Nature.com സന്ദർശിച്ചതിന് നന്ദി. നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ബ്രൗസർ പതിപ്പിന് പരിമിതമായ CSS പിന്തുണ മാത്രമേ ഉള്ളൂ. മികച്ച അനുഭവത്തിനായി, നിങ്ങൾ ഒരു അപ്ഡേറ്റ് ചെയ്ത ബ്രൗസർ ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു (അല്ലെങ്കിൽ ഇന്റർനെറ്റ് എക്സ്പ്ലോററിൽ കോംപാറ്റിബിലിറ്റി മോഡ് പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കുക). അതേസമയം, തുടർച്ചയായ പിന്തുണ ഉറപ്പാക്കാൻ, സ്റ്റൈലുകളും ജാവാസ്ക്രിപ്റ്റും ഇല്ലാതെ ഞങ്ങൾ സൈറ്റ് റെൻഡർ ചെയ്യും.
പരമ്പരാഗത കംപ്രസ്സർ സിസ്റ്റങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ അഡ്‌സോർപ്ഷൻ റഫ്രിജറേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങളുടെയും ഹീറ്റ് പമ്പുകളുടെയും വിപണി വിഹിതം ഇപ്പോഴും താരതമ്യേന ചെറുതാണ്. വിലകുറഞ്ഞ താപം (ചെലവേറിയ ഇലക്ട്രിക്കൽ ജോലികൾക്ക് പകരം) ഉപയോഗിക്കുന്നതിന്റെ വലിയ നേട്ടം ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, അഡ്‌സോർപ്ഷൻ തത്വങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സിസ്റ്റങ്ങളുടെ നടപ്പാക്കൽ ഇപ്പോഴും കുറച്ച് പ്രത്യേക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ മാത്രമായി പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. ഇല്ലാതാക്കേണ്ട പ്രധാന പോരായ്മ, കുറഞ്ഞ താപ ചാലകതയും അഡ്‌സോർബന്റിന്റെ കുറഞ്ഞ സ്ഥിരതയും കാരണം നിർദ്ദിഷ്ട ശക്തിയിലെ കുറവുമാണ്. നിലവിലെ അത്യാധുനിക വാണിജ്യ അഡ്‌സോർപ്ഷൻ റഫ്രിജറേഷൻ സംവിധാനങ്ങൾ തണുപ്പിക്കൽ ശേഷി ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനായി പൂശിയ പ്ലേറ്റ് ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ചറുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള അഡ്‌സോർബറുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. കോട്ടിംഗിന്റെ കനം കുറയ്ക്കുന്നത് മാസ് ട്രാൻസ്ഫർ ഇം‌പെഡൻസിൽ കുറവുണ്ടാക്കുമെന്നും, ചാലക ഘടനകളുടെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണവും വോളിയം അനുപാതവും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് കാര്യക്ഷമതയിൽ വിട്ടുവീഴ്ച ചെയ്യാതെ പവർ വർദ്ധിപ്പിക്കുമെന്നും ഫലങ്ങൾ എല്ലാവർക്കും അറിയാം. ഈ ജോലിയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ലോഹ നാരുകൾക്ക് 2500–50,000 m2/m3 പരിധിയിൽ ഒരു പ്രത്യേക ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം നൽകാൻ കഴിയും. കോട്ടിംഗുകളുടെ ഉത്പാദനത്തിനായി ലോഹ നാരുകൾ ഉൾപ്പെടെയുള്ള ലോഹ പ്രതലങ്ങളിൽ ഉപ്പ് ഹൈഡ്രേറ്റുകളുടെ വളരെ നേർത്തതും എന്നാൽ സ്ഥിരതയുള്ളതുമായ കോട്ടിംഗുകൾ ലഭിക്കുന്നതിനുള്ള മൂന്ന് രീതികൾ ആദ്യമായി ഉയർന്ന പവർ ഡെൻസിറ്റി ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ചർ പ്രകടമാക്കുന്നു. കോട്ടിംഗിനും അടിവസ്ത്രത്തിനും ഇടയിൽ ശക്തമായ ഒരു ബന്ധം സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനായി അലുമിനിയം അനോഡൈസിംഗ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഉപരിതല ചികിത്സ തിരഞ്ഞെടുത്തു. സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി ഉപയോഗിച്ച് തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ഉപരിതലത്തിന്റെ സൂക്ഷ്മഘടന വിശകലനം ചെയ്തു. പരിശോധനയിൽ ആവശ്യമുള്ള സ്പീഷീസുകളുടെ സാന്നിധ്യം പരിശോധിക്കാൻ റിഡ്യൂസ്ഡ് ടോട്ടൽ റിഫ്ലക്ഷൻ ഫ്യൂറിയർ ട്രാൻസ്ഫോം ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പിയും എനർജി ഡിസ്പേഴ്സീവ് എക്സ്-റേ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പിയും ഉപയോഗിച്ചു. ഹൈഡ്രേറ്റുകൾ രൂപപ്പെടുത്താനുള്ള അവയുടെ കഴിവ് സംയോജിത തെർമോഗ്രാവിമെട്രിക് വിശകലനം (TGA)/ഡിഫറൻഷ്യൽ തെർമോഗ്രാവിമെട്രിക് വിശകലനം (DTG) വഴി സ്ഥിരീകരിച്ചു. MgSO4 കോട്ടിംഗിൽ 0.07 ഗ്രാം (വെള്ളം)/ഗ്രാം (സംയോജിത) ത്തിൽ കൂടുതൽ മോശം ഗുണനിലവാരം കണ്ടെത്തി, ഏകദേശം 60 °C ൽ നിർജ്ജലീകരണത്തിന്റെ ലക്ഷണങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, റീഹൈഡ്രേഷന് ശേഷം പുനരുൽപ്പാദിപ്പിക്കാവുന്നതാണ്. 100 °C ൽ താഴെ ഏകദേശം 0.02 ഗ്രാം/ഗ്രാം പിണ്ഡ വ്യത്യാസത്തിൽ SrCl2, ZnSO4 എന്നിവ ഉപയോഗിച്ചും പോസിറ്റീവ് ഫലങ്ങൾ ലഭിച്ചു. കോട്ടിംഗിന്റെ സ്ഥിരതയും അഡീഷനും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസ് ഒരു അഡിറ്റീവായി തിരഞ്ഞെടുത്തു. ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ അഡ്‌സോർപ്റ്റീവ് ഗുണങ്ങളെ ഒരേസമയം TGA-DTG വിലയിരുത്തി, ISO2409-ൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്ന പരിശോധനകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു രീതിയിലൂടെ അവയുടെ അഡ്‌സോർപ്ഷൻ സവിശേഷത കണ്ടെത്തി. 100 °C-ൽ താഴെയുള്ള താപനിലയിൽ ഏകദേശം 0.1 g/g ഭാര വ്യത്യാസത്തിൽ അതിന്റെ അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ശേഷി നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് CaCl2 കോട്ടിംഗിന്റെ സ്ഥിരതയും അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു. കൂടാതെ, 100 °C-ൽ താഴെയുള്ള താപനിലയിൽ 0.04 g/g-ൽ കൂടുതൽ പിണ്ഡ വ്യത്യാസം കാണിക്കുന്ന ഹൈഡ്രേറ്റുകൾ രൂപപ്പെടുത്താനുള്ള കഴിവ് MgSO4 നിലനിർത്തുന്നു. ഒടുവിൽ, പൂശിയ ലോഹ നാരുകൾ പരിശോധിക്കുന്നു. Al2(SO4)3 കൊണ്ട് പൂശിയ ഫൈബർ ഘടനയുടെ ഫലപ്രദമായ താപ ചാലകത ശുദ്ധമായ Al2(SO4)3 ന്റെ അളവിനേക്കാൾ 4.7 മടങ്ങ് കൂടുതലാകുമെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. പഠിച്ച കോട്ടിംഗുകളുടെ അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ദൃശ്യപരമായി പരിശോധിച്ചു, ക്രോസ് സെക്ഷനുകളുടെ ഒരു മൈക്രോസ്കോപ്പിക് ചിത്രം ഉപയോഗിച്ച് ആന്തരിക ഘടന വിലയിരുത്തി. ഏകദേശം 50 µm കട്ടിയുള്ള Al2(SO4)3 ന്റെ ഒരു കോട്ടിംഗ് ലഭിച്ചു, പക്ഷേ കൂടുതൽ ഏകീകൃത വിതരണം നേടുന്നതിന് മൊത്തത്തിലുള്ള പ്രക്രിയ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യണം.
പരമ്പരാഗത കംപ്രഷൻ ഹീറ്റ് പമ്പുകൾക്കോ ​​റഫ്രിജറേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങൾക്കോ ​​പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദ ബദൽ നൽകുന്നതിനാൽ കഴിഞ്ഞ കുറച്ച് പതിറ്റാണ്ടുകളായി അഡ്‌സോർപ്ഷൻ സിസ്റ്റങ്ങൾ വളരെയധികം ശ്രദ്ധ നേടിയിട്ടുണ്ട്. വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന സുഖസൗകര്യ നിലവാരവും ആഗോള ശരാശരി താപനിലയും കണക്കിലെടുത്ത്, അഡ്‌സോർപ്ഷൻ സിസ്റ്റങ്ങൾ സമീപഭാവിയിൽ ഫോസിൽ ഇന്ധനങ്ങളെ ആശ്രയിക്കുന്നത് കുറച്ചേക്കാം. കൂടാതെ, അഡ്‌സോർപ്ഷൻ റഫ്രിജറേഷനിലോ ഹീറ്റ് പമ്പുകളിലോ ഉള്ള ഏതൊരു മെച്ചപ്പെടുത്തലും താപ ഊർജ്ജ സംഭരണത്തിലേക്ക് മാറ്റാൻ കഴിയും, ഇത് പ്രാഥമിക ഊർജ്ജത്തിന്റെ കാര്യക്ഷമമായ ഉപയോഗത്തിനുള്ള സാധ്യതയിലെ അധിക വർദ്ധനവിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ഹീറ്റ് പമ്പുകളുടെയും റഫ്രിജറേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങളുടെയും പ്രധാന നേട്ടം അവയ്ക്ക് കുറഞ്ഞ താപ പിണ്ഡത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും എന്നതാണ്. ഇത് സൗരോർജ്ജം അല്ലെങ്കിൽ മാലിന്യ താപം പോലുള്ള താഴ്ന്ന താപനില സ്രോതസ്സുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു. ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​ആപ്ലിക്കേഷനുകളുടെ കാര്യത്തിൽ, സെൻസിബിൾ അല്ലെങ്കിൽ ഒളിഞ്ഞിരിക്കുന്ന താപ സംഭരണവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയും കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ വിസർജ്ജനവും അഡ്‌സോർപ്ഷന് ഗുണമുണ്ട്.
അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ഹീറ്റ് പമ്പുകളും റഫ്രിജറേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങളും അവയുടെ നീരാവി കംപ്രഷൻ എതിരാളികളുടെ അതേ തെർമോഡൈനാമിക് ചക്രമാണ് പിന്തുടരുന്നത്. പ്രധാന വ്യത്യാസം കംപ്രസ്സർ ഘടകങ്ങൾ അഡ്‌സോർബറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുക എന്നതാണ്. മിതമായ താപനിലയിൽ താഴ്ന്ന മർദ്ദത്തിലുള്ള റഫ്രിജറന്റ് നീരാവി ആഗിരണം ചെയ്യാൻ ഈ മൂലകത്തിന് കഴിയും, ദ്രാവകം തണുപ്പായിരിക്കുമ്പോൾ പോലും കൂടുതൽ റഫ്രിജറന്റ് ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുന്നു. അഡ്‌സോർപ്ഷന്റെ (എക്സോതെർമിന്റെ) എൻതാൽപ്പി ഒഴിവാക്കാൻ അഡ്‌സോർബറിന്റെ സ്ഥിരമായ തണുപ്പിക്കൽ ഉറപ്പാക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. ഉയർന്ന താപനിലയിൽ അഡ്‌സോർബർ പുനരുജ്ജീവിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് റഫ്രിജറന്റ് നീരാവി ഡിസോർബ് ചെയ്യാൻ കാരണമാകുന്നു. ഡിസോർപ്ഷന്റെ എൻതാൽപ്പി (എൻഡോതെർമിക്) നൽകുന്നത് ചൂടാക്കൽ തുടരണം. അഡ്‌സോർപ്ഷൻ പ്രക്രിയകൾ താപനില മാറ്റങ്ങളാൽ സവിശേഷതയായതിനാൽ, ഉയർന്ന പവർ സാന്ദ്രതയ്ക്ക് ഉയർന്ന താപ ചാലകത ആവശ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, മിക്ക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും കുറഞ്ഞ താപ ചാലകതയാണ് പ്രധാന പോരായ്മ.
ചാലകതയുടെ പ്രധാന പ്രശ്നം, അഡ്‌സോർപ്ഷൻ/ഡീസോർപ്ഷൻ നീരാവി എന്നിവയുടെ ഒഴുക്ക് നൽകുന്ന ഗതാഗത പാത നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് അതിന്റെ ശരാശരി മൂല്യം വർദ്ധിപ്പിക്കുക എന്നതാണ്. ഇത് നേടുന്നതിന് സാധാരണയായി രണ്ട് സമീപനങ്ങളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്: സംയോജിത ചൂട് എക്സ്ചേഞ്ചറുകൾ, പൂശിയ ചൂട് എക്സ്ചേഞ്ചറുകൾ. ഏറ്റവും ജനപ്രിയവും വിജയകരവുമായ സംയുക്ത വസ്തുക്കൾ കാർബൺ അധിഷ്ഠിത അഡിറ്റീവുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നവയാണ്, അതായത് വികസിപ്പിച്ച ഗ്രാഫൈറ്റ്, ആക്റ്റിവേറ്റഡ് കാർബൺ അല്ലെങ്കിൽ കാർബൺ നാരുകൾ. ഒലിവേര തുടങ്ങിയവർ. 2 കാൽസ്യം ക്ലോറൈഡിനൊപ്പം ഇംപ്രെഗ്നേറ്റഡ് എക്സ്പാൻഡെഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് പൊടി ഉപയോഗിച്ച് 306 W/kg വരെ പ്രത്യേക കൂളിംഗ് കപ്പാസിറ്റി (SCP) ഉം 0.46 വരെ പെർഫോമൻസ് കോഫിഫിഷ്യന്റ് (COP) ഉം ഉള്ള ഒരു അഡ്‌സോർബർ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. സജാസ്‌കോവ്‌സ്‌കി തുടങ്ങിയവർ 3 വികസിപ്പിച്ച ഗ്രാഫൈറ്റ്, കാർബൺ ഫൈബർ, കാൽസ്യം ക്ലോറൈഡ് എന്നിവയുടെ സംയോജനം നിർദ്ദേശിച്ചു, മൊത്തം 15 W/mK ചാലകത. ജിയാൻ തുടങ്ങിയവർ സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ് സംസ്കരിച്ച വികസിപ്പിച്ച പ്രകൃതിദത്ത ഗ്രാഫൈറ്റ് (ENG-TSA) ഉപയോഗിച്ച് രണ്ട് ഘട്ടങ്ങളുള്ള അഡ്‌സോർപ്ഷൻ കൂളിംഗ് സൈക്കിളിൽ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റായി കമ്പോസിറ്റുകൾ പരീക്ഷിച്ചു. ഈ മോഡൽ COP 0.215 മുതൽ 0.285 വരെയും SCP 161.4 മുതൽ 260.74 W/kg വരെയും പ്രവചിച്ചു.
ഇതുവരെ ഏറ്റവും പ്രായോഗികമായ പരിഹാരം പൂശിയ ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ചറാണ്. ഈ ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ചറുകളുടെ കോട്ടിംഗ് മെക്കാനിസങ്ങളെ രണ്ട് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം: ഡയറക്ട് സിന്തസിസ്, പശകൾ. ഏറ്റവും വിജയകരമായ രീതി ഡയറക്ട് സിന്തസിസ് ആണ്, ഇതിൽ ഉചിതമായ റിയാക്ടറുകളിൽ നിന്ന് ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ചറുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ നേരിട്ട് അഡ്സോർബിംഗ് വസ്തുക്കളുടെ രൂപീകരണം ഉൾപ്പെടുന്നു. ഫാരൻഹീറ്റ് GmbH നിർമ്മിക്കുന്ന കൂളറുകളുടെ ഒരു പരമ്പരയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനായി പൂശിയ സിയോലൈറ്റ് സിന്തസൈസ് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഒരു രീതിക്ക് Sotech5 പേറ്റന്റ് നേടിയിട്ടുണ്ട്. സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീലിൽ പൊതിഞ്ഞ രണ്ട് സിയോലൈറ്റുകളുടെ പ്രകടനം Schnabel et al6 പരീക്ഷിച്ചു. എന്നിരുന്നാലും, ഈ രീതി നിർദ്ദിഷ്ട അഡ്സോർബന്റുകളുമായി മാത്രമേ പ്രവർത്തിക്കൂ, ഇത് പശകൾ ഉപയോഗിച്ച് പൂശുന്നത് ഒരു രസകരമായ ബദലാക്കി മാറ്റുന്നു. സോർബന്റ് അഡീഷൻ,/അല്ലെങ്കിൽ മാസ് ട്രാൻസ്ഫർ എന്നിവയെ പിന്തുണയ്ക്കാൻ തിരഞ്ഞെടുത്ത നിഷ്ക്രിയ പദാർത്ഥങ്ങളാണ് ബൈൻഡറുകൾ, പക്ഷേ അഡ്സോർപ്ഷൻ അല്ലെങ്കിൽ ചാലകത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിൽ ഒരു പങ്കും വഹിക്കുന്നില്ല. ഫ്രെനി et al. AQSOA-Z02 സിയോലൈറ്റ് ഉള്ള 7 പൂശിയ അലുമിനിയം ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ചറുകൾ കളിമണ്ണ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ബൈൻഡർ ഉപയോഗിച്ച് സ്ഥിരത കൈവരിക്കുന്നു. പോളിമെറിക് ബൈൻഡറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് സിയോലൈറ്റ് കോട്ടിംഗുകൾ തയ്യാറാക്കുന്നത് കാലാബ്രെസ് et al.8 പഠിച്ചു. പോളി വിനൈൽ ആൽക്കഹോളിന്റെ കാന്തിക മിശ്രിതങ്ങളിൽ നിന്ന് പോറസ് സിയോലൈറ്റ് കോട്ടിംഗുകൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു രീതി അമ്മാൻ തുടങ്ങിയവർ നിർദ്ദേശിച്ചു. അഡ്‌സോർബറിൽ ബൈൻഡർ 10 ആയും അലുമിന (അലുമിന) ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഞങ്ങളുടെ അറിവിൽ, സെല്ലുലോസും ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസും ഫിസിക്കൽ അഡ്‌സോർബന്റുകളുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കുന്നുള്ളൂ11,12. ചിലപ്പോൾ പശ പെയിന്റിനായി ഉപയോഗിക്കാറില്ല, പക്ഷേ ഘടന 13 സ്വന്തമായി നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഒന്നിലധികം ഉപ്പ് ഹൈഡ്രേറ്റുകളുള്ള ആൽജിനേറ്റ് പോളിമർ മാട്രിക്സുകളുടെ സംയോജനം ഉണങ്ങുമ്പോൾ ചോർച്ച തടയുകയും മതിയായ മാസ് ട്രാൻസ്ഫർ നൽകുകയും ചെയ്യുന്ന വഴക്കമുള്ള സംയോജിത ബീഡ് ഘടനകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു. ബെന്റോണൈറ്റ്, അറ്റാപുൾഗൈറ്റ് തുടങ്ങിയ കളിമണ്ണുകൾ സംയുക്തങ്ങൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള ബൈൻഡറുകളായി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു15,16,17. കാൽസ്യം ക്ലോറൈഡ്18 അല്ലെങ്കിൽ സോഡിയം സൾഫൈഡ്19 മൈക്രോ എൻകാപ്സുലേറ്റ് ചെയ്യാൻ എഥൈൽസെല്ലുലോസ് ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു.
