Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт.Сез кулланган браузер версиясенең CSS ярдәме чикләнгән.Иң яхшы тәҗрибә өчен без яңартылган браузерны кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'та туры килү режимын сүндерегез).Шул ук вакытта, дәвамлы ярдәмне тәэмин итү өчен, без сайтны стильләр һәм JavaScriptсыз күрсәтәчәкбез.
Традицион компрессор системалары белән чагыштырганда, адсорбция суыткыч системаларының һәм җылылык насосларының базар өлеше чагыштырмача кечкенә.Арзан җылылыкны куллануның зур өстенлегенә карамастан (кыйммәтле электр эше урынына), adsorption принципларына нигезләнгән системалар кертү әле берничә махсус кушымталар белән чикләнә.Бетерелергә тиешле төп җитешсезлек - түбән җылылык үткәрүчәнлеге һәм адсорбентның түбән тотрыклылыгы аркасында махсус көчнең кимүе.Коммерцияле adsorption суыткыч системасының хәзерге торышы суыту сыйфатын оптимальләштерү өчен капланган тәлинкә җылылык алмаштыргычларына нигезләнгән adsorbers нигезендә.Нәтиҗә билгеле, каплау калынлыгының кимүе масса күчерү импедансының кимүенә китерә, һәм өслек мәйданын үткәргеч корылмалар күләменә арттыру эффективлыкны бозмыйча көчен арттыра.Бу эштә кулланылган металл җепселләр билгеле бер өслек мәйданын 2500–50,000 м2 / м3 диапазонында тәэмин итә ала.Металл өслегендә, шул исәптән металл җепселләрдә, тоз гидратларының бик нечкә, ләкин тотрыклы каплауларын алу өчен өч ысул беренче тапкыр югары тыгызлыклы җылылык алмаштыргычны күрсәтә.Алюминий анодизациясенә нигезләнгән өслек белән эшкәртү каплау белән субстрат арасында ныграк бәйләнеш булдыру өчен сайланган.Нәтиҗә ясалган өслекнең микросруктурасы электрон микроскопия ярдәмендә анализланды.Гомуми чагылдыруның кимүе Фурье трансформацион инфракызыл спектроскопия һәм энергия дисперсив рентген спектроскопиясе анализда кирәкле төрләрнең булуын тикшерү өчен кулланылды.Аларның гидратлар формалаштыру сәләте берләштерелгән термогравиметрик анализ (TGA) / дифференциаль термогравиметрик анализ (DTG) белән расланды.MgSO4 капламасында 0,07 г (су) / г (составлы) начар сыйфат табылды, якынча 60 ° C сусызлану билгеләрен күрсәтте һәм регидрациядән соң кабат чыгарыла.Уңай нәтиҗәләр шулай ук ​​SrCl2 һәм ZnSO4 белән масса аермасы белән якынча 0,02 г / г 100 ° C тан түбән булган.Гидроксиетилцеллюлоза каплауның тотрыклылыгын һәм ябышуын арттыру өчен өстәмә итеп сайланган.Продукциянең adsorptive үзлекләре бер үк вакытта TGA-DTG белән бәяләнде һәм аларның ябышуы ISO2409 тасвирланган тестлар нигезендә метод белән характерланды.CaCl2 капламының эзлеклелеге һәм ябышуы сизелерлек яхшыра, 100 ° C-тан түбән температурада якынча 0,1 г / г авырлык аермасы белән аның adsorbsion сыйдырышлыгын саклый.Моннан тыш, MgSO4 гидратлар формалаштыру сәләтен саклый, масса аермасын 100 ° C-тан түбән температурада 0,04 г / г-тан артык күрсәтә.Ниһаять, капланган металл җепселләр тикшерелә.Нәтиҗә шуны күрсәтә: Al2 (SO4) 3 белән капланган җепсел структурасының эффектив җылылык үткәрүчәнлеге саф Al2 (SO4) 3 күләме белән чагыштырганда 4,7 тапкырга югарырак булырга мөмкин.Өйрәнелгән капламаларның каплавы визуаль рәвештә тикшерелде, эчке структурасы кисемтәләрнең микроскопик образы ярдәмендә бәяләнде.Калынлыгы 50 мм булган Al2 (SO4) 3 капламы алынган, ләкин бердәм таратуга ирешү өчен гомуми процесс оптимальләштерелергә тиеш.
Соңгы берничә дистә елда адсорбция системалары зур игътибар җыйдылар, чөнки алар традицион кысу җылылык насосларына яки суыткыч системаларга экологик чиста альтернатива бирәләр.Уңайлык стандартлары һәм глобаль уртача температураның күтәрелүе белән, adsorption системалары якын киләчәктә казылма ягулыкка бәйлелекне киметергә мөмкин.Моннан тыш, адсорбция суыткычында яки җылылык насосларында булган яхшырту җылылык энергия саклауга күчерелергә мөмкин, бу беренчел энергияне нәтиҗәле куллану потенциалының өстәмә үсешен күрсәтә.Адсорбция җылылык насосларының һәм суыткыч системаларның төп өстенлеге - алар аз җылылык массасы белән эшли ала.Бу аларны кояш энергиясе яки калдык җылылыгы кебек түбән температура чыганаклары өчен яраклы итә.Энергия саклау кушымталары ягыннан, adsorption энергия тыгызлыгының өстенлеге һәм сизгер яки яшерен җылылык саклау белән чагыштырганда аз энергия таралуы өстенлегенә ия.
