Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद। तपाईंले प्रयोग गरिरहनुभएको ब्राउजर संस्करणमा सीमित CSS समर्थन छ। उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अद्यावधिक गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड असक्षम पार्नुहोस्)। यसै बीचमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैली र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट रेन्डर गर्नेछौं।
परम्परागत कम्प्रेसर प्रणालीहरूको तुलनामा सोखन प्रशीतन प्रणाली र ताप पम्पहरूको बजार हिस्सा अझै पनि तुलनात्मक रूपमा सानो छ। सस्तो ताप (महँगो विद्युतीय कामको सट्टा) प्रयोग गर्ने ठूलो फाइदाको बावजुद, सोखन सिद्धान्तहरूमा आधारित प्रणालीहरूको कार्यान्वयन अझै पनि केही विशिष्ट अनुप्रयोगहरूमा सीमित छ। हटाउन आवश्यक मुख्य बेफाइदा भनेको कम थर्मल चालकता र सोखनको कम स्थिरताको कारणले विशिष्ट शक्तिमा कमी हो। हालको अत्याधुनिक व्यावसायिक सोखन प्रशीतन प्रणालीहरू शीतलन क्षमतालाई अनुकूलन गर्न लेपित प्लेट ताप एक्सचेन्जरहरूमा आधारित सोखनमा आधारित छन्। परिणामहरू राम्ररी ज्ञात छन् कि कोटिंगको मोटाई घटाउँदा मास ट्रान्सफर प्रतिबाधामा कमी आउँछ, र प्रवाहकीय संरचनाहरूको सतह क्षेत्रफल र भोल्युम अनुपात बढाउँदा दक्षतामा सम्झौता नगरी शक्ति बढ्छ। यस काममा प्रयोग गरिएका धातु फाइबरहरूले २५००-५०,००० m2/m3 को दायरामा विशिष्ट सतह क्षेत्र प्रदान गर्न सक्छन्। कोटिंग उत्पादनको लागि धातु फाइबरहरू सहित धातु सतहहरूमा नुन हाइड्रेटको धेरै पातलो तर स्थिर कोटिंगहरू प्राप्त गर्ने तीन विधिहरूले पहिलो पटक उच्च शक्ति घनत्व ताप एक्सचेन्जर प्रदर्शन गर्छन्। कोटिंग र सब्सट्रेट बीच बलियो बन्धन सिर्जना गर्न एल्युमिनियम एनोडाइजिंगमा आधारित सतह उपचार छनौट गरिन्छ। स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी प्रयोग गरेर परिणामस्वरूप सतहको माइक्रोस्ट्रक्चर विश्लेषण गरिएको थियो। परखमा इच्छित प्रजातिहरूको उपस्थिति जाँच गर्न कम कुल परावर्तन फुरियर ट्रान्सफर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी र ऊर्जा फैलावट एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रयोग गरिएको थियो। हाइड्रेटहरू बनाउने तिनीहरूको क्षमता संयुक्त थर्मोग्राभिमेट्रिक विश्लेषण (TGA)/डिफरेंशियल थर्मोग्राभिमेट्रिक विश्लेषण (DTG) द्वारा पुष्टि गरिएको थियो। MgSO4 कोटिंगमा ०.०७ ग्राम (पानी)/ग्राम (मिश्रित) भन्दा कम गुणस्तर फेला पर्यो, लगभग ६० डिग्री सेल्सियसमा निर्जलीकरणको संकेत देखाउँदै र पुनर्जलीकरण पछि पुनरुत्पादन योग्य। १०० डिग्री सेल्सियस भन्दा कम ०.०२ ग्राम/ग्रामको द्रव्यमान भिन्नताका साथ SrCl2 र ZnSO4 सँग पनि सकारात्मक परिणामहरू प्राप्त भए। कोटिंगको स्थिरता र आसंजन बढाउन हाइड्रोक्साइथाइलसेलुलोजलाई एक additive को रूपमा छनोट गरिएको थियो। उत्पादनहरूको सोख्ने गुणहरू एकैसाथ TGA-DTG द्वारा मूल्याङ्कन गरिएको थियो र ISO2409 मा वर्णन गरिएको परीक्षणहरूमा आधारित विधिद्वारा तिनीहरूको आसंजनलाई विशेषता दिइएको थियो। १०० डिग्री सेल्सियस भन्दा कम तापक्रममा लगभग ०.१ ग्राम/ग्रामको तौल भिन्नताका साथ यसको सोखन क्षमता कायम राख्दै CaCl2 कोटिंगको स्थिरता र आसंजनमा उल्लेखनीय सुधार आएको छ। थप रूपमा, MgSO4 ले हाइड्रेटहरू बनाउने क्षमता कायम राख्छ, १०० डिग्री सेल्सियस भन्दा कम तापक्रममा ०.०४ ग्राम/ग्राम भन्दा बढीको द्रव्यमान भिन्नता देखाउँछ। अन्तमा, लेपित धातु फाइबरहरूको जाँच गरिन्छ। परिणामहरूले देखाउँछन् कि Al2(SO4)3 ले लेपित फाइबर संरचनाको प्रभावकारी थर्मल चालकता शुद्ध Al2(SO4)3 को आयतनको तुलनामा ४.७ गुणा बढी हुन सक्छ। अध्ययन गरिएको कोटिंगको कोटिंग दृश्यात्मक रूपमा जाँच गरिएको थियो, र क्रस सेक्सनहरूको सूक्ष्म छवि प्रयोग गरेर आन्तरिक संरचनाको मूल्याङ्कन गरिएको थियो। लगभग ५० µm मोटाई भएको Al2(SO4)3 को कोटिंग प्राप्त गरिएको थियो, तर समग्र प्रक्रियालाई थप समान वितरण प्राप्त गर्न अनुकूलित गर्नुपर्छ।
विगत केही दशकहरूमा सोखन प्रणालीहरूले धेरै ध्यान खिचेका छन् किनकि तिनीहरूले परम्परागत कम्प्रेसन ताप पम्पहरू वा प्रशीतन प्रणालीहरूको लागि वातावरणमैत्री विकल्प प्रदान गर्छन्। बढ्दो आराम मापदण्ड र विश्वव्यापी औसत तापक्रमको साथ, सोखन प्रणालीहरूले निकट भविष्यमा जीवाश्म इन्धनहरूमा निर्भरता कम गर्न सक्छन्। थप रूपमा, सोखन प्रशीतन वा ताप पम्पहरूमा कुनै पनि सुधारहरू थर्मल ऊर्जा भण्डारणमा स्थानान्तरण गर्न सकिन्छ, जसले प्राथमिक ऊर्जाको कुशल प्रयोगको सम्भावनामा थप वृद्धि प्रतिनिधित्व गर्दछ। सोखन ताप पम्पहरू र प्रशीतन प्रणालीहरूको मुख्य फाइदा भनेको तिनीहरू कम ताप द्रव्यमानसँग सञ्चालन गर्न सक्छन्। यसले तिनीहरूलाई सौर्य ऊर्जा वा फोहोर ताप जस्ता कम तापक्रम स्रोतहरूको लागि उपयुक्त बनाउँछ। ऊर्जा भण्डारण अनुप्रयोगहरूको सन्दर्भमा, सोखनमा समझदार वा अव्यक्त ताप भण्डारणको तुलनामा उच्च ऊर्जा घनत्व र कम ऊर्जा अपव्ययको फाइदा छ।
