Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद.तुम्ही वापरत असलेल्या ब्राउझर आवृत्तीमध्ये मर्यादित CSS सपोर्ट आहे.सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये सुसंगतता मोड अक्षम करा).दरम्यान, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही साइटला शैली आणि JavaScript शिवाय रेंडर करू.
पारंपारिक कंप्रेसर सिस्टमच्या तुलनेत शोषण रेफ्रिजरेशन सिस्टम आणि उष्णता पंपांचा बाजारातील हिस्सा अजूनही तुलनेने कमी आहे.स्वस्त उष्णता (महागड्या विद्युत कामांऐवजी) वापरण्याचा मोठा फायदा असूनही, शोषण तत्त्वांवर आधारित प्रणालींची अंमलबजावणी अजूनही काही विशिष्ट अनुप्रयोगांपुरती मर्यादित आहे.कमी थर्मल चालकता आणि शोषकांच्या कमी स्थिरतेमुळे विशिष्ट शक्ती कमी होणे आवश्यक असलेले मुख्य नुकसान आहे.सध्याच्या अत्याधुनिक व्यावसायिक शोषण रेफ्रिजरेशन सिस्टीम कूलिंग क्षमता ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी प्लेट हीट एक्सचेंजर्सवर आधारित ऍडसॉर्बर्सवर आधारित आहेत.परिणाम हे सर्वज्ञात आहेत की कोटिंगची जाडी कमी केल्याने वस्तुमान हस्तांतरण प्रतिबाधा कमी होते आणि प्रवाहकीय संरचनांच्या पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि व्हॉल्यूम गुणोत्तर वाढल्याने कार्यक्षमतेशी तडजोड न करता शक्ती वाढते.या कामात वापरलेले धातूचे तंतू 2500-50,000 m2/m3 च्या श्रेणीतील विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ देऊ शकतात.धातूच्या पृष्ठभागावर मीठ हायड्रेट्सचे अत्यंत पातळ परंतु स्थिर कोटिंग्ज मिळविण्याच्या तीन पद्धती, ज्यामध्ये धातूच्या तंतूंचा समावेश आहे, कोटिंग्जच्या निर्मितीसाठी प्रथमच उच्च पॉवर घनता हीट एक्सचेंजर दाखवतात.कोटिंग आणि सब्सट्रेट यांच्यात मजबूत बंधन निर्माण करण्यासाठी अॅल्युमिनियम अॅनोडायझिंगवर आधारित पृष्ठभाग उपचार निवडले जातात.स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी वापरून परिणामी पृष्ठभागाच्या मायक्रोस्ट्रक्चरचे विश्लेषण केले गेले.कमी केलेले एकूण परावर्तन फूरियर ट्रान्सफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी आणि एनर्जी डिस्पर्सिव्ह एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपीचा वापर परखमध्ये इच्छित प्रजातींची उपस्थिती तपासण्यासाठी केला गेला.हायड्रेट्स तयार करण्याच्या त्यांच्या क्षमतेची संयुक्त थर्मोग्राव्हिमेट्रिक विश्लेषण (TGA)/विभेदक थर्मोग्राविमेट्रिक विश्लेषण (DTG) द्वारे पुष्टी केली गेली.MgSO4 कोटिंगमध्ये 0.07 g (पाणी)/g (संमिश्र) पेक्षा कमी दर्जाचे आढळले, जे सुमारे 60 °C तापमानावर निर्जलीकरणाची चिन्हे दर्शविते आणि पुनर्जलीकरणानंतर पुनरुत्पादित होते.SrCl2 आणि ZnSO4 सह 100 °C च्या खाली सुमारे 0.02 g/g च्या वस्तुमान फरकासह सकारात्मक परिणाम देखील प्राप्त झाले.कोटिंगची स्थिरता आणि आसंजन वाढवण्यासाठी हायड्रॉक्सीथिलसेल्युलोजची निवड केली गेली.उत्पादनांच्या शोषक गुणधर्मांचे एकाचवेळी TGA-DTG द्वारे मूल्यमापन केले गेले आणि ISO2409 मध्ये वर्णन केलेल्या चाचण्यांवर आधारित त्यांच्या आसंजन पद्धतीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत केले गेले.100 °C पेक्षा कमी तापमानात सुमारे 0.1 g/g वजनाच्या फरकासह शोषण क्षमता राखून CaCl2 कोटिंगची सातत्य आणि चिकटपणा लक्षणीयरीत्या सुधारला आहे.याव्यतिरिक्त, MgSO4 हायड्रेट्स तयार करण्याची क्षमता राखून ठेवते, 100 °C पेक्षा कमी तापमानात 0.04 g/g पेक्षा जास्त वस्तुमान फरक दर्शविते.शेवटी, लेपित धातूचे तंतू तपासले जातात.परिणाम दर्शविते की Al2(SO4)3 सह लेपित केलेल्या फायबर संरचनेची प्रभावी थर्मल चालकता शुद्ध Al2(SO4)3 च्या व्हॉल्यूमच्या तुलनेत 4.7 पट जास्त असू शकते.अभ्यास केलेल्या कोटिंग्जचे कोटिंग दृश्यमानपणे तपासले गेले आणि क्रॉस सेक्शनच्या सूक्ष्म प्रतिमेचा वापर करून अंतर्गत संरचनेचे मूल्यांकन केले गेले.सुमारे 50 µm जाडीसह Al2(SO4)3 चे कोटिंग प्राप्त झाले, परंतु अधिक एकसमान वितरण प्राप्त करण्यासाठी एकूण प्रक्रिया ऑप्टिमाइझ करणे आवश्यक आहे.
पारंपारिक कॉम्प्रेशन हीट पंप किंवा रेफ्रिजरेशन सिस्टमला पर्यावरणास अनुकूल पर्याय प्रदान केल्यामुळे गेल्या काही दशकांमध्ये शोषण प्रणालींनी बरेच लक्ष वेधले आहे.वाढत्या आरामदायी मानकांमुळे आणि जागतिक सरासरी तापमानामुळे, शोषण प्रणाली नजीकच्या भविष्यात जीवाश्म इंधनावरील अवलंबित्व कमी करू शकतात.याव्यतिरिक्त, शोषण रेफ्रिजरेशन किंवा उष्णता पंपमधील कोणत्याही सुधारणा थर्मल एनर्जी स्टोरेजमध्ये हस्तांतरित केल्या जाऊ शकतात, जे प्राथमिक ऊर्जेच्या कार्यक्षम वापराच्या संभाव्यतेमध्ये अतिरिक्त वाढ दर्शवते.शोषण उष्णता पंप आणि रेफ्रिजरेशन सिस्टमचा मुख्य फायदा म्हणजे ते कमी उष्णतेसह कार्य करू शकतात.हे त्यांना कमी तापमानाच्या स्त्रोतांसाठी योग्य बनवते जसे की सौर ऊर्जा किंवा कचरा उष्णता.ऊर्जा संचयन अनुप्रयोगांच्या बाबतीत, संवेदनशील किंवा सुप्त उष्णता संचयनाच्या तुलनेत शोषणामध्ये उच्च ऊर्जा घनता आणि कमी ऊर्जा अपव्यय यांचा फायदा आहे.