Адсорбция җылылык насослары һәм суыткыч системалары парларны кысу хезмәттәшләре белән бер үк термодинамик циклга иярәләр.Төп аерма - компрессор компонентларын adsorbers белән алыштыру.Элемент түбән температурада түбән басымлы суыткыч парларын сеңдерә ала, сыеклык салкын булса да, күбрәк суыткычны парга әйләндерә.Адсорбциянең энтальпиясен (экзотерм) чыгару өчен, адсорберның даими суытуын тәэмин итәргә кирәк.Адсорбер югары температурада яңартыла, суыткыч парның дезорбына китерә.Atingылыту дезорпция (эндотермик) энтальпиясен тәэмин итүне дәвам итәргә тиеш.Адсорбция процесслары температураның үзгәрүе белән характерланганга, югары тыгызлык югары җылылык үткәрүчәнлеген таләп итә.Ләкин, аз җылылык үткәрүчәнлеге күпчелек кушымталарда төп кимчелек.
Condткәрүчәнлекнең төп проблемасы - adsorption / desorption парлары агымын тәэмин итүче транспорт юлын саклап калу белән, аның уртача кыйммәтен арттыру.Моңа ирешү өчен гадәттә ике ысул кулланыла: составлы җылылык алмаштыргычлар һәм капланган җылылык алмаштыргычлар.Иң популяр һәм уңышлы композит материаллар - углерод нигезендәге өстәмәләр, ягъни киңәйтелгән графит, активлаштырылган углерод яки углерод җепселләре.Оливейра һ.б.2 импрегнацияләнгән киңәйтелгән графит порошогы кальций хлорид белән 306 Вт / кг га кадәр суыту сыйфаты һәм 0,46 га кадәр эш коэффициенты (COP) булган adsorber чыгару өчен.Зажачковски һ.б.3 киңәйтелгән графит, углерод җепселләре һәм кальций хлоридның гомуми үткәрүчәнлеге 15 Вт / мК комбинациясен тәкъдим иттеләр.Jian et al4 күкерт кислотасы булган композитларны киңәйтелгән табигый графитны (ENG-TSA) ике этаплы адсорбция суыту циклында субстрат итеп эшкәрттеләр.Модель COPны 0,215 дән 0,285кә кадәр һәм SCP 161,4 дән 260,74 Вт / кгга кадәр фаразлый.
Хәзерге вакытта иң уңайлы чишелеш - капланган җылылык алмаштыргыч.Бу җылылык алмаштыргычларның каплау механизмнарын ике категориягә бүлеп була: туры синтез һәм ябыштыргыч.Иң уңышлы ысул - туры синтез, ул тиешле реагентлардан җылылык алмаштыргычлар өслегендә турыдан-туры adsorbing материалларын формалаштыруны үз эченә ала.Sotech5 Fahrenheit GmbH җитештергән суыткычлар сериясендә куллану өчен капланган зеолитны синтезлау ысулын патентлаган.Schnabel et al6 дат басмаган корыч белән капланган ике зеолитның эшләвен сынады.Ләкин, бу ысул махсус adsorbents белән эшли, бу ябыштыргыч белән каплау кызыклы альтернатива итә.Бәйләүчеләр - сорбент ябышуны һәм / яки масса күчерүне тәэмин итү өчен сайланган пассив матдәләр, ләкин adsorption яки үткәрүчәнлекне арттыруда бернинди роль уйнамыйлар.Френи һ.б.AQSOA-Z02 зеолит белән 7 капланган алюминий җылылык алмаштыргыч балчык нигезендә бәйләүче белән тотрыклыланган.Calabrese et al.8 полимер бәйләүчеләр белән зеолит капламалар әзерләүне өйрәнде.Ammann et al.9 поливинил спиртының магнит катнашмаларыннан күзәнәкле зеолит капламалар әзерләү ысулын тәкъдим итте.Алумина (алумина) шулай ук ​​adsorberда бәйләүче 10 буларак кулланыла.Безнең белүебезчә, целлюлоза һәм гидроксиетил целлюлозасы физик adsorbents11,12 белән берлектә кулланыла.Кайвакыт клей буяу өчен кулланылмый, ә структураны 13 төзү өчен кулланыла.Алгинат полимер матрицаларның күп тозлы гидратлар белән кушылуы сыгылучан композит мишәр структураларын формалаштыра, алар кипкәндә агып китүдән саклый һәм тиешле масса күчерүне тәэмин итә.Бентонит һәм аттапулгит кебек балчыклар композитлар әзерләү өчен бәйләүче буларак кулланылган15,16,17.Этилцеллюлоза кальций хлорид 18 яки натрий сульфид микроенкапсулат өчен кулланылган.