सोखन ताप पम्पहरू र प्रशीतन प्रणालीहरूले तिनीहरूको वाष्प कम्प्रेसन समकक्षहरू जस्तै उही थर्मोडायनामिक चक्र पछ्याउँछन्। मुख्य भिन्नता भनेको कम्प्रेसर कम्पोनेन्टहरूको प्रतिस्थापनलाई सोखकहरूले प्रतिस्थापन गर्नु हो। तत्वले मध्यम तापक्रममा कम चापको रेफ्रिजरेन्ट वाष्प सोख्न सक्षम हुन्छ, तरल चिसो हुँदा पनि बढी रेफ्रिजरेन्ट वाष्पीकरण गर्दछ। सोखनको एन्थाल्पी (एक्सोथर्म) लाई बहिष्कार गर्नको लागि सोखकको निरन्तर चिसोपन सुनिश्चित गर्नु आवश्यक छ। सोखन उच्च तापक्रममा पुन: उत्पन्न हुन्छ, जसले गर्दा रेफ्रिजरेन्ट वाष्प सोखिन्छ। तापक्रमले डिसोर्पसन (एन्डोथर्मिक) को एन्थाल्पी प्रदान गर्न जारी राख्नुपर्छ। सोखन प्रक्रियाहरू तापक्रम परिवर्तनहरूद्वारा विशेषता हुने भएकाले, उच्च शक्ति घनत्वलाई उच्च थर्मल चालकता चाहिन्छ। यद्यपि, धेरैजसो अनुप्रयोगहरूमा कम थर्मल चालकता मुख्य बेफाइदा हो।
चालकताको मुख्य समस्या भनेको सोखना/अवशोषण वाष्पहरूको प्रवाह प्रदान गर्ने यातायात मार्गलाई कायम राख्दै यसको औसत मूल्य बढाउनु हो। यो प्राप्त गर्न सामान्यतया दुई दृष्टिकोणहरू प्रयोग गरिन्छ: कम्पोजिट ताप एक्सचेन्जरहरू र लेपित ताप एक्सचेन्जरहरू। सबैभन्दा लोकप्रिय र सफल कम्पोजिट सामग्रीहरू ती हुन् जसले कार्बन-आधारित additives प्रयोग गर्छन्, अर्थात् विस्तारित ग्रेफाइट, सक्रिय कार्बन, वा कार्बन फाइबरहरू। ओलिभेरा एट अल। २ क्याल्सियम क्लोराइडको साथ गर्भवती विस्तारित ग्रेफाइट पाउडरले ३०६ वाट/किग्रा सम्मको विशिष्ट शीतलन क्षमता (SCP) र ०.४६ सम्मको प्रदर्शन गुणांक (COP) भएको adsorber उत्पादन गर्दछ। Zajaczkowski एट अल। ३ ले १५ वाट/mK को कुल चालकता भएको विस्तारित ग्रेफाइट, कार्बन फाइबर र क्याल्सियम क्लोराइडको संयोजन प्रस्ताव गरे। जियान एट अल ४ ले दुई-चरणको सोखना शीतलन चक्रमा सब्सट्रेटको रूपमा विस्तारित प्राकृतिक ग्रेफाइट (ENG-TSA) लाई सल्फ्यूरिक एसिडको साथ परीक्षण गरिएका कम्पोजिटहरू। मोडेलले COP ०.२१५ देखि ०.२८५ र SCP १६१.४ देखि २६०.७४ वाट/किग्रा सम्म हुने भविष्यवाणी गरेको थियो।
अहिलेसम्मको सबैभन्दा व्यवहार्य समाधान लेपित ताप एक्सचेन्जर हो। यी ताप एक्सचेन्जरहरूको कोटिंग संयन्त्रहरूलाई दुई वर्गमा विभाजन गर्न सकिन्छ: प्रत्यक्ष संश्लेषण र चिपकने पदार्थहरू। सबैभन्दा सफल विधि प्रत्यक्ष संश्लेषण हो, जसमा उपयुक्त अभिकर्मकहरूबाट ताप एक्सचेन्जरहरूको सतहमा सिधै सोस्ने सामग्रीहरूको गठन समावेश छ। Sotech5 ले फरेनहाइट GmbH द्वारा निर्मित कूलरहरूको श्रृंखलामा प्रयोगको लागि लेपित जिओलाइट संश्लेषण गर्ने विधि पेटेन्ट गरेको छ। Schnabel et al6 ले स्टेनलेस स्टीलमा लेपित दुई जिओलाइटहरूको प्रदर्शन परीक्षण गरे। यद्यपि, यो विधिले विशिष्ट सोस्ने पदार्थहरूसँग मात्र काम गर्छ, जसले चिपकने पदार्थहरूसँग कोटिंगलाई एक रोचक विकल्प बनाउँछ। बाइन्डरहरू निष्क्रिय पदार्थहरू हुन् जुन सोर्भेन्ट आसंजन र/वा मास ट्रान्सफरलाई समर्थन गर्न छनौट गरिन्छ, तर सोस्ने वा चालकता वृद्धिमा कुनै भूमिका खेल्दैन। फ्रेनी एट अल। AQSOA-Z02 जिओलाइटको साथ 7 लेपित एल्युमिनियम ताप एक्सचेन्जरहरू माटो-आधारित बाइन्डरको साथ स्थिर। Calabrese et al.8 ले पोलिमरिक बाइन्डरहरूसँग जिओलाइट कोटिंग्सको तयारीको अध्ययन गरे। अम्मान एट अल.९ ले पोलिभिनिल अल्कोहलको चुम्बकीय मिश्रणबाट छिद्रपूर्ण जिओलाइट कोटिंग्स तयार गर्ने विधि प्रस्ताव गरे। एल्युमिना (एल्युमिना) लाई सोर्सर्बरमा बाइन्डर १० को रूपमा पनि प्रयोग गरिन्छ। हाम्रो ज्ञान अनुसार, सेलुलोज र हाइड्रोक्साइथाइल सेलुलोज केवल भौतिक सोर्सर्बेन्ट्स ११,१२ सँग संयोजनमा प्रयोग गरिन्छ। कहिलेकाहीँ ग्लु पेन्टको लागि प्रयोग गरिँदैन, तर संरचना १३ लाई आफैं निर्माण गर्न प्रयोग गरिन्छ। धेरै नुन हाइड्रेट्सको साथ अल्जिनेट पोलिमर म्याट्रिक्सको संयोजनले लचिलो कम्पोजिट मनका संरचनाहरू बनाउँछ जसले सुकाउने क्रममा चुहावट रोक्छ र पर्याप्त द्रव्यमान स्थानान्तरण प्रदान गर्दछ। बेन्टोनाइट र एटापुल्गाइट जस्ता माटोहरू कम्पोजिटहरू १५,१६,१७ को तयारीको लागि बाइन्डरको रूपमा प्रयोग गरिएको छ। इथाइलसेल्युलोजलाई क्याल्सियम क्लोराइड १८ वा सोडियम सल्फाइड १९ माइक्रोएनक्याप्सुलेट गर्न प्रयोग गरिएको छ।
