Nature.comని సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు.మీరు ఉపయోగిస్తున్న బ్రౌజర్ సంస్కరణకు పరిమిత CSS మద్దతు ఉంది.ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు నవీకరించబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాల్సిందిగా మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము (లేదా Internet Explorerలో అనుకూలత మోడ్‌ని నిలిపివేయండి).ఈ సమయంలో, నిరంతర మద్దతును నిర్ధారించడానికి, మేము సైట్‌ను స్టైల్స్ మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా రెండర్ చేస్తాము.
సాంప్రదాయ కంప్రెసర్ సిస్టమ్‌లతో పోలిస్తే అధిశోషణ శీతలీకరణ వ్యవస్థలు మరియు హీట్ పంపుల మార్కెట్ వాటా ఇప్పటికీ చాలా తక్కువగా ఉంది.చౌకైన వేడిని (ఖరీదైన విద్యుత్ పనికి బదులుగా) ఉపయోగించడం వల్ల భారీ ప్రయోజనం ఉన్నప్పటికీ, అధిశోషణం సూత్రాల ఆధారంగా వ్యవస్థల అమలు ఇప్పటికీ కొన్ని నిర్దిష్ట అనువర్తనాలకు పరిమితం చేయబడింది.తొలగించాల్సిన ప్రధాన ప్రతికూలత తక్కువ ఉష్ణ వాహకత మరియు యాడ్సోర్బెంట్ యొక్క తక్కువ స్థిరత్వం కారణంగా నిర్దిష్ట శక్తిలో తగ్గుదల.శీతలీకరణ సామర్థ్యాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి పూత పూసిన ప్లేట్ హీట్ ఎక్స్ఛేంజర్‌లపై ఆధారపడిన యాడ్సోర్బర్‌ల ఆధారంగా ప్రస్తుత కమర్షియల్ అధిశోషణం శీతలీకరణ వ్యవస్థలు ఆధారపడి ఉంటాయి.పూత యొక్క మందం తగ్గడం మాస్ ట్రాన్స్‌ఫర్ ఇంపెడెన్స్‌లో తగ్గుదలకు దారితీస్తుందని మరియు వాహక నిర్మాణాల వాల్యూమ్ నిష్పత్తికి ఉపరితల వైశాల్యాన్ని పెంచడం వల్ల సామర్థ్యం రాజీ పడకుండా శక్తిని పెంచుతుందని ఫలితాలు బాగా తెలుసు.ఈ పనిలో ఉపయోగించిన మెటల్ ఫైబర్‌లు 2500-50,000 m2/m3 పరిధిలో నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యాన్ని అందించగలవు.మెటల్ ఫైబర్‌లతో సహా లోహ ఉపరితలాలపై చాలా సన్నని కానీ స్థిరమైన ఉప్పు హైడ్రేట్ల పూతలను పొందేందుకు మూడు పద్ధతులు, పూతలను ఉత్పత్తి చేయడానికి మొదటిసారిగా అధిక శక్తి సాంద్రత కలిగిన ఉష్ణ వినిమాయకాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి.పూత మరియు ఉపరితలం మధ్య బలమైన బంధాన్ని సృష్టించడానికి అల్యూమినియం యానోడైజింగ్ ఆధారంగా ఉపరితల చికిత్స ఎంపిక చేయబడింది.స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీని ఉపయోగించి ఫలిత ఉపరితలం యొక్క మైక్రోస్ట్రక్చర్ విశ్లేషించబడింది.తగ్గిన మొత్తం ప్రతిబింబం ఫోరియర్ ట్రాన్స్‌ఫార్మ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ మరియు ఎనర్జీ డిస్పర్సివ్ ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రోస్కోపీ పరీక్షలో కావలసిన జాతుల ఉనికిని తనిఖీ చేయడానికి ఉపయోగించబడ్డాయి.మిశ్రమ థర్మోగ్రావిమెట్రిక్ విశ్లేషణ (TGA)/డిఫరెన్షియల్ థర్మోగ్రావిమెట్రిక్ విశ్లేషణ (DTG) ద్వారా హైడ్రేట్‌లను ఏర్పరచగల వారి సామర్థ్యం నిర్ధారించబడింది.MgSO4 పూతలో 0.07 g (నీరు)/g (సమ్మేళనం) కంటే తక్కువ నాణ్యత కనుగొనబడింది, ఇది సుమారు 60 °C వద్ద నిర్జలీకరణ సంకేతాలను చూపుతుంది మరియు రీహైడ్రేషన్ తర్వాత పునరుత్పత్తి చేయబడుతుంది.100 °C కంటే తక్కువ 0.02 g/g ద్రవ్యరాశి వ్యత్యాసంతో SrCl2 మరియు ZnSO4తో కూడా సానుకూల ఫలితాలు పొందబడ్డాయి.పూత యొక్క స్థిరత్వం మరియు సంశ్లేషణను పెంచడానికి Hydroxyethylcellulose ఒక సంకలితంగా ఎంపిక చేయబడింది.ఉత్పత్తుల యొక్క అధిశోషక లక్షణాలు ఏకకాల TGA-DTG ద్వారా మూల్యాంకనం చేయబడ్డాయి మరియు ISO2409లో వివరించిన పరీక్షల ఆధారంగా వాటి సంశ్లేషణ ఒక పద్ధతి ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది.CaCl2 పూత యొక్క స్థిరత్వం మరియు సంశ్లేషణ 100 °C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సుమారు 0.1 g/g బరువు తేడాతో దాని శోషణ సామర్థ్యాన్ని కొనసాగించేటప్పుడు గణనీయంగా మెరుగుపడుతుంది.అదనంగా, MgSO4 హైడ్రేట్‌లను ఏర్పరుచుకునే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది, 100 °C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద 0.04 g/g కంటే ఎక్కువ ద్రవ్యరాశి వ్యత్యాసాన్ని చూపుతుంది.చివరగా, పూతతో కూడిన మెటల్ ఫైబర్స్ పరిశీలించబడతాయి.Al2(SO4)3తో పూత పూయబడిన ఫైబర్ నిర్మాణం యొక్క ప్రభావవంతమైన ఉష్ణ వాహకత స్వచ్ఛమైన Al2(SO4)3 వాల్యూమ్‌తో పోలిస్తే 4.7 రెట్లు ఎక్కువగా ఉంటుందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.అధ్యయనం చేసిన పూత యొక్క పూత దృశ్యమానంగా పరిశీలించబడింది మరియు క్రాస్ సెక్షన్ల యొక్క మైక్రోస్కోపిక్ చిత్రాన్ని ఉపయోగించి అంతర్గత నిర్మాణం మూల్యాంకనం చేయబడింది.దాదాపు 50 µm మందంతో Al2(SO4)3 యొక్క పూత పొందబడింది, అయితే మరింత ఏకరీతి పంపిణీని సాధించడానికి మొత్తం ప్రక్రియను తప్పనిసరిగా ఆప్టిమైజ్ చేయాలి.
సాంప్రదాయ కంప్రెషన్ హీట్ పంపులు లేదా శీతలీకరణ వ్యవస్థలకు పర్యావరణ అనుకూల ప్రత్యామ్నాయాన్ని అందించడం వలన అధిశోషణ వ్యవస్థలు గత కొన్ని దశాబ్దాలుగా చాలా దృష్టిని ఆకర్షించాయి.పెరుగుతున్న సౌకర్య ప్రమాణాలు మరియు ప్రపంచ సగటు ఉష్ణోగ్రతలతో, అధిశోషణ వ్యవస్థలు సమీప భవిష్యత్తులో శిలాజ ఇంధనాలపై ఆధారపడటాన్ని తగ్గించవచ్చు.అదనంగా, అధిశోషణం శీతలీకరణ లేదా హీట్ పంపులలో ఏవైనా మెరుగుదలలు థర్మల్ ఎనర్జీ స్టోరేజీకి బదిలీ చేయబడతాయి, ఇది ప్రాధమిక శక్తిని సమర్థవంతంగా ఉపయోగించుకునే సంభావ్యతలో అదనపు పెరుగుదలను సూచిస్తుంది.అధిశోషణం వేడి పంపులు మరియు శీతలీకరణ వ్యవస్థల యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం ఏమిటంటే అవి తక్కువ ఉష్ణ ద్రవ్యరాశితో పనిచేయగలవు.ఇది సౌర శక్తి లేదా వ్యర్థ వేడి వంటి తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వనరులకు వాటిని అనుకూలంగా చేస్తుంది.శక్తి నిల్వ అనువర్తనాల పరంగా, శోషణం అధిక శక్తి సాంద్రత మరియు తక్కువ శక్తి వెదజల్లడం యొక్క ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
అధిశోషణం వేడి పంపులు మరియు శీతలీకరణ వ్యవస్థలు వాటి ఆవిరి కుదింపు ప్రతిరూపాల వలె అదే థర్మోడైనమిక్ సైకిల్‌ను అనుసరిస్తాయి.ప్రధాన వ్యత్యాసం కంప్రెసర్ భాగాలను యాడ్సోర్బర్‌లతో భర్తీ చేయడం.మూలకం మితమైన ఉష్ణోగ్రతల వద్ద తక్కువ పీడన శీతలకరణి ఆవిరిని శోషించగలదు, ద్రవం చల్లగా ఉన్నప్పుడు కూడా ఎక్కువ శీతలకరణిని ఆవిరైపోతుంది.శోషణం (ఎక్సోథర్మ్) యొక్క ఎంథాల్పీని మినహాయించడానికి యాడ్సోర్బర్ యొక్క స్థిరమైన శీతలీకరణను నిర్ధారించడం అవసరం.అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద యాడ్సోర్బర్ పునరుత్పత్తి చేయబడుతుంది, దీని వలన శీతలకరణి ఆవిరి నిర్జనమవుతుంది.వేడి చేయడం తప్పనిసరిగా నిర్జలీకరణం (ఎండోథెర్మిక్) యొక్క ఎంథాల్పీని అందించడం కొనసాగించాలి.శోషణ ప్రక్రియలు ఉష్ణోగ్రత మార్పుల ద్వారా వర్గీకరించబడినందున, అధిక శక్తి సాంద్రతకు అధిక ఉష్ణ వాహకత అవసరం.అయినప్పటికీ, చాలా అనువర్తనాల్లో తక్కువ ఉష్ణ వాహకత ప్రధాన ప్రతికూలత.