സുഷിരങ്ങളുള്ള ലോഹഘടനയുള്ള സംയുക്തങ്ങളെ അഡിറ്റീവ് ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ചറുകൾ, പൂശിയ ചൂട് എക്സ്ചേഞ്ചറുകൾ എന്നിങ്ങനെ തിരിക്കാം. ഉയർന്ന നിർദ്ദിഷ്ട ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമാണ് ഈ ഘടനകളുടെ ഗുണം. ഒരു നിഷ്ക്രിയ പിണ്ഡം ചേർക്കാതെ തന്നെ അഡ്‌സോർബന്റും ലോഹവും തമ്മിലുള്ള വലിയ സമ്പർക്ക ഉപരിതലത്തിന് ഇത് കാരണമാകുന്നു, ഇത് റഫ്രിജറേഷൻ സൈക്കിളിന്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള കാര്യക്ഷമത കുറയ്ക്കുന്നു. ലാങ് തുടങ്ങിയവർ 20 അലുമിനിയം ഹണികോമ്പ് ഘടനയുള്ള ഒരു സിയോലൈറ്റ് അഡ്‌സോർബറിന്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള ചാലകത മെച്ചപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഗില്ലർമിനോട് തുടങ്ങിയവർ 21 ചെമ്പ്, നിക്കൽ നുര എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് NaX സിയോലൈറ്റ് പാളികളുടെ താപ ചാലകത മെച്ചപ്പെടുത്തി. സംയുക്തങ്ങൾ ഘട്ടം മാറ്റ വസ്തുക്കളായി (PCMs) ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, Li തുടങ്ങിയവർ 22, Zhao തുടങ്ങിയവർ 23 എന്നിവരുടെ കണ്ടെത്തലുകൾ കെമിസോർപ്ഷനും താൽപ്പര്യമുള്ളവയാണ്. വികസിപ്പിച്ച ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെയും ലോഹ നുരയുടെയും പ്രകടനം അവർ താരതമ്യം ചെയ്തു, തുരുമ്പെടുക്കൽ ഒരു പ്രശ്നമല്ലെങ്കിൽ മാത്രമേ രണ്ടാമത്തേത് അഭികാമ്യമാണെന്ന് അവർ നിഗമനം ചെയ്തു. പലോംബ തുടങ്ങിയവർ അടുത്തിടെ മറ്റ് ലോഹ പോറസ് ഘടനകളെ താരതമ്യം ചെയ്തു 24. വാൻ ഡെർ പാൽ തുടങ്ങിയവർ നുരകളിൽ ഉൾച്ചേർത്ത ലോഹ ലവണങ്ങൾ പഠിച്ചിട്ടുണ്ട് 25. മുമ്പത്തെ എല്ലാ ഉദാഹരണങ്ങളും കണികാ അഡ്‌സോർബന്റുകളുടെ സാന്ദ്രമായ പാളികളുമായി യോജിക്കുന്നു. ലോഹ സുഷിര ഘടനകൾ അഡ്‌സോർബറുകൾ പൂശാൻ പ്രായോഗികമായി ഉപയോഗിക്കുന്നില്ല, ഇത് കൂടുതൽ ഒപ്റ്റിമൽ പരിഹാരമാണ്. സിയോലൈറ്റുകളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന്റെ ഒരു ഉദാഹരണം വിറ്റ്സ്റ്റാഡ് തുടങ്ങിയവർ 26-ൽ കാണാം, പക്ഷേ ഉപ്പ് ഹൈഡ്രേറ്റുകൾക്ക് ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും അവയെ ബന്ധിപ്പിക്കാൻ ഒരു ശ്രമവും നടത്തിയിട്ടില്ല 27.
അതിനാൽ, അഡ്‌സോർബന്റ് കോട്ടിംഗുകൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള മൂന്ന് രീതികൾ ഈ ലേഖനത്തിൽ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യും: (1) ബൈൻഡർ കോട്ടിംഗ്, (2) നേരിട്ടുള്ള പ്രതികരണം, (3) ഉപരിതല ചികിത്സ. മുമ്പ് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്ത സ്ഥിരതയും ഫിസിക്കൽ അഡ്‌സോർബന്റുകളുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് നല്ല കോട്ടിംഗ് അഡീഷനും കാരണം ഈ കൃതിയിൽ ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസ് തിരഞ്ഞെടുത്ത ബൈൻഡറായിരുന്നു. ഈ രീതി തുടക്കത്തിൽ ഫ്ലാറ്റ് കോട്ടിംഗുകൾക്കായി അന്വേഷിക്കുകയും പിന്നീട് ലോഹ ഫൈബർ ഘടനകളിൽ പ്രയോഗിക്കുകയും ചെയ്തു. മുമ്പ്, അഡ്‌സോർബന്റ് കോട്ടിംഗുകളുടെ രൂപീകരണത്തോടെയുള്ള രാസപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ സാധ്യതയെക്കുറിച്ചുള്ള ഒരു പ്രാഥമിക വിശകലനം റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിരുന്നു. മുൻ അനുഭവം ഇപ്പോൾ ലോഹ ഫൈബർ ഘടനകളുടെ കോട്ടിംഗിലേക്ക് മാറ്റുന്നു. ഈ കൃതിക്കായി തിരഞ്ഞെടുത്ത ഉപരിതല ചികിത്സ അലുമിനിയം അനോഡൈസിംഗിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു രീതിയാണ്. സൗന്ദര്യാത്മക ആവശ്യങ്ങൾക്കായി അലുമിനിയം അനോഡൈസിംഗ് ലോഹ ലവണങ്ങളുമായി വിജയകരമായി സംയോജിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു29. ഈ സന്ദർഭങ്ങളിൽ, വളരെ സ്ഥിരതയുള്ളതും നാശത്തെ പ്രതിരോധിക്കുന്നതുമായ കോട്ടിംഗുകൾ ലഭിക്കും. എന്നിരുന്നാലും, അവയ്ക്ക് ഒരു അഡ്‌സോർപ്ഷൻ അല്ലെങ്കിൽ ഡിസോർപ്ഷൻ പ്രക്രിയയും നടത്താൻ കഴിയില്ല. യഥാർത്ഥ പ്രക്രിയയുടെ പശ ഗുണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് പിണ്ഡം നീക്കാൻ അനുവദിക്കുന്ന ഈ സമീപനത്തിന്റെ ഒരു വകഭേദം ഈ പ്രബന്ധം അവതരിപ്പിക്കുന്നു. ഞങ്ങളുടെ അറിവിൽ, ഇവിടെ വിവരിച്ചിരിക്കുന്ന രീതികളൊന്നും മുമ്പ് പഠിച്ചിട്ടില്ല. പതിവായി പഠിക്കുന്ന ഭൗതിക ആഡ്‌സോർബന്റുകളെ അപേക്ഷിച്ച് നിരവധി ഗുണങ്ങളുള്ള ഹൈഡ്രേറ്റഡ് ആഡ്‌സോർബന്റ് കോട്ടിംഗുകൾ രൂപപ്പെടുത്താൻ അനുവദിക്കുന്നതിനാൽ അവ വളരെ രസകരമായ ഒരു പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു.
ഈ പരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളായി ഉപയോഗിച്ച സ്റ്റാമ്പ് ചെയ്ത അലുമിനിയം പ്ലേറ്റുകൾ ചെക്ക് റിപ്പബ്ലിക്കിലെ ALINVEST Břidličná ആണ് നൽകിയത്. അവയിൽ 98.11% അലുമിനിയം, 1.3622% ഇരുമ്പ്, 0.3618% മാംഗനീസ്, ചെമ്പ്, മഗ്നീഷ്യം, സിലിക്കൺ, ടൈറ്റാനിയം, സിങ്ക്, ക്രോമിയം, നിക്കൽ എന്നിവയുടെ അംശങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.
കമ്പോസിറ്റുകളുടെ നിർമ്മാണത്തിനായി തിരഞ്ഞെടുക്കുന്ന വസ്തുക്കൾ അവയുടെ തെർമോഡൈനാമിക് ഗുണങ്ങൾക്കനുസൃതമായി തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നു, അതായത്, 120°C-ൽ താഴെയുള്ള താപനിലയിൽ അവയ്ക്ക് ആഗിരണം ചെയ്യാൻ/നിർജ്ജലീകരണം ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന വെള്ളത്തിന്റെ അളവ് അനുസരിച്ച്.
മഗ്നീഷ്യം സൾഫേറ്റ് (MgSO4) ഏറ്റവും രസകരവും പഠനവിധേയവുമായ ജലാംശം കലർന്ന ലവണങ്ങളിൽ ഒന്നാണ്30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41. തെർമോഡൈനാമിക് ഗുണങ്ങൾ വ്യവസ്ഥാപിതമായി അളക്കുകയും അഡ്‌സോർപ്ഷൻ റഫ്രിജറേഷൻ, ഹീറ്റ് പമ്പുകൾ, എനർജി സ്റ്റോറേജ് എന്നീ മേഖലകളിലെ പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് അനുയോജ്യമാണെന്ന് കണ്ടെത്തുകയും ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. ഡ്രൈ മഗ്നീഷ്യം സൾഫേറ്റ് CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany) ഉപയോഗിച്ചു.
കാൽസ്യം ക്ലോറൈഡ് (CaCl2) (H319) മറ്റൊരു നന്നായി പഠിക്കപ്പെട്ട ലവണമാണ്, കാരണം അതിന്റെ ഹൈഡ്രേറ്റിന് രസകരമായ തെർമോഡൈനാമിക് ഗുണങ്ങളുണ്ട്41,42,43,44. കാൽസ്യം ക്ലോറൈഡ് ഹെക്സാഹൈഡ്രേറ്റ് CAS-നമ്പർ 7774-34-7 97% ഉപയോഗിച്ചു (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany).
സിങ്ക് സൾഫേറ്റ് (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) ഉം അതിന്റെ ഹൈഡ്രേറ്റുകളും താഴ്ന്ന താപനില ആഗിരണം പ്രക്രിയകൾക്ക് അനുയോജ്യമായ തെർമോഡൈനാമിക് ഗുണങ്ങൾ ഉള്ളവയാണ്45,46. സിങ്ക് സൾഫേറ്റ് ഹെപ്റ്റാഹൈഡ്രേറ്റ് CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany) ഉപയോഗിച്ചു.
സ്ട്രോണ്ടിയം ക്ലോറൈഡിന് (SrCl2) (H318) രസകരമായ തെർമോഡൈനാമിക് ഗുണങ്ങളുമുണ്ട്4,45,47 എന്നിരുന്നാലും ഇത് പലപ്പോഴും അഡോർപ്ഷൻ ഹീറ്റ് പമ്പിലോ ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​ഗവേഷണത്തിലോ അമോണിയയുമായി സംയോജിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. സ്ട്രോണ്ടിയം ക്ലോറൈഡ് ഹെക്സാഹൈഡ്രേറ്റ് CAS-Nr.10.476-85-4 99.0–102.0% (സിഗ്മ ആൽഡ്രിച്ച്, സെന്റ് ലൂയിസ്, മിസോറി, യുഎസ്എ) സിന്തസിസിനായി ഉപയോഗിച്ചു.