छिद्रपूर्ण धातु संरचना भएका कम्पोजिटहरूलाई थप ताप एक्सचेन्जर र लेपित ताप एक्सचेन्जरमा विभाजन गर्न सकिन्छ। यी संरचनाहरूको फाइदा भनेको उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र हो। यसले निष्क्रिय द्रव्यमान थप नगरी सोख्ने र धातु बीच ठूलो सम्पर्क सतह बनाउँछ, जसले प्रशीतन चक्रको समग्र दक्षता घटाउँछ। Lang et al. 20 ले एल्युमिनियम हनीकोम्ब संरचना भएको जिओलाइट सोख्नेको समग्र चालकतामा सुधार गरेको छ। Gillerminot et al. 21 ले तामा र निकल फोमको साथ NaX जिओलाइट तहहरूको थर्मल चालकतामा सुधार गरेको छ। यद्यपि कम्पोजिटहरू चरण परिवर्तन सामग्री (PCMs) को रूपमा प्रयोग गरिन्छ, Li et al. 22 र Zhao et al. 23 को निष्कर्षहरू केमिसोर्प्शनको लागि पनि चासोको विषय हुन्। तिनीहरूले विस्तारित ग्रेफाइट र धातु फोमको प्रदर्शनको तुलना गरे र निष्कर्ष निकाले कि पछिल्लो केवल क्षरण समस्या नभएको खण्डमा मात्र राम्रो थियो। Palomba et al. ले हालै अन्य धातु पोरस संरचनाहरूको तुलना गरेका छन्24। Van der Pal et al. ले फोम 25 मा सम्मिलित धातु लवणहरूको अध्ययन गरेका छन्। सबै अघिल्ला उदाहरणहरू कण सोख्नेहरूको बाक्लो तहहरूसँग मेल खान्छ। धातुको छिद्रपूर्ण संरचनाहरू व्यावहारिक रूपमा सोख्नेहरूलाई कोट गर्न प्रयोग गरिँदैन, जुन अझ इष्टतम समाधान हो। जिओलाइट्समा बाँध्ने उदाहरण Wittstadt et al. 26 मा पाउन सकिन्छ तर तिनीहरूको उच्च ऊर्जा घनत्व 27 भए तापनि नुन हाइड्रेटहरूलाई बाँध्ने कुनै प्रयास गरिएको छैन।
तसर्थ, यस लेखमा सोख्ने कोटिंगहरू तयार गर्ने तीन तरिकाहरूको अन्वेषण गरिनेछ: (१) बाइन्डर कोटिंग, (२) प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया, र (३) सतह उपचार। पहिले रिपोर्ट गरिएको स्थिरता र भौतिक सोख्नेहरूसँग संयोजनमा राम्रो कोटिंग आसंजनको कारणले गर्दा यस काममा हाइड्रोक्साइथाइलसेलुलोज रोजाइको बाइन्डर थियो। यो विधि सुरुमा समतल कोटिंगहरूको लागि अनुसन्धान गरिएको थियो र पछि धातु फाइबर संरचनाहरूमा लागू गरिएको थियो। पहिले, सोख्ने कोटिंगहरूको गठनको साथ रासायनिक प्रतिक्रियाहरूको सम्भावनाको प्रारम्भिक विश्लेषण रिपोर्ट गरिएको थियो। पहिलेको अनुभव अब धातु फाइबर संरचनाहरूको कोटिंगमा स्थानान्तरण भइरहेको छ। यस कामको लागि छनौट गरिएको सतह उपचार एल्युमिनियम एनोडाइजिंगमा आधारित विधि हो। सौन्दर्य उद्देश्यका लागि एल्युमिनियम एनोडाइजिंगलाई धातु लवणसँग सफलतापूर्वक जोडिएको छ29। यी अवस्थामा, धेरै स्थिर र जंग-प्रतिरोधी कोटिंगहरू प्राप्त गर्न सकिन्छ। यद्यपि, तिनीहरूले कुनै पनि सोख्ने वा अवशोषण प्रक्रिया गर्न सक्दैनन्। यो कागजले यस दृष्टिकोणको एक प्रकार प्रस्तुत गर्दछ जसले मूल प्रक्रियाको टाँस्ने गुणहरू प्रयोग गरेर द्रव्यमानलाई सार्न अनुमति दिन्छ। हाम्रो ज्ञानको उत्तममा, यहाँ वर्णन गरिएका कुनै पनि विधिहरू पहिले अध्ययन गरिएको छैन। तिनीहरूले धेरै रोचक नयाँ प्रविधिको प्रतिनिधित्व गर्छन् किनभने तिनीहरूले हाइड्रेटेड सोख्ने कोटिंग्सको गठनलाई अनुमति दिन्छन्, जसको बारम्बार अध्ययन गरिएका भौतिक सोख्नेहरू भन्दा धेरै फाइदाहरू छन्।
यी प्रयोगहरूको लागि सब्सट्रेटको रूपमा प्रयोग गरिएका स्ट्याम्प गरिएका एल्युमिनियम प्लेटहरू चेक गणतन्त्रको ALINVEST Břidličná द्वारा प्रदान गरिएको थियो। तिनीहरूमा ९८.११% एल्युमिनियम, १.३६२२% फलाम, ०.३६१८% म्यांगनीज र तामा, म्याग्नेसियम, सिलिकन, टाइटेनियम, जिंक, क्रोमियम र निकलका अंशहरू छन्।
कम्पोजिट निर्माणको लागि छनौट गरिएका सामग्रीहरू तिनीहरूको थर्मोडायनामिक गुणहरू अनुसार छनोट गरिन्छन्, अर्थात्, १२० डिग्री सेल्सियस भन्दा कम तापक्रममा तिनीहरूले सोस्न/अवशोषित गर्न सक्ने पानीको मात्रामा निर्भर गर्दछ।
म्याग्नेसियम सल्फेट (MgSO4) सबैभन्दा रोचक र अध्ययन गरिएको हाइड्रेटेड लवणहरू मध्ये एक हो30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41। थर्मोडायनामिक गुणहरू व्यवस्थित रूपमा मापन गरिएको छ र सोखन प्रशीतन, ताप पम्प र ऊर्जा भण्डारणको क्षेत्रमा प्रयोगको लागि उपयुक्त पाइयो। सुख्खा म्याग्नेसियम सल्फेट CAS-Nr.7487-88-9 99% (ग्रुसिङ GmbH, फिल्सम, निडरसाक्सन, जर्मनी) प्रयोग गरिएको थियो।
क्याल्सियम क्लोराइड (CaCl2) (H319) अर्को राम्रोसँग अध्ययन गरिएको नुन हो किनभने यसको हाइड्रेटमा रोचक थर्मोडायनामिक गुणहरू छन्41,42,43,44। क्याल्सियम क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट CAS-नम्बर 7774-34-7 97% प्रयोग गरिएको (ग्रुसिङ, GmbH, फिल्सम, निडरसाक्सन, जर्मनी)।
जिंक सल्फेट (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) र यसको हाइड्रेटहरूमा कम तापक्रमको सोखना प्रक्रियाहरूको लागि उपयुक्त थर्मोडायनामिक गुणहरू छन्45,46। जिंक सल्फेट हेप्टाहाइड्रेट CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (ग्रुसिङ GmbH, फिल्सम, निडरसाक्सन, जर्मनी) प्रयोग गरिएको थियो।