వాహకత యొక్క ప్రధాన సమస్య ఏమిటంటే, అధిశోషణం/నిర్జలీకరణ ఆవిరి ప్రవాహాన్ని అందించే రవాణా మార్గాన్ని కొనసాగిస్తూ దాని సగటు విలువను పెంచడం.దీనిని సాధించడానికి సాధారణంగా రెండు విధానాలు ఉపయోగించబడతాయి: మిశ్రమ ఉష్ణ వినిమాయకాలు మరియు పూతతో కూడిన ఉష్ణ వినిమాయకాలు.అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన మరియు విజయవంతమైన మిశ్రమ పదార్థాలు కార్బన్-ఆధారిత సంకలనాలను ఉపయోగిస్తాయి, అవి విస్తరించిన గ్రాఫైట్, ఉత్తేజిత కార్బన్ లేదా కార్బన్ ఫైబర్‌లు.ఒలివెరా మరియు ఇతరులు.2 కాల్షియం క్లోరైడ్‌తో కలిపిన విస్తరించిన గ్రాఫైట్ పౌడర్ 306 W/kg వరకు నిర్దిష్ట శీతలీకరణ సామర్థ్యం (SCP) మరియు 0.46 వరకు పనితీరు గుణకం (COP)తో ఒక యాడ్సోర్‌బర్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.Zajaczkowski మరియు ఇతరులు.3 విస్తరించిన గ్రాఫైట్, కార్బన్ ఫైబర్ మరియు కాల్షియం క్లోరైడ్ కలయికను 15 W/mK మొత్తం వాహకతతో ప్రతిపాదించింది.జియాన్ et al4 సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్‌తో కూడిన మిశ్రమాలను రెండు-దశల శోషణ శీతలీకరణ చక్రంలో సబ్‌స్ట్రేట్‌గా విస్తరించిన సహజ గ్రాఫైట్ (ENG-TSA)ని పరిగణిస్తారు.మోడల్ COP 0.215 నుండి 0.285 వరకు మరియు SCP 161.4 నుండి 260.74 W/kg వరకు అంచనా వేసింది.
ఇప్పటివరకు అత్యంత ఆచరణీయ పరిష్కారం పూత ఉష్ణ వినిమాయకం.ఈ ఉష్ణ వినిమాయకాల యొక్క పూత విధానాలను రెండు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: ప్రత్యక్ష సంశ్లేషణ మరియు సంసంజనాలు.అత్యంత విజయవంతమైన పద్ధతి ప్రత్యక్ష సంశ్లేషణ, ఇది తగిన కారకాల నుండి ఉష్ణ వినిమాయకాల ఉపరితలంపై నేరుగా శోషక పదార్థాలను ఏర్పరుస్తుంది.Sotech5 ఫారెన్‌హీట్ GmbH ద్వారా తయారు చేయబడిన కూలర్‌ల శ్రేణిలో ఉపయోగం కోసం పూత పూసిన జియోలైట్‌ను సంశ్లేషణ చేయడానికి ఒక పద్ధతిని పేటెంట్ చేసింది.Schnabel et al6 స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్‌పై పూసిన రెండు జియోలైట్‌ల పనితీరును పరీక్షించారు.అయినప్పటికీ, ఈ పద్ధతి నిర్దిష్ట యాడ్సోర్బెంట్లతో మాత్రమే పని చేస్తుంది, ఇది సంసంజనాలతో పూతను ఆసక్తికరమైన ప్రత్యామ్నాయంగా చేస్తుంది.బైండర్‌లు సోర్బెంట్ సంశ్లేషణ మరియు/లేదా సామూహిక బదిలీకి మద్దతు ఇవ్వడానికి ఎంపిక చేయబడిన నిష్క్రియ పదార్థాలు, కానీ అధిశోషణం లేదా వాహకత మెరుగుదలలో ఎటువంటి పాత్రను పోషించవు.ఫ్రెని మరియు ఇతరులు.AQSOA-Z02 జియోలైట్‌తో కూడిన 7 పూతతో కూడిన అల్యూమినియం ఉష్ణ వినిమాయకాలు మట్టి-ఆధారిత బైండర్‌తో స్థిరీకరించబడ్డాయి.కాలాబ్రేస్ మరియు ఇతరులు.8 పాలీమెరిక్ బైండర్‌లతో జియోలైట్ పూతలను తయారుచేయడాన్ని అధ్యయనం చేశారు.అమ్మన్ మరియు ఇతరులు.9 పాలీ వినైల్ ఆల్కహాల్ యొక్క అయస్కాంత మిశ్రమాల నుండి పోరస్ జియోలైట్ పూతలను తయారు చేయడానికి ఒక పద్ధతిని ప్రతిపాదించారు.అల్యూమినా (అల్యూమినా) యాడ్సోర్బర్‌లో బైండర్ 10గా కూడా ఉపయోగించబడుతుంది.మా జ్ఞానం ప్రకారం, సెల్యులోజ్ మరియు హైడ్రాక్సీథైల్ సెల్యులోజ్ భౌతిక యాడ్సోర్బెంట్లతో కలిపి మాత్రమే ఉపయోగించబడతాయి11,12.కొన్నిసార్లు జిగురు పెయింట్ కోసం ఉపయోగించబడదు, కానీ దాని స్వంత నిర్మాణాన్ని 13 నిర్మించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.బహుళ ఉప్పు హైడ్రేట్‌లతో ఆల్జీనేట్ పాలిమర్ మాత్రికల కలయిక అనువైన మిశ్రమ పూసల నిర్మాణాలను ఏర్పరుస్తుంది, ఇవి ఎండబెట్టడం సమయంలో లీకేజీని నిరోధిస్తాయి మరియు తగినంత ద్రవ్యరాశి బదిలీని అందిస్తాయి.బెంటోనైట్ మరియు అట్టాపుల్గైట్ వంటి బంకమట్టిలు 15,16,17 మిశ్రమాల తయారీకి బైండర్లుగా ఉపయోగించబడ్డాయి.కాల్షియం క్లోరైడ్ 18 లేదా సోడియం సల్ఫైడ్ 19 ను మైక్రోఎన్‌క్యాప్సులేట్ చేయడానికి ఇథైల్ సెల్యులోజ్ ఉపయోగించబడింది.