Күзәнәк металл структурасы булган композитларны өстәмә җылылык алмаштыргычларга һәм капланган җылылык алмаштыргычларга бүлеп була.Бу структураларның өстенлеге - югары специаль өслек мәйданы.Бу адсорбент белән металл арасында инерт массасы кушылмыйча зуррак контакт өслегенә китерә, бу суыткыч циклның гомуми эффективлыгын киметә.Ланг һ.б.20 алюминий бал кортлары структурасы булган зеолит adsorberның гомуми үткәрүчәнлеген яхшыртты.Гиллерминот һ.б.21 бакыр һәм никель күбек белән NaX зеолит катламнарының җылылык үткәрүчәнлеген яхшыртты.Композитлар фазаны үзгәртү материаллары (PCM) буларак кулланылса да, Ли һ.б. нәтиҗәләре.22 һәм Чжао һ.б.23 шулай ук ​​химизорпция өчен кызыклы.Алар киңәйтелгән графит һәм металл күбекнең эшләвен чагыштырдылар һәм соңгысы коррозия проблема булмаса гына яхшырак дигән нәтиҗәгә килделәр.Паломба һ.б.күптән түгел башка металл күзәнәк структураларын чагыштырдылар24.Ван дер Пал һ.б.25кә күмелгән металл тозларны өйрәнделәр.Алдагы барлык мисаллар кисәкчәләрнең adsorbents тыгыз катламнарына туры килә.Металл күзәнәк структуралары диярлек оптималь чишелеш булган adsorbers пальто өчен кулланылмый.Зеолитлар белән бәйләү мисалын Виттштадт һ.б.26, ләкин энергия тыгызлыгына карамастан, тоз гидратларын бәйләргә омтылмады.
Шулай итеп, бу мәкаләдә adsorbent капламнарын әзерләү өчен өч ысул өйрәнеләчәк: (1) бәйләүче каплау, (2) туры реакция һәм (3) өслекне эшкәртү.Гидроксиетилцеллюлоза бу эштә сайлау бәйләнеше булган, моңа кадәр хәбәр ителгән тотрыклылык һәм физик adsorbents белән берлектә яхшы каплау ябышуы.Бу ысул башта яссы каплау өчен тикшерелде, соңрак металл җепсел конструкцияләренә кулланылды.Элегерәк, адсорбент капламнары барлыкка килү белән химик реакцияләр мөмкинлеген алдан анализлау хәбәр ителде.Элеккеге тәҗрибә хәзер металл җепсел конструкцияләрен каплауга күчерелә.Бу эш өчен сайланган өслекне эшкәртү - алюминий анодизациясенә нигезләнгән ысул.Алюминий анодизациясе эстетик максатларда металл тозлары белән уңышлы берләштерелгән29.Бу очракларда бик тотрыклы һәм коррозиягә чыдам капламалар алырга мөмкин.Ләкин, алар бернинди adsorption яки дезорпция процессын башкара алмыйлар.Бу кәгазь бу ысулның вариантын тәкъдим итә, ул массаны оригиналь процессның ябыштыргыч үзлекләрен кулланып күчерергә мөмкинлек бирә.Безнең белүебезчә, монда сурәтләнгән ысулларның берсе дә элек өйрәнелмәгән.Алар бик кызыклы яңа технологияне күрсәтәләр, чөнки алар гидратланган адсорбент капламалар формалаштырырга мөмкинлек бирәләр, алар еш өйрәнелгән физик адсорбентларга караганда берничә өстенлеккә ия.
Бу экспериментлар өчен субстратлар буларак кулланылган мөһерләнгән алюминий тәлинкәләр ALINVEST Břidličná, Чехия белән тәэмин ителгән.Аларда 98,11% алюминий, 1,3622% тимер, 0,3618% марганец һәм бакыр, магний, кремний, титан, цинк, хром һәм никель эзләре бар.
Композитлар җитештерү өчен сайланган материаллар термодинамик үзлекләренә туры китереп сайлана, ягъни су күләменә карап, алар 120 ° C-тан түбән температурада adsorb / desorb ясый алалар.
Магний сульфаты (MgSO4) - иң кызыклы һәм өйрәнелгән гидратланган тозларның берсе30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41.Термодинамик үзлекләр системалы рәвештә үлчәнделәр һәм адсорбция суыткыч, җылылык насослары һәм энергия саклау өлкәсендә куллану өчен яраклы дип табылды.Коры магний сульфаты CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Германия) кулланылды.
Кальций хлорид (CaCl2) (H319) - тагын бер яхшы өйрәнелгән тоз, чөнки аның гидраты кызыклы термодинамик үзлекләргә ия41,42,43,44.Кальций хлорид гексаидрат CAS-..7774-34-7 97% кулланылган (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, Германия).
Incинк сульфаты (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) һәм аның гидратлары түбән температурада adsorption процесслары өчен яраклы термодинамик үзлекләргә ия 45,46.Cинк сульфат гептагидрат CAS-Nr.7733-02-0 99,5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Германия) кулланылды.
Стронциум хлорид (SrCl2) (H318) шулай ук ​​кызыклы термодинамик үзенчәлекләргә ия, 4,45,47, ләкин ул еш кына аммиак белән кушылса, җылылык насосында яки энергия саклау тикшеренүләрендә.Синтез өчен стронциум хлорид гексаидрат CAS-Nr.10.476-85-4 99.0-102.0% (Сигма Алдрич, Сент-Луис, Миссури, АКШ) синтез өчен кулланылган.