शोषण उष्णता पंप आणि रेफ्रिजरेशन सिस्टम त्यांच्या वाष्प कम्प्रेशन समकक्षांप्रमाणेच थर्मोडायनामिक चक्राचे अनुसरण करतात.मुख्य फरक म्हणजे adsorbers सह कंप्रेसर घटक बदलणे.घटक मध्यम तापमानात कमी दाबाचे शीतक वाष्प शोषून घेण्यास सक्षम आहे, द्रव थंड असतानाही अधिक रेफ्रिजरंट बाष्पीभवन करते.शोषण (एक्सोथर्म) चे एन्थॅल्पी वगळण्यासाठी ऍडसॉर्बरचे सतत शीतकरण सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे.उच्च तापमानात adsorber पुन्हा निर्माण होते, ज्यामुळे रेफ्रिजरंट वाफ शोषून घेते.हीटिंगने डिसॉर्प्शन (एंडोथर्मिक) चे एन्थॅल्पी प्रदान करणे सुरू ठेवले पाहिजे.कारण शोषण प्रक्रिया तापमान बदलांद्वारे दर्शविली जाते, उच्च उर्जा घनतेसाठी उच्च थर्मल चालकता आवश्यक असते.तथापि, कमी थर्मल चालकता हा बहुतेक अनुप्रयोगांमध्ये मुख्य गैरसोय आहे.
चालकतेची मुख्य समस्या म्हणजे शोषण/डिसोर्प्शन वाष्पांचा प्रवाह प्रदान करणारा वाहतूक मार्ग राखून त्याचे सरासरी मूल्य वाढवणे.हे साध्य करण्यासाठी सामान्यतः दोन पद्धती वापरल्या जातात: संमिश्र हीट एक्सचेंजर्स आणि कोटेड हीट एक्सचेंजर्स.सर्वात लोकप्रिय आणि यशस्वी संमिश्र सामग्री अशी आहेत जी कार्बन-आधारित ऍडिटीव्ह वापरतात, म्हणजे विस्तारित ग्रेफाइट, सक्रिय कार्बन किंवा कार्बन फायबर.ऑलिव्हेरा आणि इतर.306 W/kg पर्यंत विशिष्ट कूलिंग क्षमता (SCP) आणि 0.46 पर्यंत कार्यक्षमता गुणांक (COP) तयार करण्यासाठी कॅल्शियम क्लोराईडसह 2 इंप्रेग्नेटेड विस्तारित ग्रेफाइट पावडर.Zajaczkowski et al.3 ने विस्तारित ग्रेफाइट, कार्बन फायबर आणि कॅल्शियम क्लोराईडचे संयोजन प्रस्तावित केले ज्याची एकूण चालकता 15 W/mK आहे.जियान एट अल 4 ने सल्फ्यूरिक ऍसिडसह संयुगाची चाचणी केली आणि विस्तारित नैसर्गिक ग्रेफाइट (ENG-TSA) दोन-स्टेज शोषण कूलिंग सायकलमध्ये सब्सट्रेट म्हणून हाताळले.मॉडेलने 0.215 ते 0.285 पर्यंत COP आणि 161.4 ते 260.74 W/kg पर्यंत SCP ची भविष्यवाणी केली.
आतापर्यंत सर्वात व्यवहार्य उपाय म्हणजे कोटेड हीट एक्सचेंजर.या उष्मा एक्सचेंजर्सची कोटिंग यंत्रणा दोन श्रेणींमध्ये विभागली जाऊ शकते: थेट संश्लेषण आणि चिकटवता.सर्वात यशस्वी पद्धत थेट संश्लेषण आहे, ज्यामध्ये योग्य अभिकर्मकांपासून थेट उष्णता एक्सचेंजर्सच्या पृष्ठभागावर शोषक सामग्री तयार करणे समाविष्ट आहे.Sotech5 ने फॅरेनहाइट GmbH द्वारे उत्पादित कूलरच्या मालिकेत वापरण्यासाठी कोटेड जिओलाइटचे संश्लेषण करण्याची पद्धत पेटंट केली आहे.Schnabel et al6 ने स्टेनलेस स्टीलवर लेपित दोन जिओलाइट्सच्या कार्यक्षमतेची चाचणी केली.तथापि, ही पद्धत केवळ विशिष्ट शोषकांसह कार्य करते, ज्यामुळे चिकट्यांसह कोटिंग एक मनोरंजक पर्याय बनते.बाइंडर हे निष्क्रीय पदार्थ आहेत जे सॉर्बेंट आसंजन आणि/किंवा वस्तुमान हस्तांतरणास समर्थन देण्यासाठी निवडले जातात, परंतु शोषण किंवा चालकता वाढविण्यात कोणतीही भूमिका बजावत नाहीत.फ्रेनी वगैरे.AQSOA-Z02 जिओलाइटसह 7 लेपित अॅल्युमिनियम हीट एक्सचेंजर्स माती-आधारित बाईंडरसह स्थिर केले जातात.Calabrese et al.8 ने पॉलिमरिक बाइंडरसह झिओलाइट कोटिंग्ज तयार करण्याचा अभ्यास केला.Ammann et al.9 ने पॉलीव्हिनिल अल्कोहोलच्या चुंबकीय मिश्रणापासून सच्छिद्र जिओलाइट कोटिंग्ज तयार करण्यासाठी एक पद्धत प्रस्तावित केली.अॅल्युमिना (अॅल्युमिना) चा वापर अॅडसॉर्बरमध्ये बाईंडर 10 म्हणून देखील केला जातो.आमच्या माहितीनुसार, सेल्युलोज आणि हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोज केवळ भौतिक शोषक 11,12 सह संयोजनात वापरले जातात.कधीकधी पेंटसाठी गोंद वापरला जात नाही, परंतु रचना 13 स्वतः तयार करण्यासाठी वापरली जाते.मल्टिपल सॉल्ट हायड्रेट्ससह अल्जिनेट पॉलिमर मॅट्रिक्सचे संयोजन लवचिक संमिश्र मणी संरचना बनवते जे कोरडे असताना गळती रोखते आणि पुरेसे वस्तुमान हस्तांतरण प्रदान करते.15,16,17 कंपोझिट तयार करण्यासाठी बेंटोनाइट आणि अटापुल्गाइट सारख्या चिकणमातीचा वापर बाईंडर म्हणून केला जातो.इथाइलसेल्युलोजचा वापर कॅल्शियम क्लोराईड 18 किंवा सोडियम सल्फाइड 19 मायक्रोएन्कॅप्स्युलेट करण्यासाठी केला गेला आहे.