పోరస్ మెటల్ నిర్మాణంతో కూడిన మిశ్రమాలను సంకలిత ఉష్ణ వినిమాయకాలు మరియు పూతతో కూడిన ఉష్ణ వినిమాయకాలుగా విభజించవచ్చు.ఈ నిర్మాణాల ప్రయోజనం అధిక నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం.ఇది జడ ద్రవ్యరాశిని జోడించకుండా యాడ్సోర్బెంట్ మరియు మెటల్ మధ్య పెద్ద సంపర్క ఉపరితలం ఏర్పడుతుంది, ఇది శీతలీకరణ చక్రం యొక్క మొత్తం సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తుంది.లాంగ్ మరియు ఇతరులు.20 అల్యూమినియం తేనెగూడు నిర్మాణంతో జియోలైట్ యాడ్సోర్బర్ యొక్క మొత్తం వాహకతను మెరుగుపరిచాయి.గిల్లెర్మినోట్ మరియు ఇతరులు.21 రాగి మరియు నికెల్ ఫోమ్‌తో NaX జియోలైట్ పొరల ఉష్ణ వాహకతను మెరుగుపరిచింది.మిశ్రమాలను ఫేజ్ చేంజ్ మెటీరియల్స్ (PCMలు)గా ఉపయోగించినప్పటికీ, లి మరియు ఇతరుల పరిశోధనలు.22 మరియు జావో మరియు ఇతరులు.23 కెమిసోర్ప్షన్ కోసం కూడా ఆసక్తిని కలిగి ఉన్నాయి.వారు విస్తరించిన గ్రాఫైట్ మరియు మెటల్ ఫోమ్ పనితీరును పోల్చారు మరియు తుప్పు సమస్య కానట్లయితే మాత్రమే రెండోది ఉత్తమమని నిర్ధారించారు.పలోంబా మరియు ఇతరులు.ఇటీవల ఇతర లోహ పోరస్ నిర్మాణాలను పోల్చారు.వాన్ డెర్ పాల్ మరియు ఇతరులు.నురుగులలో పొందుపరిచిన లోహ లవణాలను అధ్యయనం చేశారు 25 .అన్ని మునుపటి ఉదాహరణలు పార్టిక్యులేట్ యాడ్సోర్బెంట్స్ యొక్క దట్టమైన పొరలకు అనుగుణంగా ఉంటాయి.మెటల్ పోరస్ నిర్మాణాలు ఆచరణాత్మకంగా యాడ్సోర్బర్లను పూయడానికి ఉపయోగించబడవు, ఇది మరింత సరైన పరిష్కారం.జియోలైట్‌లకు బైండింగ్ యొక్క ఉదాహరణ విట్‌స్టాడ్ట్ మరియు ఇతరులలో కనుగొనవచ్చు.26 కానీ ఉప్పు హైడ్రేట్‌ల అధిక శక్తి సాంద్రత ఉన్నప్పటికీ వాటిని బంధించే ప్రయత్నం చేయలేదు.
అందువల్ల, యాడ్సోర్బెంట్ పూతలను సిద్ధం చేయడానికి మూడు పద్ధతులు ఈ వ్యాసంలో అన్వేషించబడతాయి: (1) బైండర్ పూత, (2) ప్రత్యక్ష ప్రతిచర్య మరియు (3) ఉపరితల చికిత్స.గతంలో నివేదించబడిన స్థిరత్వం మరియు భౌతిక యాడ్సోర్బెంట్‌లతో కలిపి మంచి పూత సంశ్లేషణ కారణంగా హైడ్రాక్సీథైల్ సెల్యులోజ్ ఈ పనిలో ఎంపిక చేయబడింది.ఈ పద్ధతి మొదట ఫ్లాట్ కోటింగ్‌ల కోసం పరిశోధించబడింది మరియు తరువాత మెటల్ ఫైబర్ నిర్మాణాలకు వర్తించబడుతుంది.గతంలో, యాడ్సోర్బెంట్ పూతలు ఏర్పడటంతో రసాయన ప్రతిచర్యల సంభావ్యత యొక్క ప్రాథమిక విశ్లేషణ నివేదించబడింది.మునుపటి అనుభవం ఇప్పుడు మెటల్ ఫైబర్ నిర్మాణాల పూతకు బదిలీ చేయబడుతోంది.ఈ పని కోసం ఎంచుకున్న ఉపరితల చికిత్స అల్యూమినియం యానోడైజింగ్ ఆధారంగా ఒక పద్ధతి.సౌందర్య ప్రయోజనాల కోసం అల్యూమినియం యానోడైజింగ్ విజయవంతంగా మెటల్ లవణాలతో కలపబడింది29.ఈ సందర్భాలలో, చాలా స్థిరమైన మరియు తుప్పు-నిరోధక పూతలను పొందవచ్చు.అయినప్పటికీ, వారు ఎటువంటి శోషణ లేదా నిర్జలీకరణ ప్రక్రియను నిర్వహించలేరు.ఈ కాగితం అసలు ప్రక్రియ యొక్క అంటుకునే లక్షణాలను ఉపయోగించి ద్రవ్యరాశిని తరలించడానికి అనుమతించే ఈ విధానం యొక్క వైవిధ్యాన్ని అందిస్తుంది.మనకు తెలిసినంత వరకు, ఇక్కడ వివరించిన పద్ధతులు ఏవీ ఇంతకు ముందు అధ్యయనం చేయబడలేదు.అవి చాలా ఆసక్తికరమైన కొత్త సాంకేతికతను సూచిస్తాయి ఎందుకంటే అవి హైడ్రేటెడ్ యాడ్సోర్బెంట్ పూతలను ఏర్పరచటానికి అనుమతిస్తాయి, ఇవి తరచుగా అధ్యయనం చేయబడిన భౌతిక యాడ్సోర్బెంట్‌ల కంటే అనేక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంటాయి.
ఈ ప్రయోగాలకు సబ్‌స్ట్రేట్‌లుగా ఉపయోగించిన స్టాంప్డ్ అల్యూమినియం ప్లేట్‌లను చెక్ రిపబ్లిక్‌లోని ALINVEST Břidličná అందించారు.వాటిలో 98.11% అల్యూమినియం, 1.3622% ఇనుము, 0.3618% మాంగనీస్ మరియు రాగి, మెగ్నీషియం, సిలికాన్, టైటానియం, జింక్, క్రోమియం మరియు నికెల్ జాడలు ఉన్నాయి.
మిశ్రమాల తయారీకి ఎంచుకున్న పదార్థాలు వాటి థర్మోడైనమిక్ లక్షణాలకు అనుగుణంగా ఎంపిక చేయబడతాయి, అవి 120 ° C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద శోషించగల/నిర్జలీకరణ చేయగల నీటి పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటాయి.
మెగ్నీషియం సల్ఫేట్ (MgSO4) అత్యంత ఆసక్తికరమైన మరియు అధ్యయనం చేయబడిన హైడ్రేటెడ్ లవణాలలో ఒకటి30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41.థర్మోడైనమిక్ లక్షణాలు క్రమపద్ధతిలో కొలుస్తారు మరియు శోషణ శీతలీకరణ, హీట్ పంపులు మరియు శక్తి నిల్వ రంగాలలో అనువర్తనాలకు అనుకూలంగా ఉన్నట్లు కనుగొనబడింది.డ్రై మెగ్నీషియం సల్ఫేట్ CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, filsum, Niedersachsen, Germany) ఉపయోగించబడింది.
కాల్షియం క్లోరైడ్ (CaCl2) (H319) మరొక బాగా అధ్యయనం చేయబడిన ఉప్పు, ఎందుకంటే దాని హైడ్రేట్ ఆసక్తికరమైన థర్మోడైనమిక్ లక్షణాలను కలిగి ఉంది41,42,43,44.కాల్షియం క్లోరైడ్ హెక్సాహైడ్రేట్ CAS-నం.7774-34-7 97% ఉపయోగించబడింది (గ్రూసింగ్, GmbH, ఫిల్సమ్, నీడర్సాచ్‌సెన్, జర్మనీ).
జింక్ సల్ఫేట్ (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) మరియు దాని హైడ్రేట్‌లు తక్కువ ఉష్ణోగ్రత శోషణ ప్రక్రియలకు అనువైన థర్మోడైనమిక్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి45,46.జింక్ సల్ఫేట్ హెప్టాహైడ్రేట్ CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany) ఉపయోగించబడింది.
స్ట్రోంటియం క్లోరైడ్ (SrCl2) (H318) కూడా ఆసక్తికరమైన థర్మోడైనమిక్ లక్షణాలను కలిగి ఉంది4,45,47 అయితే ఇది తరచుగా అమోనియాతో శోషణ హీట్ పంప్ లేదా ఎనర్జీ స్టోరేజ్ పరిశోధనలో కలిపి ఉంటుంది.స్ట్రోంటియమ్ క్లోరైడ్ హెక్సాహైడ్రేట్ CAS-Nr.10.476-85-4 99.0–102.0% (సిగ్మా ఆల్డ్రిచ్, సెయింట్ లూయిస్, మిస్సౌరీ, USA) సంశ్లేషణ కోసం ఉపయోగించబడింది.
కాపర్ సల్ఫేట్ (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) అనేది వృత్తిపరమైన సాహిత్యంలో తరచుగా కనిపించే హైడ్రేట్‌లలో లేదు, అయినప్పటికీ దాని థర్మోడైనమిక్ లక్షణాలు తక్కువ ఉష్ణోగ్రత అనువర్తనాలకు ఆసక్తిని కలిగి ఉంటాయి48,49.కాపర్ సల్ఫేట్ CAS-Nr.7758-99-8 99% (సిగ్మా ఆల్డ్రిచ్, సెయింట్ లూయిస్, MO, USA) సంశ్లేషణ కోసం ఉపయోగించబడింది.