Бакыр сульфат (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) профессиональ әдәбиятта еш очрый торган гидратлар арасында түгел, ләкин аның термодинамик үзлекләре түбән температурада куллану өчен кызыклы 48,49.Синтез өчен бакыр сульфат CAS-Nr.7758-99-8 99% (Сигма Алдрич, Сент-Луис, МО, АКШ) кулланылды.
Магний хлорид (MgCl2) - гидратланган тозларның берсе, күптән түгел җылылык энергиясен саклау өлкәсендә күбрәк игътибарга лаек.Тикшеренүләр өчен магний хлорид гексаидрат CAS-Nr.7791-18-6 саф фармацевтик класс (Applichem GmbH., Дармштадт, Германия) кулланылды.
Aboveгарыда әйтелгәнчә, охшаш кулланмалардагы уңай нәтиҗәләр аркасында гидроксиетил целлюлозасы сайланган.Безнең синтезда кулланылган материал CAS-Nr 9004-62-0 гидроксиетил целлюлозасы (Сигма Алдрич, Сент-Луис, МО, АКШ).
Металл җепселләр кысылу һәм синтеринг белән бәйләнгән кыска чыбыклардан ясала, эретүне чыгару (CME) дип аталган процесс 52.Димәк, аларның җылылык үткәрүчәнлеге җитештерүдә кулланылган металлларның күпчелек үткәрүчәнлегенә һәм соңгы структураның күзәнәклегенә генә түгел, җепләр арасындагы бәйләнешнең сыйфаты белән дә бәйле.Ersепселләр изотроп түгел һәм җитештерү вакытында билгеле бер юнәлештә таратыла, бу җылылык үткәрүчәнлеген аркылы юнәлештә күпкә түбәнрәк итә.
Су сеңдерү үзлекләре вакуум пакетында (Netzsch TG 209 F1 Libra) бер үк вакытта термогравиметрик анализ (TGA) / дифференциаль термогравиметрик анализ (DTG) ярдәмендә тикшерелде.Mлчәүләр азотлы атмосферада 10 мл / мин агым тизлегендә һәм алюминий оксиды крестикларында 25-150 ° C температура диапазонында үткәрелде.Heatingылыту темплары 1 ° C / мин, үрнәк авырлыгы 10дан 20 мгга кадәр, резолюциясе 0,1 μг иде.Бу эштә шуны әйтергә кирәк: берәмлек өслегендә масса аермасы зур билгесезлеккә ия.TGA-DTG кулланылган үрнәкләр бик кечкенә һәм тәртипсез киселгән, бу аларның өлкәләрен билгеләү дөрес түгел.Бу кыйммәтләр зур тайпылышларны исәпкә алса, зуррак мәйданга экстролаполяцияләнергә мөмкин.
Брюкер Вертекс 80 v FTIR спектрометрында (Bruker Optik GmbH, Лейпциг, Германия) ATR платина аксессуары (Bruker Optik GmbH, Германия) белән тулыландырылган тулы чагылдыру Фурье трансформацион инфракызыл (ATR-FTIR) спектры алынган.Чиста коры бриллиант кристаллары спектры эксперименталь үлчәүләр фонын кулланганчы, вакуумда турыдан-туры үлчәнде.Samрнәкләр вакуумда 2 см-1 спектр резолюциясе һәм уртача 32 сканер ярдәмендә үлчәнделәр. Дулкын саны 8000 - 500 см-1.Спектраль анализ OPUS программасы ярдәмендә башкарылды.
SEM анализы 2 һәм 5 кВ көчәнешләрне тизләтүдә Zeiss-тан DSM 982 Егетләр ярдәмендә башкарылды.Энергия дисперсив рентген спектроскопиясе (EDX) Термо Фишер системасы 7 ярдәмендә Пельтиер суытылган кремний дрифт детекторы (SSD) ярдәмендә башкарылды.
Металл тәлинкәләрне әзерләү 53-нче тасвирланган процедура буенча алып барылды. Беренчедән, тәлинкәне 50% күкерт кислотасына чумыгыз.15 минут.Аннары алар 1 М натрий гидроксид эремәсенә 10 секундка кертелде.Аннары үрнәкләр күп күләмдә дистилляцияләнгән су белән юылды, аннары дистилляцияләнгән суга 30 минут чумылды.Беренчел эшкәртүдән соң, үрнәкләр 3% туендырылган эремәгә баттылар.HEC һәм максатлы тоз.Ниһаять, аларны чыгарып, 60 ° C ка киптерегез.
Анодизация ысулы пассив металлдагы табигый оксид катламын көчәйтә һәм ныгыта.Алюминий панельләр каты хәлдә күкерт кислотасы белән анодланганнар, аннары кайнар су белән мөһерләнгәннәр.Анодизация 1 мол / л NaOH (600 с) белән башлангыч эфирга иярде, аннары 1 мол / л HNO3 (60 с) нейтральләштерү.Электролит эремәсе - 2,3 M H2SO4, 0.01 M Al2 (SO4) 3, һәм 1 M MgSO4 + 7H2O катнашмасы.Анодизация (40 ± 1) ° C, 30 мА / см2 1200 секунд эчендә башкарылды.Мөһерләү процессы материалларда сурәтләнгәнчә төрле диңгез эремәләрендә башкарылды (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2).Анда 1800 секунд кайнатыла.