सच्छिद्र मेटल स्ट्रक्चर असलेले कंपोझिट अॅडिटीव्ह हीट एक्सचेंजर्स आणि लेपित हीट एक्सचेंजर्समध्ये विभागले जाऊ शकतात.या संरचनांचा फायदा उच्च विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्र आहे.यामुळे जड वस्तुमान न जोडता शोषक आणि धातू यांच्यातील मोठ्या संपर्क पृष्ठभागावर परिणाम होतो, ज्यामुळे रेफ्रिजरेशन चक्राची एकूण कार्यक्षमता कमी होते.लँग वगैरे.20 ने अॅल्युमिनियम हनीकॉम्ब स्ट्रक्चरसह झिओलाइट ऍडसॉर्बरची एकूण चालकता सुधारली आहे.Gillerminot et al.21 ने तांबे आणि निकेल फोमसह NaX झिओलाइट स्तरांची थर्मल चालकता सुधारली.संमिश्रांचा वापर फेज चेंज मटेरियल (पीसीएम) म्हणून केला जात असला तरी, ली एट अलचे निष्कर्ष.22 आणि झाओ एट अल.23 केमिसॉर्पशनसाठी देखील स्वारस्य आहे.त्यांनी विस्तारित ग्रेफाइट आणि मेटल फोमच्या कामगिरीची तुलना केली आणि निष्कर्ष काढला की गंज ही समस्या नसल्यासच नंतरचे श्रेयस्कर आहे.पालोंबा वगैरे.अलीकडे इतर धातूच्या सच्छिद्र संरचनांची तुलना केली आहे24.व्हॅन डर पाल इ.फोम्समध्ये एम्बेड केलेल्या धातूच्या क्षारांचा अभ्यास केला आहे 25.मागील सर्व उदाहरणे पार्टिक्युलेट शोषकांच्या दाट थरांशी संबंधित आहेत.मेटल सच्छिद्र संरचना व्यावहारिकपणे कोट शोषकांना वापरल्या जात नाहीत, जे अधिक इष्टतम समाधान आहे.झिओलाइट्सला बंधनकारक करण्याचे उदाहरण विटस्टॅडट एट अल मध्ये आढळू शकते.26 परंतु जास्त ऊर्जा घनता असूनही मीठ हायड्रेट्स बांधण्याचा कोणताही प्रयत्न केला गेला नाही 27.
अशा प्रकारे, शोषक कोटिंग्ज तयार करण्याच्या तीन पद्धती या लेखात शोधल्या जातील: (1) बाईंडर कोटिंग, (2) थेट प्रतिक्रिया आणि (3) पृष्ठभाग उपचार.या कामात हायड्रोक्सिथिलसेल्युलोज हे या कामात पसंतीचे बाईंडर होते कारण पूर्वी नोंदवलेले स्थिरता आणि भौतिक शोषकांच्या संयोजनात चांगले कोटिंग आसंजन.ही पद्धत सुरुवातीला सपाट कोटिंग्जसाठी तपासली गेली आणि नंतर मेटल फायबर संरचनांवर लागू केली गेली.पूर्वी, शोषक कोटिंग्जच्या निर्मितीसह रासायनिक अभिक्रियांच्या शक्यतेचे प्राथमिक विश्लेषण नोंदवले गेले होते.पूर्वीचा अनुभव आता मेटल फायबर स्ट्रक्चर्सच्या कोटिंगमध्ये हस्तांतरित केला जात आहे.या कामासाठी निवडलेली पृष्ठभाग उपचार ही अॅल्युमिनियम एनोडायझिंगवर आधारित पद्धत आहे.अॅल्युमिनियम अॅनोडायझिंग हे सौंदर्याच्या उद्देशाने धातूच्या क्षारांसह यशस्वीरित्या एकत्र केले गेले आहे29.या प्रकरणांमध्ये, अतिशय स्थिर आणि गंज-प्रतिरोधक कोटिंग्स मिळू शकतात.तथापि, ते कोणतीही शोषण किंवा शोषण प्रक्रिया पार पाडू शकत नाहीत.हा पेपर या दृष्टिकोनाचा एक प्रकार सादर करतो जो मूळ प्रक्रियेच्या चिकट गुणधर्मांचा वापर करून वस्तुमान हलविण्याची परवानगी देतो.आमच्या माहितीनुसार, येथे वर्णन केलेल्या कोणत्याही पद्धतींचा यापूर्वी अभ्यास केलेला नाही.ते अतिशय मनोरंजक नवीन तंत्रज्ञानाचे प्रतिनिधित्व करतात कारण ते हायड्रेटेड शोषक कोटिंग्ज तयार करण्यास परवानगी देतात, ज्याचे वारंवार अभ्यास केलेल्या भौतिक शोषकांपेक्षा बरेच फायदे आहेत.
या प्रयोगांसाठी सब्सट्रेट म्हणून वापरल्या जाणार्‍या स्टँप केलेल्या अॅल्युमिनियम प्लेट्स चेक प्रजासत्ताकच्या ALINVEST Břidličná द्वारे प्रदान केल्या होत्या.त्यामध्ये 98.11% अॅल्युमिनियम, 1.3622% लोह, 0.3618% मॅंगनीज आणि तांबे, मॅग्नेशियम, सिलिकॉन, टायटॅनियम, जस्त, क्रोमियम आणि निकेलचे अंश आहेत.
कंपोझिटच्या निर्मितीसाठी निवडलेली सामग्री त्यांच्या थर्मोडायनामिक गुणधर्मांनुसार निवडली जाते, म्हणजे, ते 120 डिग्री सेल्सिअस पेक्षा कमी तापमानात किती पाणी शोषू/शोषू शकतात यावर अवलंबून असते.
मॅग्नेशियम सल्फेट (MgSO4) हे सर्वात मनोरंजक आणि अभ्यासलेले हायड्रेटेड लवणांपैकी एक आहे 30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41.थर्मोडायनामिक गुणधर्म पद्धतशीरपणे मोजले गेले आहेत आणि शोषण रेफ्रिजरेशन, उष्णता पंप आणि ऊर्जा साठवण क्षेत्रातील अनुप्रयोगांसाठी योग्य असल्याचे आढळले आहे.ड्राय मॅग्नेशियम सल्फेट CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany) वापरले होते.
कॅल्शियम क्लोराईड (CaCl2) (H319) हे आणखी एक चांगले अभ्यासलेले मीठ आहे कारण त्याच्या हायड्रेटमध्ये मनोरंजक थर्मोडायनामिक गुणधर्म आहेत41,42,43,44.कॅल्शियम क्लोराईड हेक्साहायड्रेट CAS-No.7774-34-7 97% वापरले (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany).
झिंक सल्फेट (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) आणि त्याच्या हायड्रेट्समध्ये कमी तापमानाच्या शोषण प्रक्रियेसाठी उपयुक्त थर्मोडायनामिक गुणधर्म आहेत 45,46.झिंक सल्फेट हेप्टाहायड्रेट CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany) वापरले होते.
स्ट्रॉन्टियम क्लोराईड (SrCl2) (H318) मध्ये मनोरंजक थर्मोडायनामिक गुणधर्म देखील आहेत 4,45,47 जरी ते सहसा शोषण उष्णता पंप किंवा ऊर्जा साठवण संशोधनामध्ये अमोनियासह एकत्र केले जाते.स्ट्रॉन्टियम क्लोराईड हेक्साहायड्रेट CAS-Nr.10.476-85-4 99.0–102.0% (सिग्मा अल्ड्रिच, सेंट लुईस, मिसूरी, यूएसए) संश्लेषणासाठी वापरले गेले.
कॉपर सल्फेट (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) व्यावसायिक साहित्यात वारंवार आढळणार्‍या हायड्रेट्सपैकी नाही, जरी त्याचे थर्मोडायनामिक गुणधर्म कमी तापमानाच्या अनुप्रयोगांसाठी स्वारस्यपूर्ण आहेत 48,49.कॉपर सल्फेट CAS-Nr.7758-99-8 99% (सिग्मा अल्ड्रिच, सेंट लुईस, एमओ, यूएसए) संश्लेषणासाठी वापरले गेले.