പ്രൊഫഷണൽ സാഹിത്യത്തിൽ പതിവായി കാണപ്പെടുന്ന ഹൈഡ്രേറ്റുകളിൽ കോപ്പർ സൾഫേറ്റ് (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) ഉൾപ്പെടുന്നില്ല, എന്നിരുന്നാലും അതിന്റെ തെർമോഡൈനാമിക് ഗുണങ്ങൾ താഴ്ന്ന താപനില പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് താൽപ്പര്യമുള്ളതാണ്48,49. കോപ്പർ സൾഫേറ്റ് CAS-Nr.7758-99-8 99% (സിഗ്മ ആൽഡ്രിച്ച്, സെന്റ് ലൂയിസ്, MO, യുഎസ്എ) സിന്തസിസിനായി ഉപയോഗിച്ചു.
മഗ്നീഷ്യം ക്ലോറൈഡ് (MgCl2) താപ ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​മേഖലയിൽ അടുത്തിടെ കൂടുതൽ ശ്രദ്ധ നേടിയ ജലാംശം കലർന്ന ലവണങ്ങളിൽ ഒന്നാണ്50,51. മഗ്നീഷ്യം ക്ലോറൈഡ് ഹെക്സാഹൈഡ്രേറ്റ് CAS-Nr.7791-18-6 ശുദ്ധമായ ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ ഗ്രേഡ് (അപ്ലിക്കെം GmbH., ഡാർംസ്റ്റാഡ്, ജർമ്മനി) പരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് ഉപയോഗിച്ചു.
മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, സമാനമായ പ്രയോഗങ്ങളിൽ പോസിറ്റീവ് ഫലങ്ങൾ ലഭിച്ചതിനാലാണ് ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസ് തിരഞ്ഞെടുത്തത്. ഞങ്ങളുടെ സിന്തസിസിൽ ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്ന മെറ്റീരിയൽ ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസ് CAS-Nr 9004-62-0 (സിഗ്മ ആൽഡ്രിച്ച്, സെന്റ് ലൂയിസ്, MO, USA) ആണ്.
ലോഹ നാരുകൾ കംപ്രഷൻ, സിന്ററിംഗ് എന്നിവയിലൂടെ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ചെറിയ വയറുകളിൽ നിന്നാണ് നിർമ്മിക്കുന്നത്, ഈ പ്രക്രിയയെ ക്രൂസിബിൾ മെൽറ്റ് എക്സ്ട്രാക്ഷൻ (CME)52 എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഇതിനർത്ഥം അവയുടെ താപ ചാലകത നിർമ്മാണത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ലോഹങ്ങളുടെ ബൾക്ക് ചാലകതയെയും അന്തിമ ഘടനയുടെ സുഷിരത്തെയും മാത്രമല്ല, ത്രെഡുകൾക്കിടയിലുള്ള ബോണ്ടുകളുടെ ഗുണനിലവാരത്തെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു എന്നാണ്. നാരുകൾ ഐസോട്രോപിക് അല്ല, ഉൽ‌പാദന സമയത്ത് ഒരു പ്രത്യേക ദിശയിൽ വിതരണം ചെയ്യപ്പെടാൻ സാധ്യതയുണ്ട്, ഇത് തിരശ്ചീന ദിശയിലുള്ള താപ ചാലകതയെ വളരെയധികം കുറയ്ക്കുന്നു.
ഒരു വാക്വം പാക്കേജിൽ (Netzsch TG 209 F1 Libra) സൈമൽറ്റേനിയസ് തെർമോഗ്രാവിമെട്രിക് അനാലിസിസ് (TGA)/ഡിഫറൻഷ്യൽ തെർമോഗ്രാവിമെട്രിക് അനാലിസിസ് (DTG) ഉപയോഗിച്ച് ജല ആഗിരണം ഗുണങ്ങൾ അന്വേഷിച്ചു. അലുമിനിയം ഓക്സൈഡ് ക്രൂസിബിളുകളിൽ 10 മില്ലി/മിനിറ്റ് എന്ന ഫ്ലോ റേറ്റിലും 25 മുതൽ 150°C വരെയുള്ള താപനിലയിലും ഒഴുകുന്ന നൈട്രജൻ അന്തരീക്ഷത്തിലാണ് അളവുകൾ നടത്തിയത്. ചൂടാക്കൽ നിരക്ക് 1 °C/മിനിറ്റ് ആയിരുന്നു, സാമ്പിൾ ഭാരം 10 മുതൽ 20 mg വരെ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരുന്നു, റെസല്യൂഷൻ 0.1 μg ആയിരുന്നു. ഈ പ്രവർത്തനത്തിൽ, യൂണിറ്റ് ഉപരിതലത്തിലെ പിണ്ഡ വ്യത്യാസത്തിന് വലിയ അനിശ്ചിതത്വമുണ്ടെന്ന് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്. TGA-DTG-യിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന സാമ്പിളുകൾ വളരെ ചെറുതും ക്രമരഹിതമായി മുറിച്ചതുമാണ്, ഇത് അവയുടെ വിസ്തീർണ്ണ നിർണ്ണയം കൃത്യമല്ലാതാക്കുന്നു. വലിയ വ്യതിയാനങ്ങൾ കണക്കിലെടുക്കുകയാണെങ്കിൽ മാത്രമേ ഈ മൂല്യങ്ങൾ ഒരു വലിയ പ്രദേശത്തേക്ക് എക്സ്ട്രാപോളേറ്റ് ചെയ്യാൻ കഴിയൂ.
അറ്റൻവേറ്റഡ് ടോട്ടൽ റിഫ്ലക്ഷൻ ഫ്യൂറിയർ ട്രാൻസ്ഫോം ഇൻഫ്രാറെഡ് (ATR-FTIR) സ്പെക്ട്ര, ഒരു ATR പ്ലാറ്റിനം ആക്സസറി (Bruker Optik GmbH, Leipzig, Germany) ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ബ്രൂക്കർ വെർട്ടെക്സ് 80 v FTIR സ്പെക്ട്രോമീറ്ററിൽ (Bruker Optik GmbH, Leipzig, Germany) നേടി. പരീക്ഷണ അളവുകൾക്കായി സാമ്പിളുകൾ പശ്ചാത്തലമായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് ശുദ്ധമായ ഉണങ്ങിയ വജ്ര പരലുകളുടെ സ്പെക്ട്ര നേരിട്ട് ശൂന്യതയിൽ അളന്നു. 2 cm-1 എന്ന സ്പെക്ട്രൽ റെസല്യൂഷനും ശരാശരി 32 സ്കാനുകളും ഉപയോഗിച്ച് സാമ്പിളുകൾ ശൂന്യതയിൽ അളന്നു. തരംഗസംഖ്യ 8000 മുതൽ 500 cm-1 വരെയാണ്. OPUS പ്രോഗ്രാം ഉപയോഗിച്ച് സ്പെക്ട്രൽ വിശകലനം നടത്തി.
2, 5 kV എന്നീ ആക്സിലറേറ്റിംഗ് വോൾട്ടേജുകളിൽ സീസിൽ നിന്നുള്ള ഒരു DSM 982 ജെമിനി ഉപയോഗിച്ച് SEM വിശകലനം നടത്തി. പെൽറ്റിയർ കൂൾഡ് സിലിക്കൺ ഡ്രിഫ്റ്റ് ഡിറ്റക്ടർ (SSD) ഉള്ള ഒരു തെർമോ ഫിഷർ സിസ്റ്റം 7 ഉപയോഗിച്ച് എനർജി ഡിസ്പേഴ്സീവ് എക്സ്-റേ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (EDX) നടത്തി.
53-ൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെയുള്ള നടപടിക്രമങ്ങൾക്കനുസൃതമായാണ് ലോഹ പ്ലേറ്റുകൾ തയ്യാറാക്കൽ നടത്തിയത്. ആദ്യം, പ്ലേറ്റ് 50% സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡിൽ മുക്കിവയ്ക്കുക. 15 മിനിറ്റ്. പിന്നീട് അവ 1 M സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് ലായനിയിൽ ഏകദേശം 10 സെക്കൻഡ് നേരം മുക്കിവയ്ക്കുക. തുടർന്ന് സാമ്പിളുകൾ വലിയ അളവിൽ വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളത്തിൽ കഴുകി, തുടർന്ന് വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളത്തിൽ 30 മിനിറ്റ് മുക്കിവയ്ക്കുക. പ്രാഥമിക ഉപരിതല ചികിത്സയ്ക്ക് ശേഷം, സാമ്പിളുകൾ 3% പൂരിത ലായനിയിൽ മുക്കി. HEC, ടാർഗെറ്റ് ഉപ്പ് എന്നിവ. ഒടുവിൽ, അവ പുറത്തെടുത്ത് 60°C-ൽ ഉണക്കുക.
അനോഡൈസിംഗ് രീതി നിഷ്ക്രിയ ലോഹത്തിലെ സ്വാഭാവിക ഓക്സൈഡ് പാളി വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ശക്തിപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. അലുമിനിയം പാനലുകൾ സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ് ഉപയോഗിച്ച് കാഠിന്യമേറിയ അവസ്ഥയിൽ ആനോഡൈസ് ചെയ്യുകയും പിന്നീട് ചൂടുവെള്ളത്തിൽ അടയ്ക്കുകയും ചെയ്തു. 1 mol/l NaOH (600 s) ഉപയോഗിച്ച് പ്രാരംഭ എച്ചിംഗ് നടത്തിയ ശേഷം അനോഡൈസിംഗ് നടത്തി, തുടർന്ന് 1 mol/l HNO3 (60 s) ൽ ന്യൂട്രലൈസേഷൻ നടത്തി. ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ലായനി 2.3 M H2SO4, 0.01 M Al2(SO4)3, 1 M MgSO4 + 7H2O എന്നിവയുടെ മിശ്രിതമാണ്. (40 ± 1)°C, 30 mA/cm2 താപനിലയിൽ 1200 സെക്കൻഡ് നേരത്തേക്ക് അനോഡൈസിംഗ് നടത്തി. മെറ്റീരിയലുകളിൽ (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2) വിവരിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ വിവിധ ഉപ്പുവെള്ള ലായനികളിലാണ് സീലിംഗ് പ്രക്രിയ നടത്തിയത്. സാമ്പിൾ അതിൽ 1800 സെക്കൻഡ് തിളപ്പിക്കുന്നു.
കമ്പോസിറ്റുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത രീതികൾ പരിശോധിച്ചിട്ടുണ്ട്: പശ പൂശൽ, നേരിട്ടുള്ള പ്രതികരണം, ഉപരിതല ചികിത്സ. ഓരോ പരിശീലന രീതിയുടെയും ഗുണങ്ങളും ദോഷങ്ങളും വ്യവസ്ഥാപിതമായി വിശകലനം ചെയ്യുകയും ചർച്ച ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. ഫലങ്ങൾ വിലയിരുത്തുന്നതിന് നേരിട്ടുള്ള നിരീക്ഷണം, നാനോ ഇമേജിംഗ്, രാസ/മൂലക വിശകലനം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ചു.