Композитлар җитештерүнең өч төрле ысулы тикшерелде: ябыштыргыч каплау, туры реакция һәм өслекне эшкәртү.Trainingәр укыту ысулының өстенлекләре һәм кимчелекләре системалы рәвештә анализлана һәм тикшерелә.Нәтиҗәне бәяләү өчен туры күзәтү, наноимиграция, химик / элемент анализы кулланылды.
Анодизация тоз гидратларының ябышуын арттыру өчен конверсия өслеген эшкәртү ысулы итеп сайланган.Бу өслекне эшкәртү алюминийның (алумина) күзәнәк структурасын турыдан-туры алюминий өслегендә барлыкка китерә.Традицион рәвештә, бу ысул ике этаптан тора: беренче этап алюминий оксидының күзәнәк структурасын барлыкка китерә, икенче этап алюминий гидроксид каплавын ясый.Түбәндә газ фазасына керүне тыймыйча тозны блоклауның ике ысулы бар.Беренчесе бал кортлары системасыннан тора, беренче адымда алынган кечкенә алюминий оксиды (Al2O3) торбалар, адсорбент кристалларын тоту һәм металл өслекләргә ябышуын арттыру.Нәтиҗә ясалган бал кортларының диаметры якынча 50 нм, озынлыгы 200 нм (1а рәсем).Алда әйтелгәнчә, бу куышлыклар гадәттә икенче этапта Al2O (OH) 2 боехмит катламы белән ябыла, алумина трубасын кайнату процессы ярдәмендә.Икенче ысулда, бу мөһерләү процессы үзгәртелә, тоз кристаллары бертөрле капланган бохмит катламында (Al2O (OH)), бу очракта мөһерләү өчен кулланылмый.Икенче этап тиешле тозның туендырылган эремәсендә башкарыла.Тасвирланган үрнәкләр 50-100 нм диапазонында зурлыкларга ия һәм чәчелгән тамчыларга охшаган (1б рәсем).Мөһерләү процессы нәтиҗәсендә алынган өслек контакт өлкәсе белән ачыкланган киңлек структурасына ия.Бу өслек үрнәге, аларның күп конфигурацияләре белән бергә, тоз кристалларын йөртү һәм тоту өчен идеаль.Тасвирланган ике структура да чыннан да күзәнәк булып күренәләр һәм вак куышлыклары бар, алар тоз гидратларын саклап калу өчен һәм парларны тозга сеңдерү өчен яраклы булып күренәләр.Ләкин, EDX ярдәмендә бу өслекләргә элементаль анализ, бохмит өслегендә магний һәм күкерт күләмен ачыклый ала, алар алумина өслегендә табылмый.
Ampleрнәкнең ATR-FTIR элементның магний сульфаты булуын раслады (рәсемне кара 2б).Спектрда 610–680 һәм 1080–1130 см - 1 сульфат ионның иң югары нокталары һәм 1600–1700 см - 1 һәм 3200–3800 см - 1 характерлы такталар суы күрсәтелә (2а рәсем, с).).Магний ионнары булу спектрны үзгәртми диярлек.
а) Бохмит белән капланган MgSO4 алюминий тәлинкәнең EDX, б) ATR-FTIR спектры һәм MgSO4 каплаулары, в) саф MgSO4 спектры ATR-FTIR спектры.
Адсорбция эффективлыгын саклау TGA тарафыннан расланды.Инҗирдә.3б якынча дезорпциянең иң югары ноктасын күрсәтә.60 ° C.Бу биек саф тозның TGAда күзәтелгән ике биек температурасына туры килми (3а рәсем).Адсорбция - дезорпция циклының кабатлануы бәяләнде, һәм үрнәкләрне дымлы атмосферага урнаштырганнан соң шул ук сызык күзәтелде (3с рәсем).Дезорпциянең икенче этабында күзәтелгән аермалар агып торган атмосферада сусызлану нәтиҗәсе булырга мөмкин, чөнки бу еш тулы булмаган сусызлануга китерә.Бу кыйммәтләр беренче сугаруда якынча 17,9 г / м2, икенче суда 10,3 г / м2 туры килә.
Боегмит һәм MgSO4 TGA анализын чагыштыру: Чиста MgSO4 (a), катнашма (б) һәм регидрациядән соң (с) TGA анализы.
Шул ук ысул кальций хлорид белән адсорбент белән башкарылды.Нәтиҗә 4 нче рәсемдә китерелгән. Theир өстен визуаль тикшерү металл ялтыравыкның кечкенә үзгәрешләрен ачыклады.Мех күренми.SEM өслектә тигез бүленгән кечкенә кристаллларның булуын раслады.Ләкин, TGA 150 ° C-тан түбән сусызлануны күрсәтмәде.Бу тозның өлеше TGA тарафыннан ачыклау өчен субстратның гомуми массасы белән чагыштырганда бик аз булуына бәйле булырга мөмкин.