मॅग्नेशियम क्लोराईड (MgCl2) हे हायड्रेटेड लवणांपैकी एक आहे ज्याने औष्णिक ऊर्जा साठवण क्षेत्रात अलीकडेच अधिक लक्ष वेधले आहे 50,51.प्रयोगांसाठी मॅग्नेशियम क्लोराईड हेक्साहायड्रेट CAS-Nr.7791-18-6 शुद्ध फार्मास्युटिकल ग्रेड (Applichem GmbH., Darmstadt, Germany) वापरले गेले.
वर नमूद केल्याप्रमाणे, हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोजची निवड समान ऍप्लिकेशन्समधील सकारात्मक परिणामांमुळे करण्यात आली.आमच्या संश्लेषणात वापरलेली सामग्री हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोज सीएएस-एनआर 9004-62-0 (सिग्मा अल्ड्रिच, सेंट लुईस, एमओ, यूएसए) आहे.
धातूचे तंतू हे कॉम्प्रेशन आणि सिंटरिंगद्वारे एकत्र बांधलेल्या लहान तारांपासून बनवले जातात, ही प्रक्रिया क्रूसिबल मेल्ट एक्स्ट्रॅक्शन (CME)52 म्हणून ओळखली जाते.याचा अर्थ असा की त्यांची थर्मल चालकता केवळ उत्पादनात वापरल्या जाणार्‍या धातूंच्या मोठ्या प्रमाणात चालकता आणि अंतिम संरचनेच्या सच्छिद्रतेवर अवलंबून नाही तर थ्रेड्समधील बंधांच्या गुणवत्तेवर देखील अवलंबून असते.तंतू समस्थानिक नसतात आणि उत्पादनादरम्यान एका विशिष्ट दिशेने वितरीत केले जातात, ज्यामुळे आडवा दिशेने थर्मल चालकता खूपच कमी होते.
व्हॅक्यूम पॅकेजमध्ये (Netzsch TG 209 F1 Libra) एकाचवेळी थर्मोग्रॅव्हिमेट्रिक विश्लेषण (TGA)/डिफरेंशियल थर्मोग्रॅविमेट्रिक विश्लेषण (DTG) वापरून जल शोषण गुणधर्मांची तपासणी करण्यात आली.मोजमाप वाहत्या नायट्रोजन वातावरणात 10 ml/min च्या प्रवाह दराने आणि अॅल्युमिनियम ऑक्साईड क्रुसिबलमध्ये 25 ते 150°C पर्यंत तापमान श्रेणीत केले गेले.हीटिंग रेट 1 °C/मिनिट होता, नमुन्याचे वजन 10 ते 20 mg पर्यंत बदलते, रिझोल्यूशन 0.1 μg होते.या कामात, हे लक्षात घ्यावे की प्रति युनिट पृष्ठभागाच्या वस्तुमान फरकामध्ये मोठी अनिश्चितता आहे.TGA-DTG मध्ये वापरलेले नमुने खूप लहान आणि अनियमितपणे कापलेले आहेत, ज्यामुळे त्यांचे क्षेत्र निश्चित करणे चुकीचे आहे.जर मोठे विचलन विचारात घेतले गेले तरच ही मूल्ये मोठ्या क्षेत्रामध्ये वाढविली जाऊ शकतात.
एटीआर प्लॅटिनम ऍक्सेसरी (ब्रुकर ऑप्टिक जीएमबीएच, जर्मनी) वापरून ब्रुकर व्हर्टेक्स 80 v FTIR स्पेक्ट्रोमीटर (ब्रुकर ऑप्टिक जीएमबीएच, लीपझिग, जर्मनी) वर ऍटेन्युएटेड एकूण परावर्तन फूरियर ट्रान्सफॉर्म इन्फ्रारेड (एटीआर-एफटीआयआर) स्पेक्ट्रा प्राप्त केले गेले.प्रायोगिक मोजमापांसाठी पार्श्वभूमी म्हणून नमुने वापरण्यापूर्वी शुद्ध कोरड्या डायमंड क्रिस्टल्सचे स्पेक्ट्रा थेट व्हॅक्यूममध्ये मोजले गेले.नमुने व्हॅक्यूममध्ये 2 सेमी-1 च्या स्पेक्ट्रल रिझोल्यूशनचा वापर करून मोजले गेले आणि स्कॅनची सरासरी संख्या 32. वेव्हनंबर श्रेणी 8000 ते 500 सेमी-1 पर्यंत आहे.OPUS प्रोग्राम वापरून स्पेक्ट्रल विश्लेषण केले गेले.
2 आणि 5 kV च्या प्रवेगक व्होल्टेजवर Zeiss कडून DSM 982 जेमिनी वापरून SEM विश्लेषण केले गेले.पेल्टियर कूल्ड सिलिकॉन ड्रिफ्ट डिटेक्टर (एसएसडी) सह थर्मो फिशर सिस्टम 7 वापरून एनर्जी डिस्पर्सिव्ह एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDX) केली गेली.
मेटल प्लेट्स तयार करणे 53 मध्ये वर्णन केलेल्या प्रक्रियेनुसार केले जाते. प्रथम, प्लेट 50% सल्फ्यूरिक ऍसिडमध्ये बुडवा.15 मिनिटे.नंतर त्यांना 1 एम सोडियम हायड्रॉक्साईड द्रावणात सुमारे 10 सेकंदांसाठी आणले गेले.नंतर नमुने मोठ्या प्रमाणात डिस्टिल्ड पाण्याने धुतले गेले आणि नंतर डिस्टिल्ड पाण्यात 30 मिनिटे भिजवले गेले.पृष्ठभागाच्या प्राथमिक उपचारानंतर, नमुने 3% संतृप्त द्रावणात बुडवले गेले.HEC आणि लक्ष्य मीठ.शेवटी, त्यांना बाहेर काढा आणि 60 डिग्री सेल्सियस वर वाळवा.
एनोडायझिंग पद्धत निष्क्रिय धातूवरील नैसर्गिक ऑक्साईड थर वाढवते आणि मजबूत करते.अॅल्युमिनिअम पॅनल्सला कडक अवस्थेत सल्फ्यूरिक ऍसिडसह एनोडाइझ केले गेले आणि नंतर गरम पाण्यात बंद केले गेले.Anodizing नंतर 1 mol/l NaOH (600 s) सह प्रारंभिक कोरीवकाम केले गेले आणि त्यानंतर 1 mol/l HNO3 (60 s) मध्ये तटस्थीकरण केले गेले.इलेक्ट्रोलाइट द्रावण 2.3 M H2SO4, 0.01 M Al2(SO4)3, आणि 1 M MgSO4 + 7H2O चे मिश्रण आहे.एनोडायझिंग (40 ± 1)°C, 30 mA/cm2 वर 1200 सेकंदांसाठी केले गेले.सीलिंग प्रक्रिया विविध ब्राइन सोल्युशनमध्ये (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2) मध्ये वर्णन केल्यानुसार केली गेली.त्यात नमुना 1800 सेकंद उकळला जातो.
कंपोझिट तयार करण्याच्या तीन वेगवेगळ्या पद्धती तपासल्या गेल्या आहेत: चिकट कोटिंग, थेट प्रतिक्रिया आणि पृष्ठभाग उपचार.प्रत्येक प्रशिक्षण पद्धतीचे फायदे आणि तोटे यांचे पद्धतशीरपणे विश्लेषण आणि चर्चा केली जाते.परिणामांचे मूल्यांकन करण्यासाठी थेट निरीक्षण, नॅनोइमेजिंग आणि रासायनिक/मूलभूत विश्लेषण वापरले गेले.