మెగ్నీషియం క్లోరైడ్ (MgCl2) అనేది హైడ్రేటెడ్ లవణాలలో ఒకటి, ఇది థర్మల్ ఎనర్జీ స్టోరేజీ రంగంలో ఇటీవల ఎక్కువ దృష్టిని ఆకర్షించింది.మెగ్నీషియం క్లోరైడ్ హెక్సాహైడ్రేట్ CAS-Nr.7791-18-6 ప్యూర్ ఫార్మాస్యూటికల్ గ్రేడ్ (Applichem GmbH., Darmstadt, Germany) ప్రయోగాల కోసం ఉపయోగించబడింది.
పైన పేర్కొన్న విధంగా, హైడ్రాక్సీథైల్ సెల్యులోజ్ సారూప్య అనువర్తనాల్లో సానుకూల ఫలితాల కారణంగా ఎంపిక చేయబడింది.మా సంశ్లేషణలో ఉపయోగించిన పదార్థం హైడ్రాక్సీథైల్ సెల్యులోజ్ CAS-Nr 9004-62-0 (సిగ్మా ఆల్డ్రిచ్, సెయింట్ లూయిస్, MO, USA).
మెటల్ ఫైబర్‌లు కంప్రెషన్ మరియు సింటరింగ్ ద్వారా ఒకదానితో ఒకటి బంధించబడిన చిన్న వైర్ల నుండి తయారు చేయబడతాయి, ఈ ప్రక్రియను క్రూసిబుల్ మెల్ట్ ఎక్స్‌ట్రాక్షన్ (CME)52 అని పిలుస్తారు.దీని అర్థం వాటి ఉష్ణ వాహకత తయారీలో ఉపయోగించే లోహాల యొక్క సమూహ వాహకత మరియు తుది నిర్మాణం యొక్క సచ్ఛిద్రతపై మాత్రమే కాకుండా, థ్రెడ్ల మధ్య బంధాల నాణ్యతపై కూడా ఆధారపడి ఉంటుంది.ఫైబర్స్ ఐసోట్రోపిక్ కాదు మరియు ఉత్పత్తి సమయంలో ఒక నిర్దిష్ట దిశలో పంపిణీ చేయబడతాయి, ఇది విలోమ దిశలో ఉష్ణ వాహకతను చాలా తక్కువగా చేస్తుంది.
వాక్యూమ్ ప్యాకేజీ (నెట్జ్‌ష్ టిజి 209 ఎఫ్1 తుల)లో ఏకకాల థర్మోగ్రావిమెట్రిక్ అనాలిసిస్ (టిజిఎ)/డిఫరెన్షియల్ థర్మోగ్రావిమెట్రిక్ అనాలిసిస్ (డిటిజి) ఉపయోగించి నీటి శోషణ లక్షణాలను పరిశోధించారు.10 ml/min ప్రవాహం రేటు మరియు అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ క్రూసిబుల్స్‌లో 25 నుండి 150 ° C వరకు ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో ప్రవహించే నైట్రోజన్ వాతావరణంలో కొలతలు జరిగాయి.తాపన రేటు 1 °C/నిమి, నమూనా బరువు 10 నుండి 20 mg వరకు ఉంటుంది, రిజల్యూషన్ 0.1 μg.ఈ పనిలో, యూనిట్ ఉపరితలంపై ద్రవ్యరాశి వ్యత్యాసం పెద్ద అనిశ్చితిని కలిగి ఉందని గమనించాలి.TGA-DTGలో ఉపయోగించిన నమూనాలు చాలా చిన్నవి మరియు సక్రమంగా కత్తిరించబడవు, ఇది వాటి ప్రాంత నిర్ణయాన్ని సరికాదు.పెద్ద విచలనాలను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే మాత్రమే ఈ విలువలు పెద్ద ప్రాంతానికి ఎక్స్‌ట్రాపోలేట్ చేయబడతాయి.
అటెన్యూయేటెడ్ టోటల్ రిఫ్లెక్షన్ ఫోరియర్ ట్రాన్స్‌ఫార్మ్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ (ATR-FTIR) స్పెక్ట్రాను ATR ప్లాటినం అనుబంధాన్ని (బ్రూకర్ ఆప్టిక్ GmbH, జర్మనీ) ఉపయోగించి బ్రూకర్ వెర్టెక్స్ 80 v FTIR స్పెక్ట్రోమీటర్ (బ్రూకర్ ఆప్టిక్ GmbH, లీప్‌జిగ్, జర్మనీ)పై పొందారు.ప్రయోగాత్మక కొలతల కోసం నమూనాలను నేపథ్యంగా ఉపయోగించే ముందు స్వచ్ఛమైన పొడి డైమండ్ స్ఫటికాల వర్ణపటాన్ని నేరుగా వాక్యూమ్‌లో కొలుస్తారు.2 cm-1 స్పెక్ట్రల్ రిజల్యూషన్ మరియు 32 స్కాన్‌ల సగటు సంఖ్యను ఉపయోగించి నమూనాలను వాక్యూమ్‌లో కొలుస్తారు. వేవ్‌నంబర్ పరిధి 8000 నుండి 500 cm-1 వరకు ఉంటుంది.OPUS ప్రోగ్రామ్‌ను ఉపయోగించి స్పెక్ట్రల్ విశ్లేషణ జరిగింది.
SEM విశ్లేషణ 2 మరియు 5 kV వోల్టేజీలను వేగవంతం చేయడంలో Zeiss నుండి DSM 982 జెమినిని ఉపయోగించి నిర్వహించబడింది.పెల్టియర్ కూల్డ్ సిలికాన్ డ్రిఫ్ట్ డిటెక్టర్ (SSD)తో థర్మో ఫిషర్ సిస్టమ్ 7ని ఉపయోగించి ఎనర్జీ డిస్పర్సివ్ ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రోస్కోపీ (EDX) ప్రదర్శించబడింది.
లోహపు పలకల తయారీ 53 లో వివరించిన మాదిరిగానే ప్రక్రియ ప్రకారం నిర్వహించబడింది. మొదట, 50% సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్లో ప్లేట్ను ముంచండి.15 నిమిషాల.అప్పుడు వారు సుమారు 10 సెకన్ల పాటు 1 M సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ ద్రావణంలో ప్రవేశపెట్టబడ్డారు.అప్పుడు నమూనాలను పెద్ద మొత్తంలో స్వేదనజలంతో కడుగుతారు, ఆపై 30 నిమిషాలు స్వేదనజలంలో నానబెట్టాలి.ప్రాథమిక ఉపరితల చికిత్స తర్వాత, నమూనాలను 3% సంతృప్త ద్రావణంలో ముంచారు.HEC మరియు లక్ష్యం ఉప్పు.చివరగా, వాటిని బయటకు తీసి 60 ° C వద్ద ఆరబెట్టండి.
యానోడైజింగ్ పద్ధతి నిష్క్రియ లోహంపై సహజ ఆక్సైడ్ పొరను పెంచుతుంది మరియు బలపరుస్తుంది.అల్యూమినియం ప్యానెల్లు గట్టిపడిన స్థితిలో సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లంతో యానోడైజ్ చేయబడ్డాయి మరియు తరువాత వేడి నీటిలో మూసివేయబడతాయి.యానోడైజింగ్ 1 mol/l NaOH (600 సె)తో ప్రారంభ ఎచింగ్‌ను అనుసరించింది, తర్వాత 1 mol/l HNO3 (60 సె)లో తటస్థీకరణ జరిగింది.ఎలక్ట్రోలైట్ ద్రావణం 2.3 M H2SO4, 0.01 M Al2(SO4)3, మరియు 1 M MgSO4 + 7H2O మిశ్రమం.1200 సెకన్ల పాటు (40 ± 1) ° C, 30 mA/cm2 వద్ద యానోడైజింగ్ నిర్వహించబడింది.మెటీరియల్స్ (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2)లో వివరించిన విధంగా వివిధ ఉప్పునీటి ద్రావణాలలో సీలింగ్ ప్రక్రియ జరిగింది.నమూనా దానిలో 1800 సెకన్ల పాటు ఉడకబెట్టబడుతుంది.
