვის მეთოდებთან შედარებით, ეს პრინციპი ხელსაყრელია მიმდინარე კვლევაში გამოყენებული ფოროვანი მასალებისთვის, რადგან გაზომვები ხორციელდება სტაბილურ მდგომარეობაში და საკმარისი ნიმუშის ზომით (ბაზის ფართობი 30 × 30 მმ2, სიმაღლე დაახლოებით 15 მმ).სუფთა საფარი მასალის (მინიშნება) და დაფარული ბოჭკოვანი სტრუქტურის ნიმუშები მომზადდა გაზომვისთვის ბოჭკოს მიმართულებით და ბოჭკოს მიმართულებაზე პერპენდიკულარულად, რათა შეფასდეს ანიზოტროპული თბოგამტარობის ეფექტი.ნიმუშები დაფქვა ზედაპირზე (P320 grit), რათა მინიმუმამდე შემცირდეს ზედაპირის უხეშობის ეფექტი ნიმუშის მომზადების გამო, რომელიც არ ასახავს ნიმუშის სტრუქტურას.