Анодизация ысулы белән бакыр сульфат капламасын өстән эшкәртү нәтиҗәләре инҗирдә күрсәтелгән.5. Бу очракта CuSO4-ның Al оксиды структурасына кертелүе көтелмәгән.Киресенчә, иркен энәләр күзәтелә, чөнки алар гадәттә бакыр гидроксид Cu (OH) 2 өчен кулланыла, типик фиргавес буяулары белән кулланыла.
Анодизацияләнгән өслекне эшкәртү шулай ук ​​стронциум хлорид белән берлектә сынады.Нәтиҗә тигез булмаган яктырту күрсәтте (6а рәсемне кара).Тозның бөтен өслекне каплаганын ачыклау өчен, EDX анализы ясалды.Соры мәйдандагы нокта өчен сызык (6б рәсемендәге 1 пункт) аз стронтиум һәм күп алюминий күрсәтә.Бу үлчәнгән зонада стронциумның аз булуын күрсәтә, бу, үз чиратында, стронциум хлоридның түбән каплануын күрсәтә.Киресенчә, ак өлкәләрдә стронциум һәм аз алюминий бар (6б рәсемдә 2-6 пунктлар).Ак мәйданны EDX анализы караңгы нокталарны күрсәтә (6б рәсемдә 2 һәм 4 нокталар), хлор аз һәм күкерт югары.Бу стронциум сульфатның барлыкка килүен күрсәтергә мөмкин.Яктырак нокталар югары хлор күләмен һәм аз күкерт күләмен чагылдыралар (6б рәсемдә 3, 5, 6 пунктлар).Моны ак каплауның төп өлеше көтелгән стронциум хлоридтан тора дип аңлатырга мөмкин.Ampleрнәкнең TGA анализны саф стронциум хлоридның характеристик температурасында иң югары дәрәҗәдә аңлатуны раслады (6с рәсем).Аларның кечкенә кыйммәтен металл таягы массасы белән чагыштырганда тозның кечкенә өлеше белән акларга мөмкин.Экспериментларда билгеләнгән дезорпция массасы 150 ° C температурада адсорберның берәмлек мәйданына бирелгән 7,3 г / м2 күләменә туры килә.
Элоксаль эшкәртелгән цинк сульфат капламнары да сынадылар.Макроскопик яктан каплау бик нечкә һәм бертөрле катлам (7а рәсем).Ләкин, SEM буш урыннар белән аерылган кечкенә кристалллар белән капланган өслек мәйданын ачты (7б рәсем).Катлам һәм субстратның TGA саф тоз белән чагыштырылды (7 нче рәсем).Чиста тозның 59,1 ° C температурасында бер асимметрик чокы бар.Ябык алюминий 55,5 ° C һәм 61,3 ° C булган ике кечкенә биеклекне күрсәтте, бу цинк сульфат гидратының булуын күрсәтә.Экспериментта ачыкланган масса аермасы 150 ° C температурада 10,9 г / м2 туры килә.
Алдагы кушымтадагы кебек, гидроксиетил целлюлозасы сорбент каплауның ябышуын һәм тотрыклылыгын яхшырту өчен бәйләүче буларак кулланылган.Материаль яраклашу һәм adsorption эшенә эффект TGA тарафыннан бәяләнде.Анализ гомуми массага карата үткәрелә, ягъни үрнәктә каплау субстраты буларак кулланылган металл тәлинкә бар.Ябышу ISO2409 спецификациясендә билгеләнгән кроссовкалар тесты нигезендә сынап карала (спецификация калынлыгына һәм киңлегенә карап кисемтәләрне аера алмый).
Панельләрне кальций хлорид (CaCl2) белән каплау (8а рәсемне кара) тигез булмаган таратуга китерде, бу аркылы кисемтә сынау өчен кулланылган саф алюминий каплауда күзәтелмәде.Чиста CaCl2 нәтиҗәләре белән чагыштырганда, TGA (8б рәсем) түбән һәм 40 ° C түбән температураларга күчкән ике характерлы биеклекне күрсәтә.Космик тест объектив чагыштырырга мөмкинлек бирми, чөнки саф CaCl2 үрнәге (8с рәсемдә уң яктагы үрнәк) - иң зур кисәкчәләрне бетерә торган порошок явым-төшеме.HEC нәтиҗәләре канәгатьләнерлек ябышу белән бик нечкә һәм бертөрле каплау күрсәтте.Инҗирдә күрсәтелгән масса аермасы.8б 150 ° C температурада адсорберның берәмлек мәйданына 51,3 г / м2 туры килә.
Ябышу һәм бердәмлек ягыннан уңай нәтиҗәләр шулай ук ​​магний сульфаты (MgSO4) белән алынган (9 нчы рәсемне кара).Катламның дезорпция процессын анализлау якынча бер чокының булуын күрсәтте.60 ° C.Бу температура саф тозларның дегидрациясендә күренә торган төп дезорпция адымына туры килә, 44 ° C температурада тагын бер адымны күрсәтә.Бу гексаидраттан пентахидратка күчүгә туры килә һәм бәйләүчеләр белән каплау очракларында күзәтелми.Кисемчә тестлары чиста тоз кулланып ясалган капламалар белән чагыштырганда яхшырак таратуны һәм ябышуны күрсәтәләр.TGA-DTCда күзәтелгән масса аермасы 150 ° C температурада адсорберның берәмлек мәйданына 18,4 г / м2 туры килә.