మిశ్రమాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి మూడు వేర్వేరు పద్ధతులు పరిశోధించబడ్డాయి: అంటుకునే పూత, ప్రత్యక్ష ప్రతిచర్య మరియు ఉపరితల చికిత్స.ప్రతి శిక్షణా పద్ధతి యొక్క ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు క్రమపద్ధతిలో విశ్లేషించబడతాయి మరియు చర్చించబడతాయి.ఫలితాలను మూల్యాంకనం చేయడానికి ప్రత్యక్ష పరిశీలన, నానోఇమేజింగ్ మరియు రసాయన/మూలక విశ్లేషణ ఉపయోగించబడ్డాయి.
ఉప్పు హైడ్రేట్ల సంశ్లేషణను పెంచడానికి యానోడైజింగ్ అనేది మార్పిడి ఉపరితల చికిత్స పద్ధతిగా ఎంపిక చేయబడింది.ఈ ఉపరితల చికిత్స అల్యూమినియం ఉపరితలంపై నేరుగా అల్యూమినా (అల్యూమినా) యొక్క పోరస్ నిర్మాణాన్ని సృష్టిస్తుంది.సాంప్రదాయకంగా, ఈ పద్ధతి రెండు దశలను కలిగి ఉంటుంది: మొదటి దశ అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ యొక్క పోరస్ నిర్మాణాన్ని సృష్టిస్తుంది మరియు రెండవ దశ రంధ్రాలను మూసివేసే అల్యూమినియం హైడ్రాక్సైడ్ యొక్క పూతను సృష్టిస్తుంది.గ్యాస్ దశకు ప్రాప్యతను నిరోధించకుండా ఉప్పును నిరోధించే రెండు పద్ధతులు క్రిందివి.మొదటిది యాడ్సోర్బెంట్ స్ఫటికాలను పట్టుకోవడానికి మరియు లోహ ఉపరితలాలకు దాని సంశ్లేషణను పెంచడానికి మొదటి దశలో పొందిన చిన్న అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ (Al2O3) గొట్టాలను ఉపయోగించి తేనెగూడు వ్యవస్థను కలిగి ఉంటుంది.ఫలితంగా వచ్చే తేనెగూడులు సుమారు 50 nm వ్యాసం మరియు 200 nm పొడవు (Fig. 1a).ముందుగా చెప్పినట్లుగా, ఈ కావిటీస్ సాధారణంగా రెండవ దశలో అల్యూమినా ట్యూబ్ మరిగే ప్రక్రియ ద్వారా మద్దతు ఇవ్వబడిన Al2O(OH)2 బోహ్‌మైట్ యొక్క పలుచని పొరతో మూసివేయబడతాయి.రెండవ పద్ధతిలో, ఈ సీలింగ్ ప్రక్రియ ఈ సందర్భంలో సీలింగ్ కోసం ఉపయోగించబడని బోహ్‌మైట్ (Al2O(OH)) యొక్క ఏకరీతి కవర్ పొరలో ఉప్పు స్ఫటికాలు సంగ్రహించబడే విధంగా సవరించబడుతుంది.రెండవ దశ సంబంధిత ఉప్పు యొక్క సంతృప్త ద్రావణంలో నిర్వహించబడుతుంది.వివరించిన నమూనాలు 50-100 nm పరిధిలో పరిమాణాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు స్ప్లాష్డ్ డ్రాప్స్ లాగా కనిపిస్తాయి (Fig. 1b).సీలింగ్ ప్రక్రియ ఫలితంగా పొందిన ఉపరితలం పెరిగిన సంపర్క ప్రాంతంతో ఉచ్చారణ ప్రాదేశిక నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది.ఈ ఉపరితల నమూనా, వాటి అనేక బంధన కాన్ఫిగరేషన్‌లతో పాటు, ఉప్పు స్ఫటికాలను మోయడానికి మరియు పట్టుకోవడానికి అనువైనది.వర్ణించబడిన రెండు నిర్మాణాలు నిజంగా పోరస్‌గా కనిపిస్తాయి మరియు ఉప్పు హైడ్రేట్‌లను నిలుపుకోవడానికి మరియు యాడ్సోర్బర్ యొక్క ఆపరేషన్ సమయంలో ఉప్పుకు ఆవిరిని శోషించడానికి బాగా సరిపోయేలా కనిపించే చిన్న కుహరాలను కలిగి ఉంటాయి.అయినప్పటికీ, EDXని ఉపయోగించి ఈ ఉపరితలాల మూలక విశ్లేషణ బోహ్‌మైట్ ఉపరితలంపై మెగ్నీషియం మరియు సల్ఫర్ యొక్క ట్రేస్ మొత్తాలను గుర్తించగలదు, ఇవి అల్యూమినా ఉపరితలం విషయంలో గుర్తించబడవు.
నమూనా యొక్క ATR-FTIR మూలకం మెగ్నీషియం సల్ఫేట్ అని నిర్ధారించింది (మూర్తి 2b చూడండి).స్పెక్ట్రమ్ 610–680 మరియు 1080–1130 cm–1 వద్ద లక్షణ సల్ఫేట్ అయాన్ శిఖరాలను చూపుతుంది మరియు 1600–1700 cm–1 మరియు 3200–3800 cm–1 (Fig. 2a, c చూడండి) వద్ద లక్షణ లాటిస్ నీటి శిఖరాలను చూపుతుంది.)మెగ్నీషియం అయాన్ల ఉనికి దాదాపు స్పెక్ట్రమ్‌ను మార్చదు54.
(ఎ) బోహ్‌మైట్ కోటెడ్ MgSO4 అల్యూమినియం ప్లేట్ యొక్క EDX, (బి) బోహ్‌మైట్ మరియు MgSO4 కోటింగ్‌ల ATR-FTIR స్పెక్ట్రా, (సి) స్వచ్ఛమైన MgSO4 యొక్క ATR-FTIR స్పెక్ట్రా.
అధిశోషణ సామర్థ్యాన్ని నిర్వహించడం TGA ద్వారా నిర్ధారించబడింది.అంజీర్ న.3b సుమారుగా నిర్జలీకరణ శిఖరాన్ని చూపుతుంది.60°C.ఈ శిఖరం స్వచ్ఛమైన ఉప్పు (Fig. 3a) TGAలో గమనించిన రెండు శిఖరాల ఉష్ణోగ్రతకు అనుగుణంగా లేదు.అధిశోషణం-నిర్జలీకరణ చక్రం యొక్క పునరావృతత అంచనా వేయబడింది మరియు నమూనాలను తేమతో కూడిన వాతావరణంలో ఉంచిన తర్వాత అదే వక్రత గమనించబడింది (Fig. 3c).నిర్జలీకరణం యొక్క రెండవ దశలో గమనించిన వ్యత్యాసాలు ప్రవహించే వాతావరణంలో నిర్జలీకరణ ఫలితంగా ఉండవచ్చు, ఎందుకంటే ఇది తరచుగా అసంపూర్ణ నిర్జలీకరణానికి దారితీస్తుంది.ఈ విలువలు మొదటి డీవాటరింగ్‌లో సుమారుగా 17.9 గ్రా/మీ2 మరియు రెండవ డీవాటరింగ్‌లో 10.3 గ్రా/మీ2కి అనుగుణంగా ఉంటాయి.
బోహ్‌మైట్ మరియు MgSO4 యొక్క TGA విశ్లేషణ యొక్క పోలిక: స్వచ్ఛమైన MgSO4 (a), మిశ్రమం (b) మరియు రీహైడ్రేషన్ తర్వాత (c) యొక్క TGA విశ్లేషణ.
అదే పద్ధతి కాల్షియం క్లోరైడ్‌తో యాడ్సోర్బెంట్‌గా నిర్వహించబడింది.ఫలితాలు మూర్తి 4లో ప్రదర్శించబడ్డాయి. ఉపరితలం యొక్క దృశ్య తనిఖీ మెటాలిక్ గ్లోలో చిన్న మార్పులను వెల్లడించింది.బొచ్చు చాలా తక్కువగా కనిపిస్తుంది.SEM ఉపరితలంపై సమానంగా పంపిణీ చేయబడిన చిన్న స్ఫటికాల ఉనికిని నిర్ధారించింది.అయినప్పటికీ, TGA 150 ° C కంటే తక్కువ నిర్జలీకరణాన్ని చూపలేదు.TGA ద్వారా గుర్తించే సబ్‌స్ట్రేట్ మొత్తం ద్రవ్యరాశితో పోలిస్తే ఉప్పు నిష్పత్తి చాలా తక్కువగా ఉండటం దీనికి కారణం కావచ్చు.
యానోడైజింగ్ పద్ధతి ద్వారా రాగి సల్ఫేట్ పూత యొక్క ఉపరితల చికిత్స యొక్క ఫలితాలు అంజీర్లో చూపబడ్డాయి.5. ఈ సందర్భంలో, అల్ ఆక్సైడ్ నిర్మాణంలో CuSO4 ఊహించిన విలీనం జరగలేదు.బదులుగా, సాధారణ మణి రంగులతో ఉపయోగించే రాగి హైడ్రాక్సైడ్ Cu(OH)2 కోసం సాధారణంగా ఉపయోగించే వదులుగా ఉండే సూదులు గమనించబడతాయి.