मीठ हायड्रेट्सचे आसंजन वाढविण्यासाठी पृष्ठभागावरील रूपांतरण पद्धती म्हणून एनोडायझिंगची निवड केली गेली.हे पृष्ठभाग उपचार अॅल्युमिनियमच्या पृष्ठभागावर थेट अॅल्युमिना (अॅल्युमिना) ची सच्छिद्र रचना तयार करते.पारंपारिकपणे, या पद्धतीमध्ये दोन टप्पे असतात: पहिल्या टप्प्यात अॅल्युमिनियम ऑक्साईडची सच्छिद्र रचना तयार होते आणि दुसऱ्या टप्प्यात अॅल्युमिनियम हायड्रॉक्साईडचे आवरण तयार होते जे छिद्र बंद करते.गॅस टप्प्यात प्रवेश अवरोधित केल्याशिवाय मीठ अवरोधित करण्याच्या दोन पद्धती खालीलप्रमाणे आहेत.पहिल्यामध्ये शोषक क्रिस्टल्स ठेवण्यासाठी आणि धातूच्या पृष्ठभागावर चिकटून राहण्यासाठी पहिल्या चरणात मिळवलेल्या लहान अॅल्युमिनियम ऑक्साईड (Al2O3) नळ्या वापरून हनीकॉम्ब प्रणाली असते.परिणामी मधाच्या पोळ्यांचा व्यास सुमारे 50 nm आणि लांबी 200 nm (चित्र 1a) असतो.आधी सांगितल्याप्रमाणे, या पोकळ्या सामान्यतः दुसर्‍या चरणात Al2O(OH)2 बोहेमाईटच्या पातळ थराने बंद केल्या जातात ज्याला अॅल्युमिना ट्यूब उकळत्या प्रक्रियेद्वारे समर्थित केले जाते.दुस-या पद्धतीमध्ये, ही सीलिंग प्रक्रिया अशा प्रकारे सुधारली जाते की मीठ क्रिस्टल्स बोहेमाइट (Al2O(OH)) च्या एकसमान कव्हरिंग लेयरमध्ये पकडले जातात, ज्याचा वापर या प्रकरणात सील करण्यासाठी केला जात नाही.दुसरा टप्पा संबंधित मिठाच्या संतृप्त द्रावणात चालविला जातो.वर्णन केलेल्या नमुन्यांचा आकार 50-100 nm च्या श्रेणीत आहे आणि ते स्प्लॅश केलेल्या थेंबासारखे दिसतात (चित्र 1b).सीलिंग प्रक्रियेच्या परिणामी प्राप्त झालेल्या पृष्ठभागावर वाढीव संपर्क क्षेत्रासह स्पष्ट अवकाशीय संरचना असते.हा पृष्ठभाग नमुना, त्यांच्या अनेक बाँडिंग कॉन्फिगरेशनसह, मीठ क्रिस्टल्स वाहून नेण्यासाठी आणि ठेवण्यासाठी आदर्श आहे.वर्णन केलेल्या दोन्ही रचना खरोखर सच्छिद्र आहेत आणि लहान पोकळी आहेत ज्या शोषक यंत्राच्या ऑपरेशन दरम्यान मीठ हायड्रेट्स टिकवून ठेवण्यासाठी आणि वाफ शोषून घेण्यास योग्य आहेत.तथापि, EDX वापरून या पृष्ठभागांचे मूलभूत विश्लेषण बोहेमाइटच्या पृष्ठभागावर मॅग्नेशियम आणि सल्फरचे ट्रेस प्रमाण शोधू शकते, जे अॅल्युमिना पृष्ठभागाच्या बाबतीत आढळत नाही.
नमुन्याच्या ATR-FTIR ने पुष्टी केली की घटक मॅग्नेशियम सल्फेट होता (आकृती 2b पहा).स्पेक्ट्रम 610–680 आणि 1080–1130 cm–1 वर वैशिष्ट्यपूर्ण सल्फेट आयन शिखर आणि 1600–1700 cm–1 आणि 3200–3800 cm–1 वर वैशिष्ट्यपूर्ण जाळीच्या पाण्याची शिखरे दाखवते (चित्र 2a, c पहा).).मॅग्नेशियम आयनची उपस्थिती जवळजवळ स्पेक्ट्रम 54 बदलत नाही.
(a) बोहेमाइट लेपित MgSO4 अॅल्युमिनियम प्लेटचा EDX, (b) बोहेमाइट आणि MgSO4 कोटिंग्जचा ATR-FTIR स्पेक्ट्रा, (c) शुद्ध MgSO4 चा ATR-FTIR स्पेक्ट्रा.
शोषण कार्यक्षमता टिकवून ठेवण्याची TGA द्वारे पुष्टी केली गेली.अंजीर वर.3b अंदाजे डेसोर्प्शन पीक दर्शवते.६०° से.हे शिखर शुद्ध मीठ (Fig. 3a) च्या TGA मध्ये निरीक्षण केलेल्या दोन शिखरांच्या तापमानाशी जुळत नाही.शोषण-डिसॉर्प्शन चक्राच्या पुनरावृत्तीक्षमतेचे मूल्यांकन केले गेले आणि नमुने आर्द्र वातावरणात ठेवल्यानंतर समान वक्र दिसून आले (चित्र 3c).डिसॉर्प्शनच्या दुसर्‍या टप्प्यात दिसून आलेला फरक वाहत्या वातावरणातील निर्जलीकरणाचा परिणाम असू शकतो, कारण यामुळे अनेकदा अपूर्ण निर्जलीकरण होते.ही मूल्ये पहिल्या डिवॉटरिंगमध्ये अंदाजे 17.9 g/m2 आणि दुसऱ्या डिवॉटरिंगमध्ये 10.3 g/m2 शी संबंधित आहेत.
बोहेमाइट आणि MgSO4 च्या TGA विश्लेषणाची तुलना: शुद्ध MgSO4 (a), मिश्रण (b) आणि रीहायड्रेशन (c) नंतरचे TGA विश्लेषण.
कॅल्शियम क्लोराईड शोषक म्हणून समान पद्धत चालते.परिणाम आकृती 4 मध्ये सादर केले आहेत. पृष्ठभागाच्या व्हिज्युअल तपासणीत धातूच्या चमकात किरकोळ बदल दिसून आले.फर क्वचितच दिसत आहे.SEM ने पृष्ठभागावर समान रीतीने वितरित केलेल्या लहान क्रिस्टल्सच्या उपस्थितीची पुष्टी केली.तथापि, TGA ने 150°C खाली निर्जलीकरण दाखवले नाही.हे TGA द्वारे शोधण्यासाठी सब्सट्रेटच्या एकूण वस्तुमानाच्या तुलनेत मिठाचे प्रमाण खूपच कमी आहे या वस्तुस्थितीमुळे असू शकते.