स्ट्रन्टियम क्लोराइड (SrCl2) (H318) मा पनि रोचक थर्मोडायनामिक गुणहरू छन्4,45,47 यद्यपि यसलाई प्रायः सोखन ताप पम्प वा ऊर्जा भण्डारण अनुसन्धानमा अमोनियासँग मिलाइन्छ। स्ट्रन्टियम क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट CAS-Nr.10.476-85-4 99.0–102.0% (सिग्मा एल्ड्रिच, सेन्ट लुइस, मिसौरी, संयुक्त राज्य अमेरिका) संश्लेषणको लागि प्रयोग गरिएको थियो।
कपर सल्फेट (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) व्यावसायिक साहित्यमा बारम्बार पाइने हाइड्रेटहरू मध्ये एक होइन, यद्यपि यसको थर्मोडायनामिक गुणहरू कम तापक्रम अनुप्रयोगहरूको लागि चासोको विषय हुन्48,49। कपर सल्फेट CAS-Nr.7758-99-8 99% (सिग्मा एल्ड्रिच, सेन्ट लुइस, MO, USA) संश्लेषणको लागि प्रयोग गरिएको थियो।
म्याग्नेसियम क्लोराइड (MgCl2) हाइड्रेटेड लवणहरू मध्ये एक हो जसले हालै थर्मल ऊर्जा भण्डारणको क्षेत्रमा बढी ध्यान दिएको छ। प्रयोगहरूको लागि म्याग्नेसियम क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट CAS-Nr.7791-18-6 शुद्ध औषधि ग्रेड (एप्लिकेम GmbH., डार्मस्ट्याड, जर्मनी) प्रयोग गरिएको थियो।
माथि उल्लेख गरिएझैं, समान अनुप्रयोगहरूमा सकारात्मक परिणामहरूको कारणले गर्दा हाइड्रोक्साइथाइल सेल्युलोज छनौट गरिएको थियो। हाम्रो संश्लेषणमा प्रयोग गरिएको सामग्री हाइड्रोक्साइथाइल सेल्युलोज CAS-Nr 9004-62-0 (सिग्मा एल्ड्रिच, सेन्ट लुइस, MO, संयुक्त राज्य अमेरिका) हो।
धातुका फाइबरहरू कम्प्रेसन र सिन्टरिङद्वारा एकसाथ बाँधिएका छोटो तारहरूबाट बनाइन्छ, जुन प्रक्रियालाई क्रुसिबल मेल्ट एक्स्ट्र्याक्शन (CME)52 भनिन्छ। यसको मतलब तिनीहरूको थर्मल चालकता निर्माणमा प्रयोग हुने धातुहरूको बल्क चालकता र अन्तिम संरचनाको छिद्रतामा मात्र निर्भर गर्दैन, तर थ्रेडहरू बीचको बन्धनको गुणस्तरमा पनि निर्भर गर्दछ। फाइबरहरू आइसोट्रोपिक हुँदैनन् र उत्पादनको क्रममा निश्चित दिशामा वितरित हुन्छन्, जसले गर्दा ट्रान्सभर्स दिशामा थर्मल चालकता धेरै कम हुन्छ।
पानी अवशोषण गुणहरूको अनुसन्धान एकैसाथ थर्मोग्राभिमेट्रिक विश्लेषण (TGA)/डिफरेंशियल थर्मोग्राभिमेट्रिक विश्लेषण (DTG) प्रयोग गरेर भ्याकुम प्याकेज (Netzsch TG 209 F1 Libra) मा गरिएको थियो। मापनहरू १० मिली/मिनेटको प्रवाह दर र २५ देखि १५० डिग्री सेल्सियसको तापक्रम दायरामा बग्ने नाइट्रोजन वायुमण्डलमा एल्युमिनियम अक्साइड क्रुसिबलहरूमा गरिएको थियो। ताप दर १ डिग्री सेल्सियस/मिनेट थियो, नमूनाको तौल १० देखि २० मिलीग्रामसम्म फरक थियो, रिजोल्युसन ०.१ μg थियो। यस कार्यमा, यो ध्यान दिनुपर्छ कि प्रति एकाइ सतहमा द्रव्यमान भिन्नतामा ठूलो अनिश्चितता छ। TGA-DTG मा प्रयोग गरिएका नमूनाहरू धेरै सानो र अनियमित रूपमा काटिएका छन्, जसले गर्दा तिनीहरूको क्षेत्र निर्धारण गलत हुन्छ। ठूला विचलनहरूलाई ध्यानमा राखियो भने मात्र यी मानहरूलाई ठूलो क्षेत्रमा एक्स्ट्रापोलेट गर्न सकिन्छ।
एटेन्युएटेड टोटल रिफ्लेक्सन फुरियर ट्रान्सफर्म इन्फ्रारेड (ATR-FTIR) स्पेक्ट्रा ब्रुकर भर्टेक्स ८० v FTIR स्पेक्ट्रोमिटर (ब्रुकर अप्टिक GmbH, लाइपजिग, जर्मनी) मा ATR प्लेटिनम एक्सेसरी (ब्रुकर अप्टिक GmbH, जर्मनी) प्रयोग गरेर प्राप्त गरिएको थियो। प्रयोगात्मक मापनको लागि पृष्ठभूमिको रूपमा नमूनाहरू प्रयोग गर्नु अघि शुद्ध सुख्खा हीरा क्रिस्टलहरूको स्पेक्ट्रा सिधै भ्याकुममा मापन गरिएको थियो। नमूनाहरू २ सेमी-१ को स्पेक्ट्रल रिजोल्युसन र ३२ को औसत स्क्यान संख्या प्रयोग गरेर भ्याकुममा मापन गरिएको थियो। वेभनम्बर ८००० देखि ५०० सेमी-१ सम्मको दायरा हो। OPUS कार्यक्रम प्रयोग गरेर स्पेक्ट्रल विश्लेषण गरिएको थियो।
२ र ५ kV को एक्सेलेरेटिङ भोल्टेजमा Zeiss बाट DSM ९८२ जेमिनी प्रयोग गरेर SEM विश्लेषण गरिएको थियो। पेल्टियर कुल्ड सिलिकन ड्रिफ्ट डिटेक्टर (SSD) सहितको थर्मो फिशर सिस्टम ७ प्रयोग गरेर ऊर्जा फैलाउने एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDX) गरिएको थियो।
धातु प्लेटहरूको तयारी ५३ मा वर्णन गरिएको प्रक्रिया अनुसार गरिएको थियो। पहिले, प्लेटलाई ५०% सल्फ्यूरिक एसिडमा १५ मिनेट डुबाउनुहोस्। त्यसपछि तिनीहरूलाई लगभग १० सेकेन्डको लागि १ एम सोडियम हाइड्रोक्साइड घोलमा हालियो। त्यसपछि नमूनाहरूलाई ठूलो मात्रामा डिस्टिल्ड पानीले धोइयो, र त्यसपछि ३० मिनेटको लागि डिस्टिल्ड पानीमा भिजाइयो। प्रारम्भिक सतह उपचार पछि, नमूनाहरूलाई ३% संतृप्त घोलमा डुबाइयो। HEC र लक्षित नुन। अन्तमा, तिनीहरूलाई बाहिर निकाल्नुहोस् र ६० डिग्री सेल्सियसमा सुकाउनुहोस्।