యానోడైజ్డ్ ఉపరితల చికిత్స స్ట్రోంటియం క్లోరైడ్‌తో కలిపి కూడా పరీక్షించబడింది.ఫలితాలు అసమాన కవరేజీని చూపించాయి (మూర్తి 6a చూడండి).ఉప్పు మొత్తం ఉపరితలంపై కప్పబడి ఉందో లేదో తెలుసుకోవడానికి, EDX విశ్లేషణ నిర్వహించబడింది.గ్రే ఏరియాలోని ఒక బిందువు యొక్క వక్రరేఖ (Fig. 6bలో పాయింట్ 1) కొద్దిగా స్ట్రోంటియం మరియు చాలా అల్యూమినియంను చూపుతుంది.ఇది కొలిచిన జోన్‌లో స్ట్రోంటియం యొక్క తక్కువ కంటెంట్‌ను సూచిస్తుంది, ఇది స్ట్రోంటియం క్లోరైడ్ యొక్క తక్కువ కవరేజీని సూచిస్తుంది.దీనికి విరుద్ధంగా, తెల్లటి ప్రాంతాలు స్ట్రోంటియం యొక్క అధిక కంటెంట్ మరియు అల్యూమినియం యొక్క తక్కువ కంటెంట్ (అంజీర్ 6b లో పాయింట్లు 2-6) కలిగి ఉంటాయి.తెల్లని ప్రాంతం యొక్క EDX విశ్లేషణ ముదురు చుక్కలను చూపుతుంది (అంజీర్ 6bలో పాయింట్లు 2 మరియు 4), క్లోరిన్ తక్కువగా మరియు సల్ఫర్ ఎక్కువగా ఉంటుంది.ఇది స్ట్రోంటియం సల్ఫేట్ ఏర్పడటాన్ని సూచిస్తుంది.ప్రకాశవంతమైన చుక్కలు అధిక క్లోరిన్ కంటెంట్ మరియు తక్కువ సల్ఫర్ కంటెంట్‌ను ప్రతిబింబిస్తాయి (అంజీర్ 6bలో పాయింట్లు 3, 5 మరియు 6).తెల్లటి పూత యొక్క ప్రధాన భాగం ఊహించిన స్ట్రోంటియం క్లోరైడ్ను కలిగి ఉంటుంది అనే వాస్తవం ద్వారా దీనిని వివరించవచ్చు.నమూనా యొక్క TGA స్వచ్ఛమైన స్ట్రోంటియం క్లోరైడ్ (Fig. 6c) యొక్క లక్షణ ఉష్ణోగ్రత వద్ద గరిష్ట స్థాయితో విశ్లేషణ యొక్క వివరణను నిర్ధారించింది.మెటల్ మద్దతు యొక్క ద్రవ్యరాశితో పోల్చితే వారి చిన్న విలువ ఉప్పు యొక్క చిన్న భాగం ద్వారా సమర్థించబడవచ్చు.ప్రయోగాలలో నిర్ణయించబడిన నిర్జలీకరణ ద్రవ్యరాశి 150 ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద యాడ్సోర్బర్ యొక్క యూనిట్ ప్రాంతానికి ఇవ్వబడిన 7.3 g/m2 మొత్తానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది.
ఎలోక్సల్-చికిత్స చేసిన జింక్ సల్ఫేట్ పూతలు కూడా పరీక్షించబడ్డాయి.మాక్రోస్కోపికల్లీ, పూత చాలా సన్నని మరియు ఏకరీతి పొర (Fig. 7a).అయినప్పటికీ, SEM ఖాళీ ప్రాంతాలతో వేరు చేయబడిన చిన్న స్ఫటికాలతో కప్పబడిన ఉపరితల వైశాల్యాన్ని వెల్లడించింది (Fig. 7b).పూత మరియు ఉపరితలం యొక్క TGA స్వచ్ఛమైన ఉప్పుతో పోల్చబడింది (మూర్తి 7 సి).స్వచ్ఛమైన ఉప్పు 59.1°C వద్ద ఒక అసమాన శిఖరాన్ని కలిగి ఉంటుంది.పూత పూసిన అల్యూమినియం 55.5°C మరియు 61.3°C వద్ద రెండు చిన్న శిఖరాలను చూపించింది, ఇది జింక్ సల్ఫేట్ హైడ్రేట్ ఉనికిని సూచిస్తుంది.ప్రయోగంలో వెల్లడైన ద్రవ్యరాశి వ్యత్యాసం 150 ° C యొక్క నిర్జలీకరణ ఉష్ణోగ్రత వద్ద 10.9 g/m2కి అనుగుణంగా ఉంటుంది.
మునుపటి అప్లికేషన్53 వలె, సోర్బెంట్ పూత యొక్క సంశ్లేషణ మరియు స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి హైడ్రాక్సీథైల్ సెల్యులోజ్ బైండర్‌గా ఉపయోగించబడింది.మెటీరియల్ అనుకూలత మరియు అధిశోషణం పనితీరుపై ప్రభావం TGA ద్వారా అంచనా వేయబడింది.విశ్లేషణ మొత్తం ద్రవ్యరాశికి సంబంధించి నిర్వహించబడుతుంది, అనగా నమూనాలో పూత ఉపరితలంగా ఉపయోగించే మెటల్ ప్లేట్ ఉంటుంది.ISO2409 స్పెసిఫికేషన్‌లో నిర్వచించబడిన క్రాస్ నాచ్ టెస్ట్ ఆధారంగా ఒక పరీక్ష ద్వారా సంశ్లేషణ పరీక్షించబడుతుంది (స్పెసిఫికేషన్ మందం మరియు వెడల్పుపై ఆధారపడి నాచ్ సెపరేషన్ స్పెసిఫికేషన్‌ను అందుకోలేరు).
కాల్షియం క్లోరైడ్ (CaCl2)తో ప్యానెల్‌లను పూయడం (Fig. 8a చూడండి) అసమాన పంపిణీకి దారితీసింది, ఇది విలోమ నాచ్ పరీక్ష కోసం ఉపయోగించే స్వచ్ఛమైన అల్యూమినియం పూతలో గమనించబడలేదు.స్వచ్ఛమైన CaCl2 ఫలితాలతో పోలిస్తే, TGA (Fig. 8b) రెండు లక్షణ శిఖరాలను వరుసగా 40 మరియు 20°C తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వైపు మార్చినట్లు చూపిస్తుంది.క్రాస్-సెక్షన్ పరీక్ష ఆబ్జెక్టివ్ పోలికను అనుమతించదు ఎందుకంటే స్వచ్ఛమైన CaCl2 నమూనా (అంజీర్ 8cలో కుడివైపున ఉన్న నమూనా) ఒక బూజు అవక్షేపం, ఇది పైభాగంలోని కణాలను తొలగిస్తుంది.HEC ఫలితాలు సంతృప్తికరమైన సంశ్లేషణతో చాలా సన్నని మరియు ఏకరీతి పూతను చూపించాయి.అంజీర్లో చూపిన ద్రవ్యరాశి వ్యత్యాసం.8b అనేది 150°C ఉష్ణోగ్రత వద్ద యాడ్సోర్బర్ యొక్క యూనిట్ ప్రాంతానికి 51.3 g/m2కి అనుగుణంగా ఉంటుంది.
మెగ్నీషియం సల్ఫేట్ (MgSO4) తో సంశ్లేషణ మరియు ఏకరూపత పరంగా సానుకూల ఫలితాలు కూడా పొందబడ్డాయి (Fig. 9 చూడండి).పూత యొక్క నిర్జలీకరణ ప్రక్రియ యొక్క విశ్లేషణ సుమారుగా ఒక శిఖరం ఉనికిని చూపించింది.60°C.ఈ ఉష్ణోగ్రత స్వచ్ఛమైన లవణాల నిర్జలీకరణంలో కనిపించే ప్రధాన నిర్జలీకరణ దశకు అనుగుణంగా ఉంటుంది, ఇది 44 ° C వద్ద మరొక దశను సూచిస్తుంది.ఇది హెక్సాహైడ్రేట్ నుండి పెంటాహైడ్రేట్కు పరివర్తనకు అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు బైండర్లతో పూత విషయంలో గమనించబడదు.క్రాస్ సెక్షన్ పరీక్షలు స్వచ్ఛమైన ఉప్పును ఉపయోగించి చేసిన పూతలతో పోలిస్తే మెరుగైన పంపిణీ మరియు సంశ్లేషణను చూపుతాయి.TGA-DTCలో గమనించిన ద్రవ్యరాశి వ్యత్యాసం 150 ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద యాడ్సోర్బర్ యొక్క యూనిట్ ప్రాంతానికి 18.4 g/m2కి అనుగుణంగా ఉంటుంది.