ഉപ്പ് ഹൈഡ്രേറ്റുകളുടെ അഡീഷൻ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പരിവർത്തന ഉപരിതല ചികിത്സാ രീതിയായി അനോഡൈസിംഗ് തിരഞ്ഞെടുത്തു. ഈ ഉപരിതല ചികിത്സ അലുമിനിയം പ്രതലത്തിൽ നേരിട്ട് അലുമിനയുടെ (അലുമിന) ഒരു സുഷിര ഘടന സൃഷ്ടിക്കുന്നു. പരമ്പരാഗതമായി, ഈ രീതിയിൽ രണ്ട് ഘട്ടങ്ങളുണ്ട്: ആദ്യ ഘട്ടം അലുമിനിയം ഓക്സൈഡിന്റെ ഒരു സുഷിര ഘടന സൃഷ്ടിക്കുന്നു, രണ്ടാം ഘട്ടം സുഷിരങ്ങൾ അടയ്ക്കുന്ന അലുമിനിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡിന്റെ ഒരു ആവരണം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. വാതക ഘട്ടത്തിലേക്കുള്ള പ്രവേശനം തടയാതെ ഉപ്പ് തടയുന്നതിനുള്ള രണ്ട് രീതികളാണ് താഴെ കൊടുത്തിരിക്കുന്നത്. ആദ്യ ഘട്ടത്തിൽ അഡ്‌സോർബന്റ് പരലുകൾ പിടിക്കുന്നതിനും ലോഹ പ്രതലങ്ങളിലേക്കുള്ള അതിന്റെ അഡീഷൻ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും ആദ്യ ഘട്ടത്തിൽ ലഭിച്ച ചെറിയ അലുമിനിയം ഓക്സൈഡ് (Al2O3) ട്യൂബുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ഹണികോമ്പ് സിസ്റ്റം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന തേൻകൂട്ടുകൾക്ക് ഏകദേശം 50 nm വ്യാസവും 200 nm നീളവുമുണ്ട് (ചിത്രം 1a). നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, ഈ അറകൾ സാധാരണയായി രണ്ടാം ഘട്ടത്തിൽ അലുമിന ട്യൂബ് തിളപ്പിക്കൽ പ്രക്രിയയാൽ പിന്തുണയ്ക്കപ്പെടുന്ന Al2O(OH)2 ബോഹ്‌മൈറ്റിന്റെ നേർത്ത പാളി ഉപയോഗിച്ച് അടയ്ക്കുന്നു. രണ്ടാമത്തെ രീതിയിൽ, ഉപ്പ് പരലുകൾ ബോഹ്‌മൈറ്റിന്റെ (Al2O(OH)) ഒരു ഏകീകൃത ആവരണ പാളിയിൽ പിടിച്ചെടുക്കുന്ന വിധത്തിലാണ് ഈ സീലിംഗ് പ്രക്രിയ പരിഷ്കരിച്ചിരിക്കുന്നത്, ഈ സാഹചര്യത്തിൽ സീലിംഗിന് ഇത് ഉപയോഗിക്കില്ല. രണ്ടാമത്തെ ഘട്ടം അനുബന്ധ ഉപ്പിന്റെ ഒരു പൂരിത ലായനിയിലാണ് നടത്തുന്നത്. വിവരിച്ച പാറ്റേണുകൾക്ക് 50–100 nm പരിധിയിൽ വലുപ്പങ്ങളുണ്ട്, കൂടാതെ തെറിച്ച തുള്ളികൾ പോലെ കാണപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 1b). സീലിംഗ് പ്രക്രിയയുടെ ഫലമായി ലഭിച്ച ഉപരിതലത്തിന് വർദ്ധിച്ച സമ്പർക്ക വിസ്തീർണ്ണമുള്ള ഒരു വ്യക്തമായ സ്പേഷ്യൽ ഘടനയുണ്ട്. ഈ ഉപരിതല പാറ്റേണും അവയുടെ നിരവധി ബോണ്ടിംഗ് കോൺഫിഗറേഷനുകളും ഉപ്പ് പരലുകൾ കൊണ്ടുപോകുന്നതിനും കൈവശം വയ്ക്കുന്നതിനും അനുയോജ്യമാണ്. വിവരിച്ച രണ്ട് ഘടനകളും യഥാർത്ഥത്തിൽ സുഷിരങ്ങളുള്ളതായി കാണപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ അഡ്‌സോർബറിന്റെ പ്രവർത്തന സമയത്ത് ഉപ്പ് ഹൈഡ്രേറ്റുകൾ നിലനിർത്തുന്നതിനും ഉപ്പിലേക്ക് നീരാവി ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിനും അനുയോജ്യമായതായി തോന്നുന്ന ചെറിയ അറകളുമുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, EDX ഉപയോഗിച്ച് ഈ പ്രതലങ്ങളുടെ മൂലക വിശകലനത്തിന് ബോഹ്‌മൈറ്റിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ മഗ്നീഷ്യം, സൾഫർ എന്നിവയുടെ അളവ് കണ്ടെത്താൻ കഴിയും, അവ ഒരു അലുമിന പ്രതലത്തിന്റെ കാര്യത്തിൽ കണ്ടെത്തുന്നില്ല.
സാമ്പിളിന്റെ ATR-FTIR മൂലകം മഗ്നീഷ്യം സൾഫേറ്റ് ആണെന്ന് സ്ഥിരീകരിച്ചു (ചിത്രം 2b കാണുക). സ്പെക്ട്രം 610–680 ലും 1080–1130 cm–1 ലും സ്വഭാവഗുണമുള്ള സൾഫേറ്റ് അയോണുകളുടെ കൊടുമുടികളും 1600–1700 cm–1 ലും 3200–3800 cm–1 ലും സ്വഭാവഗുണമുള്ള ലാറ്റിസ് ജലത്തിന്റെ കൊടുമുടികളും കാണിക്കുന്നു (ചിത്രം 2a, c കാണുക). മഗ്നീഷ്യം അയോണുകളുടെ സാന്നിധ്യം സ്പെക്ട്രത്തെ മിക്കവാറും മാറ്റില്ല54.
(എ) ബോഹ്‌മൈറ്റ് പൂശിയ MgSO4 അലുമിനിയം പ്ലേറ്റിന്റെ EDX, (ബി) ബോഹ്‌മൈറ്റിന്റെയും MgSO4 കോട്ടിംഗുകളുടെയും ATR-FTIR സ്പെക്ട്ര, (സി) ശുദ്ധമായ MgSO4 ന്റെ ATR-FTIR സ്പെക്ട്ര.
അഡ്‌സോർപ്ഷൻ കാര്യക്ഷമത നിലനിർത്തുന്നത് TGA സ്ഥിരീകരിച്ചു. ചിത്രം 3b-ൽ ഏകദേശം 60°C എന്ന ഡീസോർപ്ഷൻ പീക്ക് കാണിക്കുന്നു. ശുദ്ധമായ ഉപ്പിന്റെ TGA-യിൽ നിരീക്ഷിച്ച രണ്ട് പീക്കുകളുടെ താപനിലയുമായി ഈ പീക്ക് പൊരുത്തപ്പെടുന്നില്ല (ചിത്രം 3a). അഡ്‌സോർപ്ഷൻ-ഡീസോർപ്ഷൻ സൈക്കിളിന്റെ ആവർത്തനക്ഷമത വിലയിരുത്തി, സാമ്പിളുകൾ ഈർപ്പമുള്ള അന്തരീക്ഷത്തിൽ സ്ഥാപിച്ചതിനുശേഷം അതേ വക്രം നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു (ചിത്രം 3c). ഡിസോർപ്ഷന്റെ രണ്ടാം ഘട്ടത്തിൽ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ട വ്യത്യാസങ്ങൾ ഒഴുകുന്ന അന്തരീക്ഷത്തിലെ നിർജ്ജലീകരണത്തിന്റെ ഫലമായിരിക്കാം, കാരണം ഇത് പലപ്പോഴും അപൂർണ്ണമായ നിർജ്ജലീകരണത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഈ മൂല്യങ്ങൾ ആദ്യത്തെ ഡീസോർപ്ഷനിൽ ഏകദേശം 17.9 g/m2 ഉം രണ്ടാമത്തെ ഡീസോർപ്ഷനിൽ 10.3 g/m2 ഉം ആണ്.
ബോഹ്‌മൈറ്റിന്റെയും MgSO4 ന്റെയും TGA വിശകലനത്തിന്റെ താരതമ്യം: ശുദ്ധമായ MgSO4 (a), മിശ്രിതം (b), റീഹൈഡ്രേഷൻ (c) എന്നിവയ്ക്ക് ശേഷമുള്ള TGA വിശകലനം.
കാൽസ്യം ക്ലോറൈഡ് ഒരു ആഡ്സോർബന്റ് ആയി ഉപയോഗിച്ചും ഇതേ രീതിയാണ് നടപ്പിലാക്കിയത്. ഫലങ്ങൾ ചിത്രം 4 ൽ അവതരിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉപരിതലത്തിന്റെ ദൃശ്യ പരിശോധനയിൽ ലോഹ തിളക്കത്തിൽ ചെറിയ മാറ്റങ്ങൾ കണ്ടെത്തി. രോമങ്ങൾ വളരെ കുറവാണ്. ഉപരിതലത്തിൽ തുല്യമായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെട്ട ചെറിയ പരലുകളുടെ സാന്നിധ്യം SEM സ്ഥിരീകരിച്ചു. എന്നിരുന്നാലും, 150°C-ൽ താഴെ TGA നിർജ്ജലീകരണം കാണിച്ചില്ല. TGA കണ്ടെത്തുന്നതിന് ആവശ്യമായ അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ ആകെ പിണ്ഡവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഉപ്പിന്റെ അനുപാതം വളരെ കുറവാണെന്ന വസ്തുത ഇതിന് കാരണമാകാം.
അനോഡൈസിംഗ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് കോപ്പർ സൾഫേറ്റ് കോട്ടിംഗിന്റെ ഉപരിതല ചികിത്സയുടെ ഫലങ്ങൾ ചിത്രം 5-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, Al ഓക്സൈഡ് ഘടനയിൽ CuSO4 ന്റെ പ്രതീക്ഷിച്ച സംയോജനം സംഭവിച്ചില്ല. പകരം, സാധാരണ ടർക്കോയ്‌സ് ഡൈകൾക്കൊപ്പം ഉപയോഗിക്കുന്ന കോപ്പർ ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് Cu(OH)2-ന് സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന അയഞ്ഞ സൂചികൾ നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.