एनोडाइजिंग विधिले निष्क्रिय धातुमा प्राकृतिक अक्साइड तहलाई बढाउँछ र बलियो बनाउँछ। एल्युमिनियम प्यानलहरूलाई सल्फ्यूरिक एसिडले कडा अवस्थामा एनोडाइज गरिएको थियो र त्यसपछि तातो पानीमा सिल गरिएको थियो। एनोडाइजिंग पछि १ मोल/लिटर NaOH (६०० सेकेन्ड) को साथ प्रारम्भिक नक्काशी गरिएको थियो र त्यसपछि १ मोल/लिटर HNO3 (६० सेकेन्ड) मा तटस्थीकरण गरिएको थियो। इलेक्ट्रोलाइट घोल २.३ M H2SO4, ०.०१ M Al2(SO4)३, र १ M MgSO4 + ७H2O को मिश्रण हो। एनोडाइजिंग (४० ± १)°C, ३० mA/cm2 मा १२०० सेकेन्डको लागि गरिएको थियो। सील गर्ने प्रक्रिया सामग्रीहरूमा वर्णन गरिए अनुसार विभिन्न ब्राइन घोलहरूमा गरिएको थियो (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2)। नमूनालाई १८०० सेकेन्डको लागि उमालेको छ।
कम्पोजिट उत्पादन गर्ने तीन फरक विधिहरूको अनुसन्धान गरिएको छ: टाँसिने कोटिंग, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया, र सतह उपचार। प्रत्येक प्रशिक्षण विधिको फाइदा र बेफाइदाहरू व्यवस्थित रूपमा विश्लेषण र छलफल गरिएको छ। परिणामहरूको मूल्याङ्कन गर्न प्रत्यक्ष अवलोकन, न्यानोइमेजिङ, र रासायनिक/तत्व विश्लेषण प्रयोग गरिएको थियो।
नुन हाइड्रेटको आसंजन बढाउन रूपान्तरण सतह उपचार विधिको रूपमा एनोडाइजिङलाई छनोट गरिएको थियो। यो सतह उपचारले एल्युमिनियम सतहमा सिधै एल्युमिना (एल्युमिना) को छिद्रपूर्ण संरचना सिर्जना गर्दछ। परम्परागत रूपमा, यो विधिमा दुई चरणहरू हुन्छन्: पहिलो चरणले एल्युमिनियम अक्साइडको छिद्रपूर्ण संरचना सिर्जना गर्दछ, र दोस्रो चरणले एल्युमिनियम हाइड्रोक्साइडको कोटिंग सिर्जना गर्दछ जसले छिद्रहरू बन्द गर्दछ। ग्यास चरणमा पहुँच रोक्न बिना नुनलाई रोक्ने दुई तरिकाहरू निम्न छन्। पहिलो चरणमा शोषक क्रिस्टलहरू समात्न र धातुको सतहहरूमा यसको आसंजन बढाउन पहिलो चरणमा प्राप्त गरिएको सानो एल्युमिनियम अक्साइड (Al2O3) ट्यूबहरू प्रयोग गरेर महकोम्ब प्रणाली समावेश छ। परिणामस्वरूप महकोम्बहरूको व्यास लगभग 50 nm र लम्बाइ 200 nm हुन्छ (चित्र 1a)। पहिले उल्लेख गरिएझैं, यी गुहाहरू सामान्यतया दोस्रो चरणमा एल्युमिना ट्यूब उमाल्ने प्रक्रियाद्वारा समर्थित Al2O(OH)2 बोहेमाइटको पातलो तहको साथ बन्द गरिन्छ। दोस्रो विधिमा, यो सिलिङ प्रक्रियालाई यसरी परिमार्जन गरिएको छ कि नुन क्रिस्टलहरू बोहेमाइट (Al2O(OH)) को एक समान रूपमा ढाक्ने तहमा कैद हुन्छन्, जुन यस अवस्थामा सिलिङको लागि प्रयोग गरिँदैन। दोस्रो चरण सम्बन्धित नुनको संतृप्त घोलमा गरिन्छ। वर्णन गरिएका ढाँचाहरूको आकार ५०-१०० एनएमको दायरामा हुन्छ र छर्किएका थोपाहरू जस्तै देखिन्छन् (चित्र १ख)। सिलिङ प्रक्रियाको परिणामस्वरूप प्राप्त सतहमा बढेको सम्पर्क क्षेत्रको साथ एक स्पष्ट स्थानिय संरचना छ। यो सतह ढाँचा, तिनीहरूको धेरै बन्धन कन्फिगरेसनहरू सहित, नुन क्रिस्टलहरू बोक्न र समात्नको लागि आदर्श हो। वर्णन गरिएका दुवै संरचनाहरू साँच्चै छिद्रपूर्ण देखिन्छन् र साना गुहाहरू छन् जुन नुन हाइड्रेटहरू कायम राख्न र adsorber को सञ्चालनको क्रममा नुनमा वाष्पहरू सोस्नको लागि राम्रोसँग उपयुक्त देखिन्छन्। यद्यपि, EDX प्रयोग गरेर यी सतहहरूको मौलिक विश्लेषणले बोहेमाइटको सतहमा म्याग्नेसियम र सल्फरको ट्रेस मात्रा पत्ता लगाउन सक्छ, जुन एल्युमिना सतहको मामलामा पत्ता लगाइँदैन।
नमूनाको ATR-FTIR ले तत्व म्याग्नेसियम सल्फेट भएको पुष्टि गर्‍यो (चित्र २b हेर्नुहोस्)। स्पेक्ट्रमले ६१०–६८० र १०८०–११३० सेमी–१ मा विशेषता सल्फेट आयन शिखरहरू र १६००–१७०० सेमी–१ र ३२००–३८०० सेमी–१ मा विशेषता जाली पानी शिखरहरू देखाउँछ (चित्र २a, c हेर्नुहोस्)। म्याग्नेसियम आयनहरूको उपस्थितिले लगभग स्पेक्ट्रम परिवर्तन गर्दैन।
(a) बोहेमाइट लेपित MgSO4 एल्युमिनियम प्लेटको EDX, (b) बोहेमाइट र MgSO4 कोटिंग्सको ATR-FTIR स्पेक्ट्रा, (c) शुद्ध MgSO4 को ATR-FTIR स्पेक्ट्रा।
TGA द्वारा सोखना दक्षता कायम राख्ने पुष्टि गरिएको थियो। चित्र ३b मा लगभग ६०°C को डिसोर्प्शन शिखर देखाइएको छ। यो शिखर शुद्ध नुनको TGA मा अवलोकन गरिएका दुई शिखरहरूको तापक्रमसँग मेल खाँदैन (चित्र ३a)। सोखना-डिसोर्प्शन चक्रको दोहोरिने क्षमताको मूल्याङ्कन गरिएको थियो, र नमूनाहरूलाई आर्द्र वातावरणमा राखेपछि उही वक्र अवलोकन गरिएको थियो (चित्र ३c)। डिसोर्प्शनको दोस्रो चरणमा देखिएका भिन्नताहरू बग्ने वायुमण्डलमा निर्जलीकरणको परिणाम हुन सक्छन्, किनकि यसले प्रायः अपूर्ण निर्जलीकरण निम्त्याउँछ। यी मानहरू पहिलो डिवाटरिङमा लगभग १७.९ g/m2 र दोस्रो डिवाटरिङमा १०.३ g/m2 सँग मेल खान्छ।
बोहमाइट र MgSO4 को TGA विश्लेषणको तुलना: शुद्ध MgSO4 (a), मिश्रण (b) र पुनर्जलीकरण पछिको TGA विश्लेषण (c)।