एनोडायझिंग पद्धतीने कॉपर सल्फेट कोटिंगच्या पृष्ठभागावरील उपचारांचे परिणाम अंजीरमध्ये दर्शविले आहेत.5. या प्रकरणात, अल ऑक्साईड संरचनेत CuSO4 चा अपेक्षित समावेश झाला नाही.त्याऐवजी, सैल सुया पाहिल्या जातात कारण त्या सामान्यतः कॉपर हायड्रॉक्साईड Cu(OH)2 साठी वापरल्या जातात ज्याचा वापर विशिष्ट नीलमणी रंगांसह केला जातो.
एनोडाइज्ड पृष्ठभागावरील उपचार देखील स्ट्रॉन्टियम क्लोराईडच्या संयोजनात तपासले गेले.परिणामांनी असमान कव्हरेज दर्शवले (आकृती 6a पहा).मीठाने संपूर्ण पृष्ठभाग व्यापला आहे की नाही हे निर्धारित करण्यासाठी, EDX विश्लेषण केले गेले.राखाडी क्षेत्रातील एका बिंदूसाठी वक्र (चित्र 6b मधील बिंदू 1) थोडे स्ट्रॉन्शिअम आणि भरपूर अॅल्युमिनियम दाखवते.हे मोजलेल्या झोनमध्ये स्ट्रॉन्टियमची कमी सामग्री दर्शवते, जे यामधून, स्ट्रॉन्टियम क्लोराईडचे कमी कव्हरेज दर्शवते.याउलट, पांढऱ्या भागात स्ट्रॉन्शिअमचे प्रमाण जास्त असते आणि अॅल्युमिनियमचे प्रमाण कमी असते (चित्र 6b मधील गुण 2-6).पांढर्‍या भागाचे EDX विश्लेषण गडद ठिपके (अंजीर 6b मधील बिंदू 2 आणि 4), क्लोरीन कमी आणि सल्फरचे प्रमाण जास्त दर्शविते.हे स्ट्रॉन्टियम सल्फेटची निर्मिती दर्शवू शकते.उजळ ठिपके उच्च क्लोरीन सामग्री आणि कमी सल्फर सामग्री (चित्र 6b मधील गुण 3, 5 आणि 6) प्रतिबिंबित करतात.हे या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले जाऊ शकते की पांढर्या कोटिंगच्या मुख्य भागामध्ये अपेक्षित स्ट्रॉन्टियम क्लोराईड असते.नमुन्याच्या TGA ने शुद्ध स्ट्रॉन्टियम क्लोराईड (Fig. 6c) च्या वैशिष्ट्यपूर्ण तापमानात शिखरासह विश्लेषणाच्या स्पष्टीकरणाची पुष्टी केली.त्यांचे लहान मूल्य मेटल सपोर्टच्या वस्तुमानाच्या तुलनेत मिठाच्या एका लहान अंशाने न्याय्य केले जाऊ शकते.प्रयोगांमध्ये निर्धारित केलेले डिसॉर्प्शन मास 150 डिग्री सेल्सिअस तपमानावर ऍडसॉर्बरच्या प्रति युनिट क्षेत्रामध्ये 7.3 g/m2 दिलेल्या प्रमाणाशी संबंधित आहे.
एलॉक्सल-उपचारित झिंक सल्फेट कोटिंग्जची देखील चाचणी केली गेली.मॅक्रोस्कोपिकदृष्ट्या, कोटिंग एक अतिशय पातळ आणि एकसमान थर आहे (Fig. 7a).तथापि, SEM ने रिकाम्या भागांद्वारे विभक्त केलेल्या लहान क्रिस्टल्सने झाकलेले पृष्ठभागाचे क्षेत्र प्रकट केले (चित्र 7b).कोटिंग आणि सब्सट्रेटच्या TGA ची तुलना शुद्ध मीठ (आकृती 7c) शी केली गेली.शुद्ध मीठ 59.1°C वर एक असममित शिखर आहे.लेपित अॅल्युमिनियमने 55.5°C आणि 61.3°C वर दोन लहान शिखरे दाखवली, जी झिंक सल्फेट हायड्रेटची उपस्थिती दर्शवते.प्रयोगात दिसून आलेला वस्तुमान फरक 150°C च्या निर्जलीकरण तापमानात 10.9 g/m2 शी संबंधित आहे.
मागील ऍप्लिकेशन 53 प्रमाणेच, हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोजचा वापर सॉर्बेंट कोटिंगची चिकटपणा आणि स्थिरता सुधारण्यासाठी बाईंडर म्हणून केला गेला.सामग्रीची सुसंगतता आणि शोषण कार्यक्षमतेवरील प्रभावाचे TGA द्वारे मूल्यांकन केले गेले.विश्लेषण एकूण वस्तुमानाच्या संबंधात केले जाते, म्हणजे नमुना मध्ये कोटिंग सब्सट्रेट म्हणून वापरल्या जाणार्‍या मेटल प्लेटचा समावेश होतो.ISO2409 स्पेसिफिकेशनमध्ये परिभाषित केलेल्या क्रॉस नॉच चाचणीवर आधारित चाचणीद्वारे चिकटपणाची चाचणी केली जाते (स्पेसिफिकेशन जाडी आणि रुंदीवर अवलंबून नॉच वेगळेपणा तपशील पूर्ण करू शकत नाही).
पॅनल्सवर कॅल्शियम क्लोराईड (CaCl2) (चित्र 8a पहा) सह कोटिंग केल्याने असमान वितरण झाले, जे ट्रान्सव्हर्स नॉच चाचणीसाठी वापरल्या जाणार्‍या शुद्ध अॅल्युमिनियम कोटिंगमध्ये आढळले नाही.शुद्ध CaCl2 च्या परिणामांच्या तुलनेत, TGA (Fig. 8b) दोन वैशिष्ट्यपूर्ण शिखरे अनुक्रमे 40 आणि 20°C च्या कमी तापमानाकडे सरकलेली दाखवतात.क्रॉस-सेक्शन चाचणी वस्तुनिष्ठ तुलना करण्यास परवानगी देत ​​​​नाही कारण शुद्ध CaCl2 नमुना (अंजीर 8c मधील उजवीकडे नमुना) एक पावडरी अवक्षेपण आहे, जे सर्वात वरचे कण काढून टाकते.HEC परिणामांनी समाधानकारक आसंजन असलेले अतिशय पातळ आणि एकसमान कोटिंग दर्शविले.अंजीर मध्ये दर्शविलेले वस्तुमान फरक.8b 150 डिग्री सेल्सिअस तापमानात ऍडसॉर्बरच्या प्रति युनिट क्षेत्रफळ 51.3 g/m2 शी संबंधित आहे.
मॅग्नेशियम सल्फेट (MgSO4) (चित्र 9 पहा) सह चिकटणे आणि एकसमानतेच्या बाबतीत सकारात्मक परिणाम देखील प्राप्त झाले.कोटिंगच्या डिसॉर्प्शन प्रक्रियेच्या विश्लेषणाने अंदाजे एक शिखराची उपस्थिती दर्शविली.६०° से.हे तापमान शुद्ध क्षारांच्या निर्जलीकरणामध्ये दिसणार्‍या मुख्य पृथक्करण चरणाशी संबंधित आहे, जे 44°C वर दुसरे पाऊल दर्शवते.हे हेक्साहायड्रेट ते पेंटाहायड्रेटच्या संक्रमणाशी संबंधित आहे आणि बाइंडरसह कोटिंग्जच्या बाबतीत ते पाळले जात नाही.शुद्ध मीठ वापरून बनवलेल्या कोटिंगच्या तुलनेत क्रॉस सेक्शन चाचण्या सुधारित वितरण आणि चिकटपणा दर्शवतात.TGA-DTC मध्ये पाहिलेला वस्तुमान फरक 150 डिग्री सेल्सिअस तापमानात ऍडसॉर्बरच्या प्रति युनिट क्षेत्रामध्ये 18.4 g/m2 शी संबंधित आहे.