ఉపరితల అసమానతల కారణంగా, స్ట్రోంటియం క్లోరైడ్ (SrCl2) రెక్కలపై అసమాన పూతను కలిగి ఉంటుంది (Fig. 10a).అయినప్పటికీ, విలోమ నాచ్ పరీక్ష ఫలితాలు గణనీయంగా మెరుగైన సంశ్లేషణతో ఏకరీతి పంపిణీని చూపించాయి (Fig. 10c).TGA విశ్లేషణ బరువులో చాలా చిన్న వ్యత్యాసాన్ని చూపించింది, ఇది మెటల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌తో పోలిస్తే తక్కువ ఉప్పు కంటెంట్ కారణంగా ఉండాలి.ఏది ఏమైనప్పటికీ, వక్రరేఖపై ఉన్న దశలు నిర్జలీకరణ ప్రక్రియ యొక్క ఉనికిని చూపుతాయి, అయినప్పటికీ శిఖరం స్వచ్ఛమైన ఉప్పును వర్గీకరించినప్పుడు పొందిన ఉష్ణోగ్రతతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.అంజీర్‌లో 110°C మరియు 70.2°C వద్ద గరిష్టాలు గమనించబడ్డాయి.స్వచ్ఛమైన ఉప్పును విశ్లేషించినప్పుడు 10b కూడా కనుగొనబడింది.అయినప్పటికీ, 50 ° C వద్ద స్వచ్ఛమైన ఉప్పులో గమనించిన ప్రధాన నిర్జలీకరణ దశ బైండర్‌ను ఉపయోగించి వక్రతలలో ప్రతిబింబించలేదు.దీనికి విరుద్ధంగా, బైండర్ మిశ్రమం 20.2 ° C మరియు 94.1 ° C వద్ద రెండు శిఖరాలను చూపించింది, ఇది స్వచ్ఛమైన ఉప్పు (Fig. 10b) కోసం కొలవబడలేదు.150 °C ఉష్ణోగ్రత వద్ద, గమనించిన ద్రవ్యరాశి వ్యత్యాసం యాడ్సోర్బర్ యొక్క యూనిట్ ప్రాంతానికి 7.2 g/m2కి అనుగుణంగా ఉంటుంది.
HEC మరియు జింక్ సల్ఫేట్ (ZnSO4) కలయిక ఆమోదయోగ్యమైన ఫలితాలను ఇవ్వలేదు (మూర్తి 11).పూతతో కూడిన లోహం యొక్క TGA విశ్లేషణ ఎటువంటి నిర్జలీకరణ ప్రక్రియలను వెల్లడించలేదు.పూత యొక్క పంపిణీ మరియు సంశ్లేషణ మెరుగుపడినప్పటికీ, దాని లక్షణాలు ఇప్పటికీ సరైనవి కావు.
సన్నని మరియు ఏకరీతి పొరతో మెటల్ ఫైబర్‌లను పూయడానికి సులభమైన మార్గం తడి ఫలదీకరణం (Fig. 12a), ఇందులో లక్ష్య ఉప్పు తయారీ మరియు సజల ద్రావణంతో మెటల్ ఫైబర్‌ల ఫలదీకరణం ఉంటాయి.
తడి ఫలదీకరణం కోసం సిద్ధమవుతున్నప్పుడు, రెండు ప్రధాన సమస్యలు ఎదురవుతాయి.ఒక వైపు, సెలైన్ ద్రావణం యొక్క ఉపరితల ఉద్రిక్తత పోరస్ నిర్మాణంలో ద్రవాన్ని సరిగ్గా చేర్చడాన్ని నిరోధిస్తుంది.బాహ్య ఉపరితలంపై స్ఫటికీకరణ (Fig. 12d) మరియు నిర్మాణం లోపల చిక్కుకున్న గాలి బుడగలు (Fig. 12c) ఉపరితల ఉద్రిక్తతను తగ్గించడం మరియు స్వేదనజలంతో నమూనాను ముందుగా తడి చేయడం ద్వారా మాత్రమే తగ్గించవచ్చు.లోపల గాలిని ఖాళీ చేయడం ద్వారా లేదా నిర్మాణంలో పరిష్కార ప్రవాహాన్ని సృష్టించడం ద్వారా నమూనాలో బలవంతంగా రద్దు చేయడం అనేది నిర్మాణం యొక్క పూర్తి పూరకాన్ని నిర్ధారించడానికి ఇతర ప్రభావవంతమైన మార్గాలు.
తయారీ సమయంలో ఎదుర్కొన్న రెండవ సమస్య ఉప్పులో కొంత భాగం నుండి చిత్రం యొక్క తొలగింపు (Fig. 12b చూడండి).ఈ దృగ్విషయం కరిగిపోయే ఉపరితలంపై పొడి పూత ఏర్పడటం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది, ఇది ఉష్ణప్రసరణ ప్రేరేపిత ఎండబెట్టడాన్ని ఆపివేస్తుంది మరియు వ్యాప్తి ఉద్దీపన ప్రక్రియను ప్రారంభిస్తుంది.రెండవ యంత్రాంగం మొదటిదానికంటే చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది.ఫలితంగా, ఒక సహేతుకమైన ఎండబెట్టడం సమయం కోసం అధిక ఉష్ణోగ్రత అవసరం, ఇది నమూనా లోపల బుడగలు ఏర్పడే ప్రమాదాన్ని పెంచుతుంది.ఏకాగ్రత మార్పు (బాష్పీభవనం) ఆధారంగా కాకుండా ఉష్ణోగ్రత మార్పుపై (Fig. 13లో MgSO4తో ఉదాహరణగా) స్ఫటికీకరణ యొక్క ప్రత్యామ్నాయ పద్ధతిని పరిచయం చేయడం ద్వారా ఈ సమస్య పరిష్కరించబడుతుంది.
MgSO4 ఉపయోగించి ఘన మరియు ద్రవ దశలను శీతలీకరణ మరియు వేరు చేసే సమయంలో స్ఫటికీకరణ ప్రక్రియ యొక్క స్కీమాటిక్ ప్రాతినిధ్యం.
ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించి గది ఉష్ణోగ్రత (HT) వద్ద లేదా అంతకంటే ఎక్కువ సంతృప్త ఉప్పు ద్రావణాలను తయారు చేయవచ్చు.మొదటి సందర్భంలో, గది ఉష్ణోగ్రత కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించడం ద్వారా స్ఫటికీకరణ బలవంతంగా చేయబడింది.రెండవ సందర్భంలో, నమూనా గది ఉష్ణోగ్రతకు (RT) చల్లబడినప్పుడు స్ఫటికీకరణ సంభవించింది.ఫలితంగా స్ఫటికాలు (B) మరియు కరిగిన (A) మిశ్రమంగా ఉంటుంది, వీటిలో ద్రవ భాగం సంపీడన గాలి ద్వారా తొలగించబడుతుంది.ఈ విధానం ఈ హైడ్రేట్లపై ఫిల్మ్ ఏర్పడకుండా నిరోధించడమే కాకుండా, ఇతర మిశ్రమాల తయారీకి అవసరమైన సమయాన్ని కూడా తగ్గిస్తుంది.అయినప్పటికీ, సంపీడన గాలి ద్వారా ద్రవం యొక్క తొలగింపు ఉప్పు యొక్క అదనపు స్ఫటికీకరణకు దారితీస్తుంది, ఫలితంగా మందమైన పూత ఏర్పడుతుంది.
లోహ ఉపరితలాలను పూయడానికి ఉపయోగించే మరొక పద్ధతి రసాయన ప్రతిచర్యల ద్వారా లక్ష్య లవణాల ప్రత్యక్ష ఉత్పత్తిని కలిగి ఉంటుంది.మా మునుపటి అధ్యయనంలో నివేదించినట్లుగా, రెక్కలు మరియు గొట్టాల లోహ ఉపరితలాలపై ఆమ్లాల ప్రతిచర్య ద్వారా తయారు చేయబడిన పూత ఉష్ణ వినిమాయకాలు అనేక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి.ఫైబర్‌లకు ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించడం వల్ల ప్రతిచర్య సమయంలో వాయువులు ఏర్పడటం వలన చాలా పేలవమైన ఫలితాలు వచ్చాయి.హైడ్రోజన్ గ్యాస్ బుడగలు యొక్క పీడనం ప్రోబ్ లోపల పెరుగుతుంది మరియు ఉత్పత్తిని బయటకు పంపినప్పుడు మారుతుంది (Fig. 14a).