सोही विधिलाई क्याल्सियम क्लोराइडलाई सोस्रोन्टको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो। नतिजाहरू चित्र ४ मा प्रस्तुत गरिएका छन्। सतहको दृश्य निरीक्षणले धातुको चमकमा सानो परिवर्तनहरू देखायो। फर मुश्किलले देखिने छ। SEM ले सतहमा समान रूपमा वितरित साना क्रिस्टलहरूको उपस्थिति पुष्टि गर्‍यो। यद्यपि, TGA ले १५० डिग्री सेल्सियसभन्दा कम तापक्रममा कुनै निर्जलीकरण देखाएन। यो TGA द्वारा पत्ता लगाउनको लागि सब्सट्रेटको कुल द्रव्यमानको तुलनामा नुनको अनुपात धेरै सानो भएको कारणले हुन सक्छ।
एनोडाइजिंग विधिद्वारा तामा सल्फेट कोटिंगको सतह उपचारको नतिजा चित्र ५ मा देखाइएको छ। यस अवस्थामा, अल अक्साइड संरचनामा CuSO4 को अपेक्षित समावेश भएन। बरु, खुकुलो सुईहरू अवलोकन गरिन्छ किनकि तिनीहरू सामान्यतया सामान्य फिरोजा रंगहरूसँग प्रयोग हुने तामा हाइड्रोक्साइड Cu(OH)2 को लागि प्रयोग गरिन्छ।
एनोडाइज्ड सतह उपचार पनि स्ट्रोन्टियम क्लोराइडसँग संयोजनमा परीक्षण गरिएको थियो। परिणामहरूले असमान कभरेज देखाए (चित्र 6a हेर्नुहोस्)। नुनले सम्पूर्ण सतह ढाकेको छ कि छैन भनेर निर्धारण गर्न, EDX विश्लेषण गरिएको थियो। खैरो क्षेत्र (चित्र 6b मा बिन्दु 1) मा बिन्दुको लागि वक्रले थोरै स्ट्रोन्टियम र धेरै एल्युमिनियम देखाउँछ। यसले मापन गरिएको क्षेत्रमा स्ट्रोन्टियमको कम सामग्रीलाई संकेत गर्दछ, जसले गर्दा, स्ट्रोन्टियम क्लोराइडको कम कभरेजलाई संकेत गर्दछ। यसको विपरीत, सेतो क्षेत्रहरूमा स्ट्रोन्टियमको उच्च सामग्री र एल्युमिनियमको कम सामग्री हुन्छ (चित्र 6b मा बिन्दु 2-6)। सेतो क्षेत्रको EDX विश्लेषणले गाढा थोप्लाहरू (चित्र 6b मा बिन्दु 2 र 4), क्लोरीनमा कम र सल्फरमा उच्च देखाउँछ। यसले स्ट्रोन्टियम सल्फेटको गठनलाई संकेत गर्न सक्छ। उज्यालो थोप्लाहरूले उच्च क्लोरीन सामग्री र कम सल्फर सामग्री (चित्र 6b मा बिन्दु 3, 5, र 6) प्रतिबिम्बित गर्दछ। यो तथ्यले व्याख्या गर्न सकिन्छ कि सेतो कोटिंगको मुख्य भागमा अपेक्षित स्ट्रोन्टियम क्लोराइड हुन्छ। नमूनाको TGA ले शुद्ध स्ट्रोन्टियम क्लोराइडको विशेषता तापक्रममा शिखरको साथ विश्लेषणको व्याख्या पुष्टि गर्‍यो (चित्र 6c)। धातु समर्थनको द्रव्यमानको तुलनामा नुनको सानो अंशद्वारा तिनीहरूको सानो मानलाई जायज ठहराउन सकिन्छ। प्रयोगहरूमा निर्धारण गरिएको डिसोर्प्शन द्रव्यमान १५० डिग्री सेल्सियसको तापक्रममा एड्सर्बरको प्रति एकाइ क्षेत्रफलमा दिइएको ७.३ ग्राम/मीटर२ को मात्रासँग मेल खान्छ।
इलोक्सल-उपचार गरिएको जिंक सल्फेट कोटिंग्स पनि परीक्षण गरिएको थियो। म्याक्रोस्कोपिक रूपमा, कोटिंग धेरै पातलो र एकरूप तह हो (चित्र 7a)। यद्यपि, SEM ले खाली क्षेत्रहरूद्वारा छुट्याइएको साना क्रिस्टलहरूले ढाकिएको सतह क्षेत्र प्रकट गर्‍यो (चित्र 7b)। कोटिंग र सब्सट्रेटको TGA शुद्ध नुनको तुलनामा गरिएको थियो (चित्र 7c)। शुद्ध नुनको 59.1°C मा एक असममित शिखर छ। लेपित एल्युमिनियमले 55.5°C र 61.3°C मा दुई साना शिखरहरू देखायो, जसले जिंक सल्फेट हाइड्रेटको उपस्थितिलाई संकेत गर्दछ। प्रयोगमा प्रकट भएको द्रव्यमान भिन्नता 150°C को निर्जलीकरण तापक्रममा 10.9 g/m2 सँग मेल खान्छ।
अघिल्लो अनुप्रयोग ५३ मा जस्तै, हाइड्रोक्साइथाइल सेलुलोजलाई सोर्बेन्ट कोटिंगको आसंजन र स्थिरता सुधार गर्न बाइन्डरको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो। TGA द्वारा सामग्री अनुकूलता र सोखना कार्यसम्पादनमा प्रभावको मूल्याङ्कन गरिएको थियो। विश्लेषण कुल द्रव्यमानको सम्बन्धमा गरिन्छ, अर्थात् नमूनामा कोटिंग सब्सट्रेटको रूपमा प्रयोग गरिएको धातु प्लेट समावेश छ। ISO2409 स्पेसिफिकेशनमा परिभाषित क्रस नोच परीक्षणमा आधारित परीक्षणद्वारा आसंजन परीक्षण गरिन्छ (स्पेसिफिकेशनको मोटाई र चौडाइको आधारमा नोच विभाजन विशिष्टता पूरा गर्न सक्दैन)।
प्यानलहरूलाई क्याल्सियम क्लोराइड (CaCl2) ले लेपित गर्दा (चित्र 8a हेर्नुहोस्) असमान वितरण भयो, जुन ट्रान्सभर्स नोच परीक्षणको लागि प्रयोग गरिएको शुद्ध एल्युमिनियम कोटिंगमा अवलोकन गरिएको थिएन। शुद्ध CaCl2 को नतिजाको तुलनामा, TGA (चित्र 8b) ले क्रमशः 40 र 20°C को कम तापक्रममा सरेका दुई विशेषता शिखरहरू देखाउँछ। क्रस-सेक्शन परीक्षणले वस्तुनिष्ठ तुलनाको लागि अनुमति दिँदैन किनभने शुद्ध CaCl2 नमूना (चित्र 8c मा दायाँतिरको नमूना) एक पाउडर अवक्षेपण हो, जसले माथिल्लो कणहरू हटाउँछ। HEC नतिजाहरूले सन्तोषजनक आसंजनको साथ धेरै पातलो र एकसमान कोटिंग देखायो। चित्र 8b मा देखाइएको द्रव्यमान भिन्नता 150°C को तापक्रममा adsorber को प्रति एकाइ क्षेत्रफल 51.3 g/m2 सँग मेल खान्छ।