पृष्ठभागाच्या अनियमिततेमुळे, स्ट्रॉन्टियम क्लोराईड (SrCl2) च्या पंखांवर असमान आवरण असते (चित्र 10a).तथापि, ट्रान्सव्हर्स नॉच चाचणीच्या परिणामांमध्ये लक्षणीय सुधारित आसंजन (Fig. 10c) सह एकसमान वितरण दिसून आले.TGA विश्लेषणाने वजनात फारच लहान फरक दर्शविला, जो धातूच्या थराच्या तुलनेत कमी मीठ सामग्रीमुळे असावा.तथापि, वक्रवरील पायर्या निर्जलीकरण प्रक्रियेची उपस्थिती दर्शवतात, जरी शिखर शुद्ध मीठ वैशिष्ट्यीकृत करताना प्राप्त झालेल्या तापमानाशी संबंधित आहे.अंजीरमध्ये 110°C आणि 70.2°C तापमानाची शिखरे आढळतात.शुद्ध मीठाचे विश्लेषण करताना 10b देखील आढळले.तथापि, 50 डिग्री सेल्सिअस तपमानावर शुद्ध मिठात पाहिलेली मुख्य निर्जलीकरण पायरी बाईंडर वापरून वक्रांमध्ये परावर्तित झाली नाही.याउलट, बाईंडर मिश्रणाने दोन शिखरे 20.2°C आणि 94.1°C दर्शविली, जी शुद्ध मिठासाठी मोजली गेली नाहीत (Fig. 10b).150 डिग्री सेल्सिअस तपमानावर, पाहिलेले वस्तुमान फरक 7.2 g/m2 प्रति युनिट क्षेत्रफळ adsorber शी संबंधित आहे.
HEC आणि झिंक सल्फेट (ZnSO4) च्या संयोजनाने स्वीकार्य परिणाम दिले नाहीत (आकृती 11).लेपित धातूच्या TGA विश्लेषणाने कोणतीही निर्जलीकरण प्रक्रिया प्रकट केली नाही.कोटिंगचे वितरण आणि आसंजन सुधारले असले तरी, त्याचे गुणधर्म अद्याप इष्टतम नाहीत.
पातळ आणि एकसमान थराने धातूच्या तंतूंना कोट करण्याचा सर्वात सोपा मार्ग म्हणजे ओले गर्भाधान (चित्र 12a), ज्यामध्ये लक्ष्यित मीठ तयार करणे आणि जलीय द्रावणाने धातूच्या तंतूंचे गर्भाधान समाविष्ट आहे.
ओले गर्भधारणेची तयारी करताना, दोन मुख्य समस्या येतात.एकीकडे, खारट द्रावणाचा पृष्ठभागावरील ताण सच्छिद्र संरचनेत द्रवाचा योग्य समावेश करण्यास प्रतिबंधित करतो.बाह्य पृष्ठभागावरील स्फटिकीकरण (Fig. 12d) आणि संरचनेच्या आत अडकलेले हवेचे फुगे (Fig. 12c) केवळ पृष्ठभागावरील ताण कमी करून आणि डिस्टिल्ड वॉटरने नमुना पूर्व-ओले करून कमी केले जाऊ शकतात.संरचनेत हवा बाहेर काढून किंवा संरचनेत सोल्युशन फ्लो तयार करून नमुन्यातील जबरदस्तीने विरघळणे हे रचना पूर्ण भरण्याची खात्री करण्याचे इतर प्रभावी मार्ग आहेत.
तयारी दरम्यान आलेली दुसरी समस्या म्हणजे मिठाच्या काही भागातून फिल्म काढून टाकणे (चित्र 12b पहा).ही घटना विरघळण्याच्या पृष्ठभागावर कोरड्या कोटिंगच्या निर्मितीद्वारे दर्शविली जाते, ज्यामुळे संवहनी उत्तेजित कोरडे होणे थांबते आणि प्रसार उत्तेजित प्रक्रिया सुरू होते.दुसरी यंत्रणा पहिल्यापेक्षा खूपच हळू आहे.परिणामी, वाजवी कोरडे वेळेसाठी उच्च तापमान आवश्यक आहे, ज्यामुळे नमुन्याच्या आत बुडबुडे तयार होण्याचा धोका वाढतो.एकाग्रता बदलावर (बाष्पीभवन) नव्हे तर तापमान बदलावर (चित्र 13 मधील MgSO4 च्या उदाहरणाप्रमाणे) क्रिस्टलायझेशनची वैकल्पिक पद्धत सादर करून ही समस्या सोडवली जाते.
MgSO4 वापरून घन आणि द्रव टप्प्यांचे शीतकरण आणि पृथक्करण दरम्यान क्रिस्टलायझेशन प्रक्रियेचे योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व.
या पद्धतीचा वापर करून सॅच्युरेटेड मिठाचे द्रावण खोलीच्या तपमानावर किंवा त्यापेक्षा जास्त (HT) तयार केले जाऊ शकते.पहिल्या प्रकरणात, खोलीच्या तपमानाच्या खाली तापमान कमी करून क्रिस्टलायझेशन सक्ती केली गेली.दुसऱ्या प्रकरणात, नमुना खोलीच्या तपमानावर (RT) थंड केल्यावर क्रिस्टलायझेशन झाले.परिणामी क्रिस्टल्स (बी) आणि विरघळलेले (ए) यांचे मिश्रण आहे, ज्याचा द्रव भाग संकुचित हवेने काढून टाकला जातो.हा दृष्टिकोन केवळ या हायड्रेट्सवर फिल्म तयार करणे टाळत नाही तर इतर मिश्रित पदार्थ तयार करण्यासाठी लागणारा वेळ देखील कमी करतो.तथापि, संकुचित हवेने द्रव काढून टाकल्याने मीठाचे अतिरिक्त स्फटिकीकरण होते, परिणामी कोटिंग अधिक जाड होते.
धातूच्या पृष्ठभागावर कोट करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या आणखी एका पद्धतीमध्ये रासायनिक अभिक्रियांद्वारे लक्ष्यित क्षारांचे थेट उत्पादन समाविष्ट आहे.आमच्या मागील अभ्यासात नोंदवल्याप्रमाणे पंख आणि नळ्यांच्या धातूच्या पृष्ठभागावर ऍसिडच्या अभिक्रियाने बनवलेल्या कोटेड हीट एक्सचेंजर्सचे अनेक फायदे आहेत.तंतूंवर या पद्धतीचा वापर केल्याने प्रतिक्रिया दरम्यान वायू तयार झाल्यामुळे खूप खराब परिणाम झाले.हायड्रोजन वायूच्या बुडबुड्यांचा दाब प्रोबच्या आत तयार होतो आणि उत्पादन बाहेर काढल्यावर ते बदलते (चित्र 14a).