സ്ട്രോൺഷ്യം ക്ലോറൈഡുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് ആനോഡൈസ് ചെയ്ത ഉപരിതല ചികിത്സയും പരീക്ഷിച്ചു. ഫലങ്ങൾ അസമമായ കവറേജ് കാണിച്ചു (ചിത്രം 6a കാണുക). ഉപ്പ് മുഴുവൻ ഉപരിതലവും മൂടിയിട്ടുണ്ടോ എന്ന് നിർണ്ണയിക്കാൻ, ഒരു EDX വിശകലനം നടത്തി. ചാരനിറത്തിലുള്ള പ്രദേശത്തെ ഒരു ബിന്ദുവിന്റെ വക്രം (ചിത്രം 6b-യിലെ പോയിന്റ് 1) കുറച്ച് സ്ട്രോൺഷ്യവും ധാരാളം അലുമിനിയവും കാണിക്കുന്നു. ഇത് അളന്ന മേഖലയിൽ സ്ട്രോൺഷ്യത്തിന്റെ കുറഞ്ഞ ഉള്ളടക്കത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് സ്ട്രോൺഷ്യം ക്ലോറൈഡിന്റെ കുറഞ്ഞ ഉള്ളടക്കത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, വെളുത്ത പ്രദേശങ്ങളിൽ സ്ട്രോൺഷ്യത്തിന്റെ ഉയർന്ന ഉള്ളടക്കവും അലുമിനിയത്തിന്റെ കുറഞ്ഞ ഉള്ളടക്കവും ഉണ്ട് (ചിത്രം 6b-യിലെ പോയിന്റുകൾ 2–6). വെളുത്ത പ്രദേശത്തിന്റെ EDX വിശകലനം ഇരുണ്ട ഡോട്ടുകൾ (ചിത്രം 6b-യിലെ പോയിന്റുകൾ 2 ഉം 4 ഉം), ക്ലോറിൻ കുറവും സൾഫർ കൂടുതലും കാണിക്കുന്നു. ഇത് സ്ട്രോൺഷ്യം സൾഫേറ്റിന്റെ രൂപീകരണത്തെ സൂചിപ്പിക്കാം. തിളക്കമുള്ള ഡോട്ടുകൾ ഉയർന്ന ക്ലോറിൻ ഉള്ളടക്കത്തെയും കുറഞ്ഞ സൾഫർ ഉള്ളടക്കത്തെയും പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു (ചിത്രം 6b-യിലെ പോയിന്റുകൾ 3, 5, 6). വെളുത്ത പൂശിന്റെ പ്രധാന ഭാഗത്ത് പ്രതീക്ഷിക്കുന്ന സ്ട്രോൺഷ്യം ക്ലോറൈഡ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു എന്ന വസ്തുതയാൽ ഇത് വിശദീകരിക്കാം. ശുദ്ധമായ സ്ട്രോൺഷ്യം ക്ലോറൈഡിന്റെ സ്വഭാവ താപനിലയിൽ ഒരു പീക്ക് ഉപയോഗിച്ച് സാമ്പിളിന്റെ TGA വിശകലനത്തിന്റെ വ്യാഖ്യാനം സ്ഥിരീകരിച്ചു (ചിത്രം 6c). ലോഹ പിന്തുണയുടെ പിണ്ഡവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഉപ്പിന്റെ ഒരു ചെറിയ ഭാഗം ഉപയോഗിച്ച് അവയുടെ ചെറിയ മൂല്യം ന്യായീകരിക്കാൻ കഴിയും. പരീക്ഷണങ്ങളിൽ നിർണ്ണയിക്കപ്പെട്ട ഡിസോർപ്ഷൻ പിണ്ഡം 150°C താപനിലയിൽ അഡ്‌സോർബറിന്റെ യൂണിറ്റ് ഏരിയയ്ക്ക് 7.3 g/m2 എന്ന അളവിന് തുല്യമാണ്.
എലോക്സൽ ചികിത്സിച്ച സിങ്ക് സൾഫേറ്റ് കോട്ടിംഗുകളും പരീക്ഷിച്ചു. മാക്രോസ്കോപ്പിക് ആയി, കോട്ടിംഗ് വളരെ നേർത്തതും ഏകീകൃതവുമായ ഒരു പാളിയാണ് (ചിത്രം 7a). എന്നിരുന്നാലും, ശൂന്യമായ പ്രദേശങ്ങളാൽ വേർതിരിച്ച ചെറിയ പരലുകൾ കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞ ഒരു ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം SEM വെളിപ്പെടുത്തി (ചിത്രം 7b). കോട്ടിംഗിന്റെയും അടിവസ്ത്രത്തിന്റെയും TGA ശുദ്ധമായ ഉപ്പിന്റെ TGA യുമായി താരതമ്യം ചെയ്തു (ചിത്രം 7c). ശുദ്ധമായ ഉപ്പിന് 59.1°C-ൽ ഒരു അസമമായ കൊടുമുടിയുണ്ട്. പൂശിയ അലുമിനിയം 55.5°C-ലും 61.3°C-ലും രണ്ട് ചെറിയ കൊടുമുടികൾ കാണിച്ചു, ഇത് സിങ്ക് സൾഫേറ്റ് ഹൈഡ്രേറ്റിന്റെ സാന്നിധ്യം സൂചിപ്പിക്കുന്നു. പരീക്ഷണത്തിൽ വെളിപ്പെടുത്തിയ പിണ്ഡ വ്യത്യാസം 150°C നിർജ്ജലീകരണ താപനിലയിൽ 10.9 g/m2 ആണ്.
മുൻ ആപ്ലിക്കേഷനിലെന്നപോലെ53, സോർബന്റ് കോട്ടിംഗിന്റെ അഡീഷനും സ്ഥിരതയും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഹൈഡ്രോക്സിതൈൽ സെല്ലുലോസ് ഒരു ബൈൻഡറായി ഉപയോഗിച്ചു. മെറ്റീരിയൽ അനുയോജ്യതയും അഡോർപ്ഷൻ പ്രകടനത്തിലുള്ള സ്വാധീനവും TGA വിലയിരുത്തി. മൊത്തം പിണ്ഡവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് വിശകലനം നടത്തുന്നു, അതായത് സാമ്പിളിൽ ഒരു കോട്ടിംഗ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ലോഹ പ്ലേറ്റ് ഉൾപ്പെടുന്നു. ISO2409 സ്പെസിഫിക്കേഷനിൽ നിർവചിച്ചിരിക്കുന്ന ക്രോസ് നോച്ച് ടെസ്റ്റിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു ടെസ്റ്റ് വഴി അഡീഷൻ പരിശോധിക്കുന്നു (സ്പെസിഫിക്കേഷൻ കനവും വീതിയും അനുസരിച്ച് നോച്ച് സെപ്പറേഷൻ സ്പെസിഫിക്കേഷൻ പാലിക്കാൻ കഴിയില്ല).
പാനലുകളിൽ കാൽസ്യം ക്ലോറൈഡ് (CaCl2) (ചിത്രം 8a കാണുക) പൂശിയത് അസമമായ വിതരണത്തിന് കാരണമായി, ഇത് തിരശ്ചീന നോച്ച് പരിശോധനയ്ക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ശുദ്ധമായ അലുമിനിയം കോട്ടിംഗിൽ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടില്ല. ശുദ്ധമായ CaCl2 ന്റെ ഫലങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, TGA (ചിത്രം 8b) യഥാക്രമം 40 ഉം 20°C ഉം താഴ്ന്ന താപനിലകളിലേക്ക് മാറിയ രണ്ട് സ്വഭാവ കൊടുമുടികൾ കാണിക്കുന്നു. ക്രോസ്-സെക്ഷൻ പരിശോധന ഒരു വസ്തുനിഷ്ഠമായ താരതമ്യത്തിന് അനുവദിക്കുന്നില്ല, കാരണം ശുദ്ധമായ CaCl2 സാമ്പിൾ (ചിത്രം 8c ൽ വലതുവശത്തുള്ള സാമ്പിൾ) ഏറ്റവും മുകളിലുള്ള കണങ്ങളെ നീക്കം ചെയ്യുന്ന ഒരു പൊടി അവശിഷ്ടമാണ്. HEC ഫലങ്ങൾ തൃപ്തികരമായ അഡീഷനോടുകൂടിയ വളരെ നേർത്തതും ഏകീകൃതവുമായ ഒരു കോട്ടിംഗ് കാണിച്ചു. ചിത്രം 8b ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന പിണ്ഡ വ്യത്യാസം 150°C താപനിലയിൽ അഡ്‌സോർബറിന്റെ ഒരു യൂണിറ്റ് ഏരിയയ്ക്ക് 51.3 g/m2 ന് തുല്യമാണ്.
മഗ്നീഷ്യം സൾഫേറ്റ് (MgSO4) ഉപയോഗിച്ചും അഡീഷനും യൂണിഫോമിറ്റിയും കണക്കിലെടുത്ത് പോസിറ്റീവ് ഫലങ്ങൾ ലഭിച്ചു (ചിത്രം 9 കാണുക). കോട്ടിംഗിന്റെ ഡീസോർപ്ഷൻ പ്രക്രിയയുടെ വിശകലനത്തിൽ ഏകദേശം 60°C യുടെ ഒരു കൊടുമുടിയുടെ സാന്നിധ്യം കാണിച്ചു. ഈ താപനില ശുദ്ധമായ ലവണങ്ങളുടെ നിർജ്ജലീകരണത്തിൽ കാണപ്പെടുന്ന പ്രധാന ഡീസോർപ്ഷൻ ഘട്ടവുമായി യോജിക്കുന്നു, ഇത് 44°C ൽ മറ്റൊരു ഘട്ടത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ഇത് ഹെക്സാഹൈഡ്രേറ്റിൽ നിന്ന് പെന്റാഹൈഡ്രേറ്റിലേക്കുള്ള പരിവർത്തനവുമായി യോജിക്കുന്നു, കൂടാതെ ബൈൻഡറുകളുള്ള കോട്ടിംഗുകളുടെ കാര്യത്തിൽ ഇത് നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നില്ല. ശുദ്ധമായ ഉപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ച കോട്ടിംഗുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ക്രോസ് സെക്ഷൻ പരിശോധനകൾ മെച്ചപ്പെട്ട വിതരണവും അഡീഷനും കാണിക്കുന്നു. TGA-DTC-യിൽ കാണപ്പെടുന്ന മാസ് വ്യത്യാസം 150°C താപനിലയിൽ അഡ്‌സോർബറിന്റെ യൂണിറ്റ് ഏരിയയ്ക്ക് 18.4 g/m2 ആണ്.