म्याग्नेसियम सल्फेट (MgSO4) को साथ आसंजन र एकरूपताको सन्दर्भमा सकारात्मक परिणामहरू पनि प्राप्त भए (चित्र 9 हेर्नुहोस्)। कोटिंगको डिसोर्प्शन प्रक्रियाको विश्लेषणले लगभग 60°C को एक शिखरको उपस्थिति देखाएको छ। यो तापक्रम शुद्ध लवणको निर्जलीकरणमा देखिएको मुख्य डिसोर्प्शन चरणसँग मेल खान्छ, जुन 44°C मा अर्को चरण प्रतिनिधित्व गर्दछ। यो हेक्साहाइड्रेटबाट पेन्टाहाइड्रेटमा संक्रमणसँग मेल खान्छ र बाइन्डरहरू भएको कोटिंगको मामलामा अवलोकन गरिँदैन। क्रस सेक्सन परीक्षणहरूले शुद्ध नुन प्रयोग गरेर बनाइएका कोटिंगहरूको तुलनामा सुधारिएको वितरण र आसंजन देखाउँछन्। TGA-DTC मा अवलोकन गरिएको द्रव्यमान भिन्नता 150°C को तापक्रममा एड्सर्बरको प्रति एकाइ क्षेत्रफल 18.4 g/m2 सँग मेल खान्छ।
सतह अनियमितताका कारण, स्ट्रोन्टियम क्लोराइड (SrCl2) को पखेटामा असमान कोटिंग छ (चित्र 10a)। यद्यपि, ट्रान्सभर्स नच परीक्षणको नतिजाले उल्लेखनीय रूपमा सुधारिएको आसंजनको साथ एकरूप वितरण देखायो (चित्र 10c)। TGA विश्लेषणले तौलमा धेरै सानो भिन्नता देखायो, जुन धातु सब्सट्रेटको तुलनामा कम नुन सामग्रीको कारण हुनुपर्छ। यद्यपि, वक्रमा रहेका चरणहरूले निर्जलीकरण प्रक्रियाको उपस्थिति देखाउँछन्, यद्यपि शिखर शुद्ध नुनलाई चित्रण गर्दा प्राप्त तापक्रमसँग सम्बन्धित छ। चित्र 10b मा अवलोकन गरिएको 110°C र 70.2°C मा अवलोकन गरिएको शिखरहरू शुद्ध नुन विश्लेषण गर्दा पनि फेला पर्यो। यद्यपि, 50°C मा शुद्ध नुनमा अवलोकन गरिएको मुख्य निर्जलीकरण चरण बाइन्डर प्रयोग गरेर वक्रहरूमा प्रतिबिम्बित भएन। यसको विपरीत, बाइन्डर मिश्रणले 20.2°C र 94.1°C मा दुई शिखरहरू देखायो, जुन शुद्ध नुन (चित्र 10b) को लागि मापन गरिएको थिएन। १५० डिग्री सेल्सियसको तापक्रममा, अवलोकन गरिएको द्रव्यमान भिन्नता एडसर्बरको प्रति एकाइ क्षेत्रफल ७.२ ग्राम/मीटर२ सँग मेल खान्छ।
HEC र जिंक सल्फेट (ZnSO4) को संयोजनले स्वीकार्य परिणाम दिएन (चित्र ११)। लेपित धातुको TGA विश्लेषणले कुनै पनि निर्जलीकरण प्रक्रियाहरू प्रकट गरेन। यद्यपि कोटिंगको वितरण र आसंजनमा सुधार भएको छ, यसको गुणहरू अझै पनि इष्टतमबाट टाढा छन्।
धातुका फाइबरहरूलाई पातलो र एकसमान तहले कोट गर्ने सबैभन्दा सरल तरिका भनेको भिजेको गर्भाधान (चित्र १२क) हो, जसमा लक्षित नुनको तयारी र जलीय घोलले धातुका फाइबरहरूको गर्भाधान समावेश छ।
भिजेको गर्भाधानको तयारी गर्दा, दुई मुख्य समस्याहरू सामना गर्नुपर्छ। एकातिर, नुनिलो घोलको सतह तनावले छिद्रपूर्ण संरचनामा तरल पदार्थको सही समावेशलाई रोक्छ। बाहिरी सतहमा क्रिस्टलाइजेसन (चित्र १२d) र संरचना भित्र फसेका हावाका बुलबुले (चित्र १२c) सतह तनाव कम गरेर र डिस्टिल्ड पानीले नमूनालाई पहिले भिजाएर मात्र कम गर्न सकिन्छ। भित्र हावा खाली गरेर वा संरचनामा घोल प्रवाह सिर्जना गरेर नमूनामा जबरजस्ती विघटन संरचनाको पूर्ण भरण सुनिश्चित गर्ने अन्य प्रभावकारी तरिकाहरू हुन्।
तयारीको क्रममा सामना गर्नुपरेको दोस्रो समस्या नुनको भागबाट फिल्म हटाउनु थियो (चित्र १२ख हेर्नुहोस्)। यो घटना विघटन सतहमा सुख्खा कोटिंगको गठन द्वारा विशेषता हो, जसले संवहनी रूपमा उत्तेजित सुकाउने काम रोक्छ र प्रसार उत्तेजित प्रक्रिया सुरु गर्दछ। दोस्रो संयन्त्र पहिलो भन्दा धेरै ढिलो छ। फलस्वरूप, उचित सुकाउने समयको लागि उच्च तापक्रम आवश्यक पर्दछ, जसले नमूना भित्र बुलबुले बन्ने जोखिम बढाउँछ। यो समस्या एकाग्रता परिवर्तन (वाष्पीकरण) मा होइन, तर तापमान परिवर्तन (चित्र १३ मा MgSO4 को उदाहरणमा जस्तै) मा आधारित क्रिस्टलाइजेसनको वैकल्पिक विधि परिचय गरेर समाधान गरिन्छ।
MgSO4 प्रयोग गरेर ठोस र तरल चरणहरूको शीतलन र विभाजनको समयमा क्रिस्टलाइजेसन प्रक्रियाको योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व।
यस विधि प्रयोग गरेर कोठाको तापक्रम (HT) वा सोभन्दा माथि संतृप्त नुन घोल तयार गर्न सकिन्छ। पहिलो अवस्थामा, कोठाको तापक्रमभन्दा तलको तापक्रम घटाएर क्रिस्टलाइजेसन बाध्य पारिएको थियो। दोस्रो अवस्थामा, नमूनालाई कोठाको तापक्रम (RT) मा चिसो पार्दा क्रिस्टलाइजेसन भयो। परिणामस्वरूप क्रिस्टल (B) र घुलनशील (A) को मिश्रण हुन्छ, जसको तरल भाग संकुचित हावाद्वारा हटाइन्छ। यो दृष्टिकोणले यी हाइड्रेटहरूमा फिल्म बन्नबाट मात्र बचाउँदैन, तर अन्य कम्पोजिटहरूको तयारीको लागि आवश्यक समयलाई पनि कम गर्छ। यद्यपि, संकुचित हावाद्वारा तरल पदार्थ हटाउनाले नुनको थप क्रिस्टलाइजेसन हुन्छ, जसको परिणामस्वरूप बाक्लो कोटिंग हुन्छ।
धातुको सतहलाई कोट गर्न प्रयोग गर्न सकिने अर्को विधिमा रासायनिक प्रतिक्रियाहरू मार्फत लक्षित लवणहरूको प्रत्यक्ष उत्पादन समावेश छ। हाम्रो अघिल्लो अध्ययनमा रिपोर्ट गरिएझैं फिन र ट्यूबहरूको धातुको सतहहरूमा एसिडको प्रतिक्रियाद्वारा बनाइएका लेपित ताप एक्सचेन्जरहरूका धेरै फाइदाहरू छन्। प्रतिक्रियाको क्रममा ग्यासहरू गठन भएका कारण फाइबरहरूमा यो विधिको प्रयोगले धेरै खराब नतिजा निम्त्यायो। हाइड्रोजन ग्यास बुलबुलेको दबाब प्रोब भित्र जम्मा हुन्छ र उत्पादन बाहिर निस्कँदा परिवर्तन हुन्छ (चित्र १४क)।