Surfaceир өстендәге тәртип бозулар аркасында, стронциум хлорид (SrCl2) канатларда тигез булмаган каплауга ия (10а рәсем).Шулай да, трансформацион тест нәтиҗәләре сизелерлек яхшыртылган ябышу белән бердәм бүленүне күрсәтте (10с рәсем).TGA анализы авырлыкта бик кечкенә аерманы күрсәтте, бу металл субстрат белән чагыштырганда тозның аз булуы белән булырга тиеш.Ләкин, кәкре адымнар сусызлану процессының булуын күрсәтәләр, гәрчә чиста тозны характерлаганда алынган температура белән бәйле.110 ° C һәм 70,2 ° C иң югары рәсемнәр.Чиста тозны анализлаганда 10б та табылды.Ләкин, 50 ° C саф тозда күзәтелгән төп дегидрация адымы бәйләүче ярдәмендә кәкреләрдә чагылмады.Киресенчә, бәйләүче катнашма чиста тоз өчен үлчәнмәгән 20,2 ° C һәм 94,1 ° C дәрәҗәсендә ике биеклекне күрсәтте (10б рәсем).150 ° C температурада күзәтелгән масса аермасы адсорберның берәмлек мәйданына 7,2 г / м2 туры килә.
HEC һәм цинк сульфаты (ZnSO4) кушылуы кабул ителгән нәтиҗәләр бирмәде (11 нче рәсем).Ябык металлның TGA анализы бернинди дегидрация процессын ачмады.Катламның бүленеше һәм ябышуы яхшырган булса да, аның характеристикалары оптимальдән ерак.
Нечкә һәм бертөрле катлам белән металл җепселләрне каплауның иң гади ысулы - дымлы импреграция (12а рәсем), бу максатлы тоз әзерләү һәм металл җепселләрне су эремәсе белән импреграцияләү.
Дым импреграциясенә әзерләнгәндә ике төп проблема очрый.Бер яктан, тозлы эремәнең өслек киеренкелеге сыеклыкның күзәнәк структурасына дөрес кертелүенә комачаулый.Тышкы өслектә кристаллизация (12d рәсем) һәм структура эчендә капланган һава күбекләре (12с рәсем) өслекнең киеренкелеген киметеп һәм үрнәкне дистилляцияләнгән су белән алдан сөртеп кенә киметергә мөмкин.Эчтәге һаваны эвакуацияләү яки структурада чишелеш агымын булдыру белән үрнәктә мәҗбүри таркату - структураны тулысынча тутыруны тәэмин итүнең башка эффектив ысуллары.
Әзерлек вакытында очраткан икенче проблема - фильмны тоз өлешеннән чыгару (12 нче рәсемне кара).Бу күренеш эретү өслегендә коры каплау формалашуы белән характерлана, ул конвектив стимуллаштырылган киптерүне туктата һәм диффузия стимуллаштырылган процессын башлый.Икенче механизм беренчесенә караганда күпкә әкренрәк.Нәтиҗәдә, коры вакыт өчен югары температура кирәк, бу үрнәк эчендә күбекләр барлыкка килү куркынычын арттыра.Бу проблема концентрация үзгәрүенә (парга әйләнүгә) түгел, ә температураның үзгәрүенә нигезләнеп кристалллашуның альтернатив ысулын кертеп чишелә (13 нче рәсемдә MgSO4 белән булган кебек).
MgSO4 ярдәмендә каты һәм сыек фазаларны суыту һәм аеру вакытында кристаллизация процессының схематик чагылышы.
Бу ысул ярдәмендә туендырылган тоз эремәләрен бүлмә температурасында (HT) әзерләргә мөмкин.Беренче очракта кристаллизация бүлмә температурасыннан түбән температураны төшереп мәҗбүр ителде.Икенче очракта, үрнәк бүлмә температурасына (РТ) суытылганда кристалллашу булды.Нәтиҗә кристалллар (В) һәм эретелгән (А) катнашмасы, аның сыек өлеше кысылган һава белән чыгарыла.Бу алым бу гидратларда пленка формалашудан гына калмый, башка композитлар әзерләү өчен кирәк булган вакытны да кыскарта.Ләкин, сыеклыкны кысылган һава белән чыгару тозның өстәмә кристалллашуына китерә, нәтиҗәдә калынрак каплау барлыкка килә.
Металл өслекләрен каплау өчен кулланыла торган тагын бер ысул химик реакцияләр аша максатлы тоз җитештерүне үз эченә ала.Алдагы тикшеренүләрдә хәбәр ителгәнчә, металл өслекләрендәге кислоталарның реакциясе белән капланган җылылык алмаштыргычларның берничә өстенлеге бар.Бу ысулны җепселләргә куллану реакция вакытында газлар барлыкка килү аркасында бик начар нәтиҗәләргә китерде.Водород газ пычракларының басымы зонаның эчендә корыла һәм продукт чыгарылганда үзгәрә (14а рәсем).