ഉപരിതലത്തിലെ ക്രമക്കേടുകൾ കാരണം, സ്ട്രോൺഷ്യം ക്ലോറൈഡിന് (SrCl2) ചിറകുകളിൽ അസമമായ ആവരണം ഉണ്ട് (ചിത്രം 10a). എന്നിരുന്നാലും, തിരശ്ചീന നോച്ച് പരിശോധനയുടെ ഫലങ്ങൾ ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെട്ട അഡീഷനോടുകൂടിയ ഏകീകൃത വിതരണം കാണിച്ചു (ചിത്രം 10c). TGA വിശകലനം ഭാരത്തിൽ വളരെ ചെറിയ വ്യത്യാസം കാണിച്ചു, ഇത് ലോഹ അടിവസ്ത്രവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ കുറഞ്ഞ ഉപ്പിന്റെ അളവ് മൂലമായിരിക്കണം. എന്നിരുന്നാലും, വക്രത്തിലെ പടികൾ ഒരു നിർജ്ജലീകരണ പ്രക്രിയയുടെ സാന്നിധ്യം കാണിക്കുന്നു, എന്നിരുന്നാലും പീക്ക് ശുദ്ധമായ ഉപ്പിനെ ചിത്രീകരിക്കുമ്പോൾ ലഭിക്കുന്ന താപനിലയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ചിത്രം 10b-യിൽ കാണപ്പെടുന്ന 110°C, 70.2°C എന്നിവയിലെ കൊടുമുടികളും ശുദ്ധമായ ഉപ്പ് വിശകലനം ചെയ്യുമ്പോൾ കണ്ടെത്തി. എന്നിരുന്നാലും, 50°C-ൽ ശുദ്ധമായ ഉപ്പിൽ കാണപ്പെടുന്ന പ്രധാന നിർജ്ജലീകരണ ഘട്ടം ബൈൻഡർ ഉപയോഗിച്ച് വളവുകളിൽ പ്രതിഫലിച്ചില്ല. ഇതിനു വിപരീതമായി, ബൈൻഡർ മിശ്രിതം 20.2°C, 94.1°C എന്നിവയിൽ രണ്ട് കൊടുമുടികൾ കാണിച്ചു, അവ ശുദ്ധമായ ഉപ്പിനായി അളക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ല (ചിത്രം 10b). 150 °C താപനിലയിൽ, നിരീക്ഷിച്ച പിണ്ഡ വ്യത്യാസം അഡ്‌സോർബറിന്റെ ഒരു യൂണിറ്റ് ഏരിയയ്ക്ക് 7.2 g/m2 ആണ്.
HEC, സിങ്ക് സൾഫേറ്റ് (ZnSO4) എന്നിവയുടെ സംയോജനം സ്വീകാര്യമായ ഫലങ്ങൾ നൽകിയില്ല (ചിത്രം 11). പൂശിയ ലോഹത്തിന്റെ TGA വിശകലനം നിർജ്ജലീകരണ പ്രക്രിയകളൊന്നും വെളിപ്പെടുത്തിയില്ല. പൂശിയതിന്റെ വിതരണവും അഡീഷനും മെച്ചപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, അതിന്റെ ഗുണങ്ങൾ ഇപ്പോഴും ഒപ്റ്റിമലിൽ നിന്ന് വളരെ അകലെയാണ്.
ലോഹ നാരുകൾ നേർത്തതും ഏകീകൃതവുമായ പാളി ഉപയോഗിച്ച് പൂശുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും ലളിതമായ മാർഗ്ഗം വെറ്റ് ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ ആണ് (ചിത്രം 12a), ഇതിൽ ലക്ഷ്യ ഉപ്പ് തയ്യാറാക്കലും ജലീയ ലായനി ഉപയോഗിച്ച് ലോഹ നാരുകൾ ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ ചെയ്യുന്നതും ഉൾപ്പെടുന്നു.
വെറ്റ് ഇംപ്രെഗ്നേഷനായി തയ്യാറെടുക്കുമ്പോൾ, രണ്ട് പ്രധാന പ്രശ്നങ്ങൾ നേരിടുന്നു. ഒരു വശത്ത്, ഉപ്പുവെള്ള ലായനിയുടെ ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം സുഷിര ഘടനയിൽ ദ്രാവകം ശരിയായി ഉൾപ്പെടുത്തുന്നത് തടയുന്നു. ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെയും സാമ്പിൾ വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളത്തിൽ മുൻകൂട്ടി നനയ്ക്കുന്നതിലൂടെയും മാത്രമേ പുറം ഉപരിതലത്തിലെ ക്രിസ്റ്റലൈസേഷനും (ചിത്രം 12d) ഘടനയ്ക്കുള്ളിൽ കുടുങ്ങിയ വായു കുമിളകളും (ചിത്രം 12c) കുറയ്ക്കാൻ കഴിയൂ. ഘടനയ്ക്കുള്ളിലെ വായു ഒഴിപ്പിച്ചോ അല്ലെങ്കിൽ ഘടനയിൽ ഒരു ലായനി പ്രവാഹം സൃഷ്ടിച്ചോ സാമ്പിളിൽ നിർബന്ധിതമായി ലയിപ്പിക്കുന്നത് ഘടനയുടെ പൂർണ്ണമായ പൂരിപ്പിക്കൽ ഉറപ്പാക്കുന്നതിനുള്ള മറ്റ് ഫലപ്രദമായ മാർഗങ്ങളാണ്.
തയ്യാറാക്കൽ സമയത്ത് നേരിട്ട രണ്ടാമത്തെ പ്രശ്നം ഉപ്പിന്റെ ഒരു ഭാഗത്ത് നിന്ന് ഫിലിം നീക്കം ചെയ്യുന്നതായിരുന്നു (ചിത്രം 12b കാണുക). ഈ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ സവിശേഷത, ലയന പ്രതലത്തിൽ ഒരു ഉണങ്ങിയ ആവരണം രൂപപ്പെടുന്നതാണ്, ഇത് സംവഹനമായി ഉത്തേജിതമായ ഉണക്കൽ നിർത്തുകയും വ്യാപന ഉത്തേജിത പ്രക്രിയ ആരംഭിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. രണ്ടാമത്തെ സംവിധാനം ആദ്യത്തേതിനേക്കാൾ വളരെ മന്ദഗതിയിലാണ്. തൽഫലമായി, ന്യായമായ ഉണക്കൽ സമയത്തിന് ഉയർന്ന താപനില ആവശ്യമാണ്, ഇത് സാമ്പിളിനുള്ളിൽ കുമിളകൾ രൂപപ്പെടാനുള്ള സാധ്യത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. സാന്ദ്രതാ മാറ്റം (ബാഷ്പീകരണം) അടിസ്ഥാനമാക്കിയല്ല, മറിച്ച് താപനില വ്യതിയാനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി (ചിത്രം 13 ലെ MgSO4 ന്റെ ഉദാഹരണത്തിലെന്നപോലെ) ക്രിസ്റ്റലൈസേഷന്റെ ഒരു ബദൽ രീതി അവതരിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കപ്പെടുന്നു.
MgSO4 ഉപയോഗിച്ച് ഖര, ദ്രാവക ഘട്ടങ്ങൾ തണുപ്പിക്കുന്നതിലും വേർതിരിക്കുന്നതിലും ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ പ്രക്രിയയുടെ സ്കീമാറ്റിക് പ്രാതിനിധ്യം.
ഈ രീതി ഉപയോഗിച്ച് മുറിയിലെ താപനിലയിലോ അതിൽ കൂടുതലോ പൂരിത ഉപ്പ് ലായനികൾ തയ്യാറാക്കാം. ആദ്യ സാഹചര്യത്തിൽ, മുറിയിലെ താപനിലയേക്കാൾ താഴെയുള്ള താപനില കുറച്ചുകൊണ്ടാണ് ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ നിർബന്ധിതമാക്കിയത്. രണ്ടാമത്തെ സാഹചര്യത്തിൽ, സാമ്പിൾ മുറിയിലെ താപനിലയിലേക്ക് (RT) തണുപ്പിച്ചപ്പോഴാണ് ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ സംഭവിച്ചത്. ക്രിസ്റ്റലുകളുടെയും (B) ലയിച്ച (A) യുടെയും മിശ്രിതമാണ് ഫലം, ഇതിന്റെ ദ്രാവക ഭാഗം കംപ്രസ് ചെയ്ത വായു ഉപയോഗിച്ച് നീക്കംചെയ്യുന്നു. ഈ സമീപനം ഈ ഹൈഡ്രേറ്റുകളിൽ ഒരു ഫിലിം രൂപപ്പെടുന്നത് ഒഴിവാക്കുക മാത്രമല്ല, മറ്റ് സംയുക്തങ്ങൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ സമയം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, കംപ്രസ് ചെയ്ത വായു ഉപയോഗിച്ച് ദ്രാവകം നീക്കം ചെയ്യുന്നത് ഉപ്പിന്റെ അധിക ക്രിസ്റ്റലൈസേഷനിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, അതിന്റെ ഫലമായി കട്ടിയുള്ള ആവരണം ഉണ്ടാകുന്നു.
ലോഹ പ്രതലങ്ങൾ പൂശാൻ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന മറ്റൊരു രീതി, രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾ വഴി ലക്ഷ്യ ലവണങ്ങൾ നേരിട്ട് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുക എന്നതാണ്. ഞങ്ങളുടെ മുൻ പഠനത്തിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തതുപോലെ, ഫിനുകളുടെയും ട്യൂബുകളുടെയും ലോഹ പ്രതലങ്ങളിൽ ആസിഡുകളുടെ പ്രതിപ്രവർത്തനം വഴി നിർമ്മിച്ച പൂശിയ ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ചറുകൾക്ക് നിരവധി ഗുണങ്ങളുണ്ട്. പ്രതിപ്രവർത്തന സമയത്ത് വാതകങ്ങൾ രൂപപ്പെടുന്നതിനാൽ നാരുകളിൽ ഈ രീതി പ്രയോഗിക്കുന്നത് വളരെ മോശം ഫലങ്ങൾക്ക് കാരണമായി. ഹൈഡ്രജൻ വാതക കുമിളകളുടെ മർദ്ദം പ്രോബിനുള്ളിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുകയും ഉൽപ്പന്നം പുറന്തള്ളപ്പെടുമ്പോൾ മാറുകയും ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 14a).