कोटिंगको मोटाई र वितरणलाई राम्रोसँग नियन्त्रण गर्न रासायनिक प्रतिक्रिया मार्फत कोटिंगलाई परिमार्जन गरिएको छ। यो विधिमा नमूना (चित्र १४ख) मार्फत एसिड धुंधको धारा पार गर्ने समावेश छ। यसले सब्सट्रेट धातुसँग प्रतिक्रिया गरेर एक समान कोटिंगको परिणाम दिने अपेक्षा गरिएको छ। परिणामहरू सन्तोषजनक थिए, तर प्रक्रियालाई प्रभावकारी विधि मान्न धेरै ढिलो थियो (चित्र १४ग)। स्थानीयकृत तताएर छोटो प्रतिक्रिया समय प्राप्त गर्न सकिन्छ।
माथिका विधिहरूको बेफाइदाहरू हटाउन, चिपकने पदार्थको प्रयोगमा आधारित कोटिंग विधिको अध्ययन गरिएको छ। अघिल्लो खण्डमा प्रस्तुत गरिएका नतिजाहरूको आधारमा HEC छनोट गरिएको थियो। सबै नमूनाहरू ३% wt मा तयार पारिएका थिए। बाइन्डरलाई नुनसँग मिसाइएको छ। फाइबरहरूलाई रिब्सको लागि जस्तै प्रक्रिया अनुसार पूर्व-उपचार गरिएको थियो, अर्थात् १५ मिनेट भित्र ५०% भोल्युममा भिजाइएको थियो। सल्फ्यूरिक एसिड, त्यसपछि २० सेकेन्डको लागि सोडियम हाइड्रोक्साइडमा भिजाइएको, आसुत पानीमा धोइएको र अन्तमा ३० मिनेटको लागि आसुत पानीमा भिजाइएको। यस अवस्थामा, गर्भाधान गर्नु अघि एक अतिरिक्त चरण थपिएको थियो। नमूनालाई पातलो लक्ष्य नुन घोलमा छोटो रूपमा डुबाउनुहोस् र लगभग ६० डिग्री सेल्सियसमा सुकाउनुहोस्। प्रक्रिया धातुको सतह परिमार्जन गर्न डिजाइन गरिएको छ, न्यूक्लिएसन साइटहरू सिर्जना गर्ने जसले अन्तिम चरणमा कोटिंगको वितरण सुधार गर्दछ। रेशादार संरचनाको एउटा पक्ष हुन्छ जहाँ फिलामेन्टहरू पातलो र कडा रूपमा प्याक गरिएका हुन्छन्, र विपरीत पक्ष जहाँ फिलामेन्टहरू बाक्लो र कम वितरित हुन्छन्। यो ५२ उत्पादन प्रक्रियाहरूको परिणाम हो।
क्याल्सियम क्लोराइड (CaCl2) को नतिजाहरू तालिका १ मा चित्रहरू सहित संक्षेपमा प्रस्तुत गरिएको छ। टीकाकरण पछि राम्रो कभरेज। सतहमा कुनै देखिने क्रिस्टल नभएका ती स्ट्र्यान्डहरूमा पनि धातुको परावर्तन कम भएको थियो, जसले फिनिशमा परिवर्तनलाई संकेत गर्दछ। यद्यपि, नमूनाहरूलाई CaCl2 र HEC को जलीय मिश्रणले गर्भवती बनाएर लगभग ६० डिग्री सेल्सियसको तापक्रममा सुकाएपछि, कोटिंगहरू संरचनाहरूको प्रतिच्छेदनमा केन्द्रित गरियो। यो घोलको सतह तनावको कारणले हुने प्रभाव हो। भिजाइसकेपछि, तरल पदार्थ यसको सतह तनावको कारण नमूना भित्र रहन्छ। मूल रूपमा यो संरचनाहरूको प्रतिच्छेदनमा हुन्छ। नमूनाको सबैभन्दा राम्रो पक्षमा नुनले भरिएका धेरै प्वालहरू छन्। कोटिंग पछि तौल ०.०६ ग्राम/सेमी३ ले बढ्यो।
म्याग्नेसियम सल्फेट (MgSO4) ले लेप गर्दा प्रति एकाइ भोल्युममा बढी नुन उत्पादन हुन्छ (तालिका २)। यस अवस्थामा, मापन गरिएको वृद्धि ०.०९ ग्राम/सेमी३ छ। बीउ रोप्ने प्रक्रियाले व्यापक नमूना कभरेजको परिणामस्वरूप भयो। कोटिंग प्रक्रिया पछि, नुनले नमूनाको पातलो छेउको ठूला क्षेत्रहरूलाई रोक्छ। थप रूपमा, म्याटका केही क्षेत्रहरू अवरुद्ध हुन्छन्, तर केही छिद्र कायम रहन्छ। यस अवस्थामा, संरचनाहरूको प्रतिच्छेदनमा नुन गठन सजिलै अवलोकन गर्न सकिन्छ, जसले पुष्टि गर्दछ कि कोटिंग प्रक्रिया मुख्यतया तरल पदार्थको सतह तनावको कारणले हो, नुन र धातु सब्सट्रेट बीचको अन्तरक्रियाको कारणले होइन।
स्ट्रोन्टियम क्लोराइड (SrCl2) र HEC को संयोजनको नतिजाले अघिल्ला उदाहरणहरू जस्तै गुणहरू देखायो (तालिका ३)। यस अवस्थामा, नमूनाको पातलो भाग लगभग पूर्ण रूपमा ढाकिएको छ। नमूनाबाट वाष्प निस्कने परिणामस्वरूप सुकाउने क्रममा बनेका व्यक्तिगत छिद्रहरू मात्र देखिन्छन्। म्याट पक्षमा अवलोकन गरिएको ढाँचा अघिल्लो केससँग धेरै मिल्दोजुल्दो छ, क्षेत्र नुनले अवरुद्ध छ र फाइबरहरू पूर्ण रूपमा ढाकिएका छैनन्।
ताप एक्सचेन्जरको थर्मल कार्यसम्पादनमा रेशादार संरचनाको सकारात्मक प्रभावको मूल्याङ्कन गर्न, लेपित रेशादार संरचनाको प्रभावकारी थर्मल चालकता निर्धारण गरियो र शुद्ध कोटिंग सामग्रीसँग तुलना गरियो। ASTM D 5470-2017 अनुसार ज्ञात थर्मल चालकता भएको सन्दर्भ सामग्री प्रयोग गरेर चित्र 15a मा देखाइएको फ्ल्याट प्यानल उपकरण प्रयोग गरेर थर्मल चालकता मापन गरिएको थियो। अन्य क्षणिक मापन विधिहरूको तुलनामा, यो सिद्धान्त हालको अध्ययनमा प्रयोग गरिएका छिद्रपूर्ण सामग्रीहरूको लागि फाइदाजनक छ, किनकि मापनहरू स्थिर अवस्थामा र पर्याप्त नमूना आकार (आधार क्षेत्र 30 × 30 mm2, उचाइ लगभग 15 मिमी) मा गरिन्छ। शुद्ध कोटिंग सामग्री (सन्दर्भ) र लेपित फाइबर संरचनाको नमूनाहरू फाइबरको दिशामा मापनको लागि तयार पारिएका थिए र एनिसोट्रोपिक थर्मल चालकताको प्रभावको मूल्याङ्कन गर्न फाइबरको दिशामा लम्बवत रूपमा मापन गरिएको थियो। नमूना तयारीको कारणले गर्दा सतहको खुरदरापनको प्रभावलाई कम गर्न नमूनाहरू सतहमा (P320 ग्रिट) ग्राउन्ड गरिएको थियो, जसले नमूना भित्रको संरचनालाई प्रतिबिम्बित गर्दैन।