Катламның калынлыгын һәм таралышын яхшырак контрольдә тоту өчен химик реакция ярдәмендә каплау үзгәртелде.Бу ысул үрнәк аша кислота томан агымын үз эченә ала (14б рәсем).Бу субстрат металл белән реакция ярдәмендә бердәм каплауга китерер дип көтелә.Нәтиҗә канәгатьләнерлек иде, ләкин процесс бик әкрен ысул булып саналды (14 нче рәсем).Кыска реакция вакытын локальләштерелгән җылыту ярдәмендә ирешеп була.
Aboveгарыдагы ысулларның кимчелекләрен җиңәр өчен, ябыштыргыч куллануга нигезләнгән каплау ысулы өйрәнелде.HEC алдагы бүлектә күрсәтелгән нәтиҗәләргә нигезләнеп сайланган.Барлык үрнәкләр дә 3% втта әзерләнгән.Бәйләүче тоз белән кушылган.Ersепселләр кабыргалар белән бер үк процедура буенча эшләнде, ягъни 50% волга батты.15 минут эчендә.күкерт кислотасы, аннары натрий гидроксидына 20 секунд чумган, дистилляцияләнгән суда юылган һәм ахыр чиктә дистилляцияләнгән суга 30 минут чумган.Бу очракта импреграция алдыннан өстәмә адым өстәлде.Ampleрнәкне кыска эремчек тоз эремәсенә чумыгыз һәм якынча 60 ° C ка киптерегез.Бу процесс металл өслеген үзгәртү өчен эшләнгән, соңгы этапта каплауны таратуны яхшырта торган нуклеяция мәйданнарын булдырган.Ibепсел структурасының бер ягы бар, анда филаментлар нечкә һәм тыгыз итеп тутырылган, һәм филаментлар калынрак һәм азрак таралган каршы ягы бар.Бу 52 җитештерү процессы нәтиҗәсе.
Кальций хлорид (CaCl2) нәтиҗәләре йомгак ясала һәм 1 нче таблицада рәсемнәр белән күрсәтелә.Evenир өстендә күренми торган кристалллары булмаган бу полосалар металл чагылышны киметтеләр, бу бетү үзгәрүен күрсәтте.Ләкин, үрнәкләр CaCl2 һәм HEC су катнашмасы белән импреграцияләнде һәм якынча 60 ° C температурада киптерелгәннән соң, капламалар структуралар киселешендә тупланды.Бу эремәнең өслек киеренкелеге аркасында килеп чыккан эффект.Суганнан соң, сыеклык өслек киеренкелеге аркасында үрнәк эчендә кала.Нигездә ул структуралар киселешендә була.Specрнәкнең иң яхшы ягында тоз белән тутырылган берничә тишек бар.Катлам капланганнан соң 0,06 г / см3 артты.
Магний сульфаты (MgSO4) белән каплау берәмлек күләменә күбрәк тоз китерде (таблица 2).Бу очракта үлчәнгән арту 0,09 г / см3.Орлык процессы киң үрнәк алуга китерде.Каплау процессыннан соң, тоз үрнәкнең нечкә ягының зур урыннарын блоклый.Моннан тыш, матның кайбер өлкәләре блокланган, ләкин кайбер күзәнәкләр саклана.Бу очракта тоз формалашуы структуралар киселешендә җиңел күзәтелә, бу каплау процессының, нигездә, сыеклыкның өслек киеренкелеге аркасында булуын раслый, һәм тоз белән металл субстратның үзара тәэсире түгел.
Стронциум хлорид (SrCl2) һәм HEC кушылу нәтиҗәләре алдагы мисалларга охшаш сыйфатларны күрсәттеләр (таблица 3).Бу очракта, үрнәкнең нечкә ягы тулысынча диярлек капланган.Samрнәктән пар чыгару нәтиҗәсендә кипкән вакытта барлыкка килгән аерым күзәнәкләр генә күренә.Мат ягында күзәтелгән үрнәк алдагы очракка бик охшаган, мәйдан тоз белән блокланган һәм җепселләр тулысынча капланмаган.
Ibепсел структурасының җылылык алмаштыргычның җылылык эшенә уңай тәэсирен бәяләү өчен, капланган җепселле структураның эффектив җылылык үткәрүчәнлеге билгеләнде һәм саф каплау материалы белән чагыштырылды.Rылылык үткәрүчәнлеге ASTM D 5470-2017 буенча 15а рәсемдә күрсәтелгән яссы панель җайланмасы ярдәмендә билгеле җылылык үткәрүчәнлеге булган белешмә материал кулланып үлчәнде.Башка вакытлыча үлчәү ысуллары белән чагыштырганда, бу принцип хәзерге өйрәнүдә кулланылган күзәнәк материаллар өчен отышлы, чөнки үлчәүләр тотрыклы һәм җитәрлек үрнәк күләме белән башкарыла (база мәйданы 30 × 30 мм2, биеклеге якынча 15 мм).Анисотроп җылылык үткәрүчәнлегенең эффектын бәяләү өчен, чиста каплау материалы (белешмәлек) һәм капланган җепсел структурасы җепсел юнәлешендә һәм перпендикуляр җепсел юнәлешендә үлчәү өчен әзерләнде.Specрнәкләр өслектә тупас булган (P320 грит), үрнәк әзерләү аркасында өслек тупаслыгының эффектын киметү өчен, бу үрнәк эчендә структураны чагылдырмый.