കോട്ടിംഗിന്റെ കനവും വിതരണവും മികച്ച രീതിയിൽ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനായി ഒരു രാസപ്രവർത്തനത്തിലൂടെ കോട്ടിംഗിൽ മാറ്റം വരുത്തിയിട്ടുണ്ട്. സാമ്പിളിലൂടെ ഒരു ആസിഡ് മിസ്റ്റ് സ്ട്രീം കടത്തിവിടുന്നതാണ് ഈ രീതിയിൽ ഉൾപ്പെടുന്നത് (ചിത്രം 14b). ഇത് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ലോഹവുമായുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിലൂടെ ഒരു ഏകീകൃത കോട്ടിംഗിന് കാരണമാകുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. ഫലങ്ങൾ തൃപ്തികരമായിരുന്നു, പക്ഷേ ഫലപ്രദമായ ഒരു രീതിയായി കണക്കാക്കാൻ കഴിയാത്തത്ര മന്ദഗതിയിലായിരുന്നു പ്രക്രിയ (ചിത്രം 14c). പ്രാദേശികവൽക്കരിച്ച ചൂടാക്കൽ വഴി കുറഞ്ഞ പ്രതികരണ സമയം നേടാൻ കഴിയും.
മേൽപ്പറഞ്ഞ രീതികളുടെ പോരായ്മകൾ മറികടക്കാൻ, പശകളുടെ ഉപയോഗത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു കോട്ടിംഗ് രീതി പഠിച്ചിട്ടുണ്ട്. മുൻ വിഭാഗത്തിൽ അവതരിപ്പിച്ച ഫലങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ് HEC തിരഞ്ഞെടുത്തത്. എല്ലാ സാമ്പിളുകളും 3% wt-ൽ തയ്യാറാക്കിയിട്ടുണ്ട്. ബൈൻഡർ ഉപ്പുമായി കലർത്തിയിരിക്കുന്നു. വാരിയെല്ലുകളുടെ അതേ നടപടിക്രമം അനുസരിച്ച് നാരുകൾ മുൻകൂട്ടി സംസ്കരിച്ചു, അതായത് 15 മിനിറ്റിനുള്ളിൽ 50% വോള്യത്തിൽ മുക്കിവയ്ക്കുക. സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ്, തുടർന്ന് സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡിൽ 20 സെക്കൻഡ് മുക്കിവയ്ക്കുക, വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളത്തിൽ കഴുകുക, ഒടുവിൽ വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളത്തിൽ 30 മിനിറ്റ് മുക്കിവയ്ക്കുക. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ഇംപ്രെഗ്നേഷന് മുമ്പ് ഒരു അധിക ഘട്ടം ചേർത്തു. നേർപ്പിച്ച ടാർഗെറ്റ് ഉപ്പ് ലായനിയിൽ സാമ്പിൾ അൽപ്പനേരം മുക്കി ഏകദേശം 60°C-ൽ ഉണക്കുക. ലോഹത്തിന്റെ ഉപരിതലം പരിഷ്കരിക്കുന്നതിനാണ് ഈ പ്രക്രിയ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്, അവസാന ഘട്ടത്തിൽ കോട്ടിംഗിന്റെ വിതരണം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്ന ന്യൂക്ലിയേഷൻ സൈറ്റുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. നാരുകളുള്ള ഘടനയ്ക്ക് ഒരു വശമുണ്ട്, അവിടെ ഫിലമെന്റുകൾ കനം കുറഞ്ഞതും ദൃഡമായി പായ്ക്ക് ചെയ്തതുമാണ്, എതിർവശത്ത് ഫിലമെന്റുകൾ കട്ടിയുള്ളതും കുറഞ്ഞ വിതരണമുള്ളതുമാണ്. 52 നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകളുടെ ഫലമാണിത്.
കാൽസ്യം ക്ലോറൈഡിന്റെ (CaCl2) ഫലങ്ങൾ പട്ടിക 1 ലെ ചിത്രങ്ങളിലൂടെ സംഗ്രഹിച്ച് ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. കുത്തിവയ്പ്പിനു ശേഷമുള്ള നല്ല കവറേജ്. ഉപരിതലത്തിൽ ദൃശ്യമായ പരലുകൾ ഇല്ലാത്ത സ്ട്രോണ്ടുകളിൽ പോലും ലോഹ പ്രതിഫലനങ്ങൾ കുറഞ്ഞിരുന്നു, ഇത് ഫിനിഷിലെ മാറ്റത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, സാമ്പിളുകൾ CaCl2, HEC എന്നിവയുടെ ജലീയ മിശ്രിതം ഉപയോഗിച്ച് ഇംപ്രെഗ്നേറ്റ് ചെയ്ത് ഏകദേശം 60°C താപനിലയിൽ ഉണക്കിയ ശേഷം, ഘടനകളുടെ കവലകളിൽ ആവരണങ്ങൾ കേന്ദ്രീകരിച്ചു. ലായനിയുടെ ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഒരു ഫലമാണിത്. കുതിർത്തതിനുശേഷം, ദ്രാവകം അതിന്റെ ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം കാരണം സാമ്പിളിനുള്ളിൽ തന്നെ തുടരുന്നു. അടിസ്ഥാനപരമായി ഇത് ഘടനകളുടെ കവലയിലാണ് സംഭവിക്കുന്നത്. മാതൃകയുടെ ഏറ്റവും മികച്ച വശത്ത് ഉപ്പ് നിറച്ച നിരവധി ദ്വാരങ്ങളുണ്ട്. പൂശിയതിനുശേഷം ഭാരം 0.06 g/cm3 വർദ്ധിച്ചു.
മഗ്നീഷ്യം സൾഫേറ്റ് (MgSO4) പൂശുന്നത് യൂണിറ്റ് വോള്യത്തിൽ കൂടുതൽ ഉപ്പ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു (പട്ടിക 2). ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, അളന്ന വർദ്ധനവ് 0.09 g/cm3 ആണ്. വിത്ത് പാകൽ പ്രക്രിയയുടെ ഫലമായി വിപുലമായ സാമ്പിൾ കവറേജ് ലഭിച്ചു. പൂശൽ പ്രക്രിയയ്ക്ക് ശേഷം, ഉപ്പ് സാമ്പിളിന്റെ നേർത്ത വശത്തിന്റെ വലിയ ഭാഗങ്ങൾ തടയുന്നു. കൂടാതെ, മാറ്റിന്റെ ചില ഭാഗങ്ങൾ തടഞ്ഞിരിക്കുന്നു, പക്ഷേ കുറച്ച് സുഷിരം നിലനിർത്തുന്നു. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ഘടനകളുടെ കവലയിൽ ഉപ്പ് രൂപീകരണം എളുപ്പത്തിൽ നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് പൂശൽ പ്രക്രിയ പ്രധാനമായും ദ്രാവകത്തിന്റെ ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം മൂലമാണെന്നും ഉപ്പും ലോഹ അടിവസ്ത്രവും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം മൂലമല്ലെന്നും സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു.
സ്ട്രോൺഷ്യം ക്ലോറൈഡ് (SrCl2), HEC എന്നിവയുടെ സംയോജനത്തിന്റെ ഫലങ്ങൾ മുമ്പത്തെ ഉദാഹരണങ്ങൾക്ക് സമാനമായ ഗുണങ്ങൾ കാണിച്ചു (പട്ടിക 3). ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, സാമ്പിളിന്റെ നേർത്ത വശം ഏതാണ്ട് പൂർണ്ണമായും മൂടിയിരിക്കുന്നു. സാമ്പിളിൽ നിന്ന് നീരാവി പുറത്തുവിടുന്നതിന്റെ ഫലമായി ഉണങ്ങുമ്പോൾ രൂപം കൊള്ളുന്ന വ്യക്തിഗത സുഷിരങ്ങൾ മാത്രമേ ദൃശ്യമാകൂ. മാറ്റ് വശത്ത് നിരീക്ഷിച്ച പാറ്റേൺ മുമ്പത്തെ കേസുമായി വളരെ സാമ്യമുള്ളതാണ്, പ്രദേശം ഉപ്പ് കൊണ്ട് തടഞ്ഞിരിക്കുന്നു, നാരുകൾ പൂർണ്ണമായും മൂടുന്നില്ല.
ഹീറ്റ് എക്സ്ചേഞ്ചറിന്റെ താപ പ്രകടനത്തിൽ നാരുകളുള്ള ഘടനയുടെ പോസിറ്റീവ് പ്രഭാവം വിലയിരുത്തുന്നതിന്, പൂശിയ നാരുകളുള്ള ഘടനയുടെ ഫലപ്രദമായ താപ ചാലകത നിർണ്ണയിക്കുകയും ശുദ്ധമായ കോട്ടിംഗ് മെറ്റീരിയലുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുകയും ചെയ്തു. ചിത്രം 15a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന ഫ്ലാറ്റ് പാനൽ ഉപകരണം ഉപയോഗിച്ച് അറിയപ്പെടുന്ന താപ ചാലകതയുള്ള ഒരു റഫറൻസ് മെറ്റീരിയൽ ഉപയോഗിച്ച് ASTM D 5470-2017 അനുസരിച്ച് താപ ചാലകത അളന്നു. മറ്റ് ക്ഷണികമായ അളവെടുപ്പ് രീതികളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, നിലവിലെ പഠനത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന പോറസ് വസ്തുക്കൾക്ക് ഈ തത്വം ഗുണകരമാണ്, കാരണം അളവുകൾ ഒരു സ്ഥിരമായ അവസ്ഥയിലും മതിയായ സാമ്പിൾ വലുപ്പത്തിലും (ബേസ് ഏരിയ 30 × 30 mm2, ഉയരം ഏകദേശം 15 mm) നടത്തുന്നു. അനിസോട്രോപിക് താപ ചാലകതയുടെ പ്രഭാവം വിലയിരുത്തുന്നതിന് ശുദ്ധമായ കോട്ടിംഗ് മെറ്റീരിയലിന്റെയും (റഫറൻസ്) കോട്ടഡ് ഫൈബർ ഘടനയുടെയും സാമ്പിളുകൾ ഫൈബറിന്റെ ദിശയിലും ഫൈബറിന്റെ ദിശയ്ക്ക് ലംബമായും അളവുകൾക്കായി തയ്യാറാക്കി. മാതൃക തയ്യാറാക്കൽ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഉപരിതല പരുക്കന്റെ പ്രഭാവം കുറയ്ക്കുന്നതിന് മാതൃകകൾ ഉപരിതലത്തിൽ (P320 ഗ്രിറ്റ്) നിലത്തിട്ടു, ഇത് മാതൃകയ്ക്കുള്ളിലെ ഘടനയെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നില്ല.