कोटिंगची जाडी आणि वितरण चांगल्या प्रकारे नियंत्रित करण्यासाठी रासायनिक अभिक्रियेद्वारे कोटिंगमध्ये बदल केले गेले आहेत.या पद्धतीमध्ये नमुन्यातून ऍसिड मिस्ट स्ट्रीम पास करणे समाविष्ट आहे (आकृती 14b).यामुळे सब्सट्रेट मेटलच्या अभिक्रियाने एकसमान कोटिंग होणे अपेक्षित आहे.परिणाम समाधानकारक होते, परंतु एक प्रभावी पद्धत (Fig. 14c) मानली जाण्यासाठी प्रक्रिया खूपच मंद होती.स्थानिकीकृत गरम करून कमी प्रतिक्रिया वेळा मिळवता येतात.
वरील पद्धतींच्या तोट्यांवर मात करण्यासाठी, चिकटवता वापरण्यावर आधारित कोटिंग पद्धतीचा अभ्यास केला गेला आहे.मागील विभागात सादर केलेल्या निकालांच्या आधारे HEC निवडले गेले.सर्व नमुने 3% wt वर तयार केले गेले.बाईंडरमध्ये मीठ मिसळले जाते.तंतूंना बरगड्यांच्या प्रमाणेच प्रक्रियेनुसार प्रीट्रीट केले गेले, म्हणजे 50% व्हॉल्यूममध्ये भिजवले गेले.15 मिनिटांच्या आत.सल्फ्यूरिक ऍसिड, नंतर सोडियम हायड्रॉक्साईडमध्ये 20 सेकंद भिजवून, डिस्टिल्ड पाण्यात धुऊन शेवटी 30 मिनिटे डिस्टिल्ड पाण्यात भिजवले जाते.या प्रकरणात, गर्भाधान करण्यापूर्वी एक अतिरिक्त पायरी जोडली गेली.सौम्य लक्ष्य मीठ द्रावणात नमुना थोडक्यात बुडवा आणि अंदाजे 60°C वर कोरडा करा.प्रक्रियेची रचना मेटलच्या पृष्ठभागावर बदल करण्यासाठी केली गेली आहे, ज्यामुळे न्यूक्लिएशन साइट्स तयार होतात जे अंतिम टप्प्यात कोटिंगचे वितरण सुधारतात.तंतुमय रचनेची एक बाजू असते जिथे तंतू पातळ आणि घट्ट बांधलेले असतात आणि विरुद्ध बाजू असते जिथे तंतू दाट आणि कमी वितरीत केले जातात.हा 52 उत्पादन प्रक्रियेचा परिणाम आहे.
कॅल्शियम क्लोराईड (CaCl2) साठीचे परिणाम सारणी 1 मधील चित्रांसह सारांशित आणि सचित्र आहेत. टोचल्यानंतर चांगले कव्हरेज.पृष्ठभागावर दृश्यमान स्फटिक नसलेल्या पट्ट्यांमध्ये देखील धातूचे प्रतिबिंब कमी झाले होते, जे समाप्तीमध्ये बदल दर्शवितात.तथापि, नमुने CaCl2 आणि HEC च्या जलीय मिश्रणाने गर्भधारणा केल्यानंतर आणि सुमारे 60°C तापमानावर वाळल्यानंतर, कोटिंग्ज संरचनांच्या छेदनबिंदूवर केंद्रित होते.हा द्रावणाच्या पृष्ठभागावरील ताणामुळे होणारा परिणाम आहे.भिजवल्यानंतर, पृष्ठभागावरील ताणामुळे द्रव नमुना आतच राहतो.मुळात ते संरचनांच्या छेदनबिंदूवर उद्भवते.नमुन्याच्या सर्वोत्तम बाजूला मीठाने भरलेली अनेक छिद्रे आहेत.कोटिंगनंतर वजन 0.06 g/cm3 ने वाढले.
मॅग्नेशियम सल्फेट (MgSO4) सह लेप केल्याने प्रति युनिट व्हॉल्यूम जास्त मीठ तयार होते (तक्ता 2).या प्रकरणात, मोजलेली वाढ 0.09 g/cm3 आहे.बीजन प्रक्रियेचा परिणाम विस्तृत नमुना कव्हरेजमध्ये झाला.कोटिंग प्रक्रियेनंतर, मीठ नमुन्याच्या पातळ बाजूचे मोठे भाग अवरोधित करते.याव्यतिरिक्त, मॅटचे काही भाग अवरोधित केले जातात, परंतु काही छिद्र राखून ठेवतात.या प्रकरणात, स्ट्रक्चर्सच्या छेदनबिंदूवर मीठ निर्मिती सहजपणे दिसून येते, हे पुष्टी करते की कोटिंग प्रक्रिया मुख्यतः द्रवच्या पृष्ठभागावरील तणावामुळे होते, आणि मीठ आणि धातूच्या सब्सट्रेटमधील परस्परसंवादामुळे नाही.
स्ट्रॉन्टियम क्लोराईड (SrCl2) आणि HEC च्या संयोजनाच्या परिणामांनी मागील उदाहरणांप्रमाणेच गुणधर्म दाखवले (तक्ता 3).या प्रकरणात, नमुन्याची पातळ बाजू जवळजवळ पूर्णपणे झाकलेली असते.नमुन्यातून स्टीम सोडल्याच्या परिणामी कोरडे असताना केवळ वैयक्तिक छिद्र दृश्यमान असतात.मॅट बाजूने पाहिलेला नमुना मागील केस सारखाच आहे, क्षेत्र मीठाने अवरोधित केले आहे आणि तंतू पूर्णपणे झाकलेले नाहीत.
उष्णता एक्सचेंजरच्या थर्मल कार्यक्षमतेवर तंतुमय संरचनेच्या सकारात्मक प्रभावाचे मूल्यांकन करण्यासाठी, लेपित तंतुमय संरचनेची प्रभावी थर्मल चालकता निर्धारित केली गेली आणि शुद्ध कोटिंग सामग्रीशी तुलना केली गेली.ज्ञात थर्मल चालकता असलेल्या संदर्भ सामग्रीचा वापर करून आकृती 15a मध्ये दर्शविलेल्या फ्लॅट पॅनेल उपकरणाचा वापर करून ASTM D 5470-2017 नुसार थर्मल चालकता मोजली गेली.इतर क्षणिक मापन पद्धतींच्या तुलनेत, हे तत्त्व सध्याच्या अभ्यासात वापरल्या जाणार्‍या सच्छिद्र सामग्रीसाठी फायदेशीर आहे, कारण मोजमाप स्थिर स्थितीत आणि पुरेशा नमुना आकारासह (आधार क्षेत्र 30 × 30 मिमी 2, उंची अंदाजे 15 मिमी) केली जाते.शुद्ध कोटिंग सामग्रीचे नमुने (संदर्भ) आणि लेपित फायबर रचना फायबरच्या दिशेने मोजण्यासाठी आणि फायबरच्या दिशेला लंब असलेल्या अॅनिसोट्रॉपिक थर्मल चालकतेच्या प्रभावाचे मूल्यांकन करण्यासाठी तयार केले गेले.नमुने तयार केल्यामुळे पृष्ठभागावरील खडबडीतपणाचा प्रभाव कमी करण्यासाठी नमुने पृष्ठभागावर (P320 ग्रिट) ग्राउंड होते, जे नमुन्यातील रचना प्रतिबिंबित करत नाही.