పూత యొక్క మందం మరియు పంపిణీని బాగా నియంత్రించడానికి రసాయన ప్రతిచర్య ద్వారా పూత సవరించబడింది.ఈ పద్ధతిలో యాసిడ్ మిస్ట్ స్ట్రీమ్‌ను శాంపిల్ (Figure 14b) ద్వారా పంపడం జరుగుతుంది.ఇది సబ్‌స్ట్రేట్ మెటల్‌తో ప్రతిచర్య ద్వారా ఏకరీతి పూత ఏర్పడుతుందని భావిస్తున్నారు.ఫలితాలు సంతృప్తికరంగా ఉన్నాయి, కానీ ప్రక్రియ చాలా నెమ్మదిగా ఉంది, ఇది సమర్థవంతమైన పద్ధతిగా పరిగణించబడుతుంది (Fig. 14c).స్థానికీకరించిన వేడి చేయడం ద్వారా తక్కువ ప్రతిచర్య సమయాలను సాధించవచ్చు.
పై పద్ధతుల యొక్క ప్రతికూలతలను అధిగమించడానికి, సంసంజనాల ఉపయోగం ఆధారంగా పూత పద్ధతి అధ్యయనం చేయబడింది.మునుపటి విభాగంలో అందించిన ఫలితాల ఆధారంగా HEC ఎంపిక చేయబడింది.అన్ని నమూనాలు 3% wt వద్ద తయారు చేయబడ్డాయి.బైండర్ ఉప్పుతో కలుపుతారు.ఫైబర్‌లు పక్కటెముకల మాదిరిగానే ముందుగా చికిత్స చేయబడ్డాయి, అనగా 50% వాల్యూమ్‌లో నానబెట్టబడతాయి.15 నిమిషాలలోపు.సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్, సోడియం హైడ్రాక్సైడ్‌లో 20 సెకన్ల పాటు నానబెట్టి, స్వేదనజలంలో కడిగి, చివరకు 30 నిమిషాలు స్వేదనజలంలో నానబెట్టాలి.ఈ సందర్భంలో, ఫలదీకరణానికి ముందు అదనపు దశ జోడించబడింది.నమూనాను క్లుప్తంగా పలుచన లక్ష్య ఉప్పు ద్రావణంలో ముంచి, సుమారు 60°C వద్ద ఆరబెట్టండి.ప్రక్రియ చివరి దశలో పూత పంపిణీని మెరుగుపరిచే న్యూక్లియేషన్ సైట్లను సృష్టించడం, మెటల్ యొక్క ఉపరితలం సవరించడానికి రూపొందించబడింది.తంతువులు సన్నగా మరియు గట్టిగా ప్యాక్ చేయబడిన ఒక వైపు, మరియు తంతువులు మందంగా మరియు తక్కువగా పంపిణీ చేయబడిన ఎదురుగా ఉండే తంతు నిర్మాణంలో ఉంటుంది.ఇది 52 తయారీ ప్రక్రియల ఫలితం.
కాల్షియం క్లోరైడ్ (CaCl2) ఫలితాలు పట్టిక 1లోని చిత్రాలతో సంగ్రహించబడ్డాయి మరియు వివరించబడ్డాయి. టీకాలు వేసిన తర్వాత మంచి కవరేజ్.ఉపరితలంపై కనిపించే స్ఫటికాలు లేని తంతువులు కూడా లోహ ప్రతిబింబాలను తగ్గించాయి, ఇది ముగింపులో మార్పును సూచిస్తుంది.అయినప్పటికీ, నమూనాలను CaCl2 మరియు HEC యొక్క సజల మిశ్రమంతో కలిపిన తర్వాత మరియు సుమారు 60 ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఎండబెట్టిన తర్వాత, పూతలు నిర్మాణాల విభజనల వద్ద కేంద్రీకృతమై ఉన్నాయి.ఇది ద్రావణం యొక్క ఉపరితల ఉద్రిక్తత వల్ల కలిగే ప్రభావం.నానబెట్టిన తర్వాత, ద్రవం దాని ఉపరితల ఉద్రిక్తత కారణంగా నమూనా లోపల ఉంటుంది.ప్రాథమికంగా ఇది నిర్మాణాల ఖండన వద్ద జరుగుతుంది.నమూనా యొక్క ఉత్తమ వైపు ఉప్పుతో నిండిన అనేక రంధ్రాలు ఉన్నాయి.పూత తర్వాత బరువు 0.06 g/cm3 పెరిగింది.
మెగ్నీషియం సల్ఫేట్ (MgSO4)తో పూత యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు ఎక్కువ ఉప్పును ఉత్పత్తి చేస్తుంది (టేబుల్ 2).ఈ సందర్భంలో, కొలిచిన ఇంక్రిమెంట్ 0.09 g/cm3.విత్తనాల ప్రక్రియ విస్తృత నమూనా కవరేజీకి దారితీసింది.పూత ప్రక్రియ తర్వాత, ఉప్పు నమూనా యొక్క సన్నని వైపు పెద్ద ప్రాంతాలను అడ్డుకుంటుంది.అదనంగా, మాట్టే యొక్క కొన్ని ప్రాంతాలు నిరోధించబడ్డాయి, కానీ కొంత సచ్ఛిద్రత అలాగే ఉంచబడుతుంది.ఈ సందర్భంలో, నిర్మాణాల ఖండన వద్ద ఉప్పు నిర్మాణం సులభంగా గమనించవచ్చు, పూత ప్రక్రియ ప్రధానంగా ద్రవ ఉపరితల ఉద్రిక్తత కారణంగా ఉంటుంది మరియు ఉప్పు మరియు లోహపు ఉపరితలం మధ్య పరస్పర చర్య కాదని నిర్ధారిస్తుంది.
స్ట్రోంటియం క్లోరైడ్ (SrCl2) మరియు HEC కలయిక కోసం ఫలితాలు మునుపటి ఉదాహరణలకు (టేబుల్ 3) సారూప్య లక్షణాలను చూపించాయి.ఈ సందర్భంలో, నమూనా యొక్క సన్నని వైపు దాదాపు పూర్తిగా కప్పబడి ఉంటుంది.నమూనా నుండి ఆవిరి విడుదల ఫలితంగా ఎండబెట్టడం సమయంలో ఏర్పడిన వ్యక్తిగత రంధ్రాలు మాత్రమే కనిపిస్తాయి.మాట్టే వైపు గమనించిన నమూనా మునుపటి కేసుకు చాలా పోలి ఉంటుంది, ప్రాంతం ఉప్పుతో నిరోధించబడింది మరియు ఫైబర్స్ పూర్తిగా కప్పబడి ఉండదు.
ఉష్ణ వినిమాయకం యొక్క ఉష్ణ పనితీరుపై ఫైబరస్ నిర్మాణం యొక్క సానుకూల ప్రభావాన్ని అంచనా వేయడానికి, పూతతో కూడిన ఫైబరస్ నిర్మాణం యొక్క సమర్థవంతమైన ఉష్ణ వాహకత నిర్ణయించబడుతుంది మరియు స్వచ్ఛమైన పూత పదార్థంతో పోల్చబడింది.తెలిసిన ఉష్ణ వాహకతతో కూడిన రిఫరెన్స్ మెటీరియల్‌ని ఉపయోగించి మూర్తి 15aలో చూపిన ఫ్లాట్ ప్యానెల్ పరికరాన్ని ఉపయోగించి ASTM D 5470-2017 ప్రకారం ఉష్ణ వాహకత కొలుస్తారు.ఇతర తాత్కాలిక కొలత పద్ధతులతో పోలిస్తే, ప్రస్తుత అధ్యయనంలో ఉపయోగించిన పోరస్ పదార్థాలకు ఈ సూత్రం ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే కొలతలు స్థిరమైన స్థితిలో మరియు తగిన నమూనా పరిమాణంతో (బేస్ ఏరియా 30 × 30 మిమీ 2, ఎత్తు సుమారు 15 మిమీ) నిర్వహించబడతాయి.స్వచ్ఛమైన పూత పదార్థం (రిఫరెన్స్) మరియు పూతతో కూడిన ఫైబర్ నిర్మాణం యొక్క నమూనాలు అనిసోట్రోపిక్ ఉష్ణ వాహకత యొక్క ప్రభావాన్ని అంచనా వేయడానికి ఫైబర్ దిశలో మరియు ఫైబర్ దిశకు లంబంగా కొలతల కోసం తయారు చేయబడ్డాయి.నమూనా తయారీ కారణంగా ఉపరితల కరుకుదనం యొక్క ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి నమూనాలను ఉపరితలంపై (P320 గ్రిట్) గ్రౌండ్ చేశారు, ఇది నమూనాలోని నిర్మాణాన్ని ప్రతిబింబించదు.