Nature.com پر جانے کا شکریہ۔آپ جس براؤزر کا ورژن استعمال کر رہے ہیں اسے محدود CSS سپورٹ حاصل ہے۔بہترین تجربے کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ ایک اپ ڈیٹ شدہ براؤزر استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو غیر فعال کریں)۔اس دوران، مسلسل تعاون کو یقینی بنانے کے لیے، ہم سائٹ کو بغیر اسٹائل اور جاوا اسکرپٹ کے رینڈر کریں گے۔
جذب ریفریجریشن سسٹمز اور ہیٹ پمپس کا مارکیٹ شیئر روایتی کمپریسر سسٹم کے مقابلے میں اب بھی نسبتاً چھوٹا ہے۔سستی حرارت (مہنگے برقی کام کے بجائے) استعمال کرنے کے بڑے فائدے کے باوجود، جذب کرنے کے اصولوں پر مبنی نظاموں کا نفاذ ابھی بھی چند مخصوص ایپلی کیشنز تک محدود ہے۔بنیادی نقصان جس کو ختم کرنے کی ضرورت ہے وہ ہے کم تھرمل چالکتا اور جذب کرنے والے کی کم استحکام کی وجہ سے مخصوص طاقت میں کمی۔موجودہ جدید ترین کمرشل جذب کرنے والے ریفریجریشن سسٹمز پلیٹ ہیٹ ایکسچینجرز پر مبنی اشتہارات پر مبنی ہیں جو کولنگ کی صلاحیت کو بہتر بنانے کے لیے لیپت ہیں۔نتائج اچھی طرح سے معلوم ہیں کہ کوٹنگ کی موٹائی میں کمی سے بڑے پیمانے پر منتقلی کی رکاوٹ میں کمی واقع ہوتی ہے، اور کنڈکٹیو ڈھانچے کے حجم کے تناسب سے سطح کے رقبے میں اضافہ کارکردگی پر سمجھوتہ کیے بغیر طاقت میں اضافہ کرتا ہے۔اس کام میں استعمال ہونے والے دھاتی ریشے 2500–50,000 m2/m3 کی حد میں سطح کا ایک مخصوص رقبہ فراہم کر سکتے ہیں۔دھاتی سطحوں پر نمک کے ہائیڈریٹس کی انتہائی پتلی لیکن مستحکم کوٹنگز حاصل کرنے کے تین طریقے، بشمول دھاتی ریشے، کوٹنگز کی تیاری کے لیے پہلی بار ہائی پاور ڈینسٹی ہیٹ ایکسچینجر کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ایلومینیم انوڈائزنگ پر مبنی سطح کے علاج کو کوٹنگ اور سبسٹریٹ کے درمیان مضبوط بانڈ بنانے کے لیے منتخب کیا جاتا ہے۔اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپی کا استعمال کرتے ہوئے نتیجے کی سطح کے مائکرو اسٹرکچر کا تجزیہ کیا گیا۔پرکھ میں مطلوبہ پرجاتیوں کی موجودگی کو جانچنے کے لیے کم شدہ کل ریفلیکشن فوئیر ٹرانسفارم انفراریڈ سپیکٹروسکوپی اور توانائی کے منتشر ایکس رے سپیکٹروسکوپی کا استعمال کیا گیا۔ان کی ہائیڈریٹس بنانے کی صلاحیت کی تصدیق مشترکہ تھرموگراویمیٹرک تجزیہ (TGA)/فرق تھرموگراومیٹریک تجزیہ (DTG) سے ہوئی۔MgSO4 کوٹنگ میں 0.07 g (پانی)/g (کمپوزٹ) سے زیادہ خراب معیار پایا گیا، جو تقریباً 60 °C پر پانی کی کمی کی علامات ظاہر کرتا ہے اور ری ہائیڈریشن کے بعد دوبارہ پیدا کیا جا سکتا ہے۔SrCl2 اور ZnSO4 کے ساتھ بھی 100 ° C سے کم 0.02 g/g کے بڑے فرق کے ساتھ مثبت نتائج حاصل کیے گئے۔کوٹنگ کے استحکام اور چپکنے کو بڑھانے کے لیے ہائیڈروکسیتھیل سیلولوز کو ایک اضافی کے طور پر منتخب کیا گیا تھا۔مصنوعات کی جذب کرنے والی خصوصیات کی جانچ بیک وقت TGA-DTG کے ذریعے کی گئی تھی اور ان کے آسنجن کو ISO2409 میں بیان کردہ ٹیسٹوں کی بنیاد پر ایک طریقہ سے خصوصیت دی گئی تھی۔100 ° C سے کم درجہ حرارت پر تقریباً 0.1 g/g کے وزن کے فرق کے ساتھ جذب کرنے کی صلاحیت کو برقرار رکھتے ہوئے CaCl2 کوٹنگ کی مستقل مزاجی اور چپکنے میں نمایاں بہتری آئی ہے۔اس کے علاوہ، MgSO4 ہائیڈریٹس بنانے کی صلاحیت کو برقرار رکھتا ہے، جو 100 °C سے کم درجہ حرارت پر 0.04 g/g سے زیادہ کا فرق ظاہر کرتا ہے۔آخر میں، لیپت دھاتی ریشوں کی جانچ پڑتال کی جاتی ہے.نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ Al2(SO4)3 کے ساتھ لیپت فائبر ڈھانچے کی موثر تھرمل چالکتا خالص Al2(SO4)3 کے حجم کے مقابلے میں 4.7 گنا زیادہ ہو سکتی ہے۔مطالعہ شدہ کوٹنگز کی کوٹنگ کو بصری طور پر جانچا گیا، اور کراس سیکشنز کی مائکروسکوپک امیج کا استعمال کرتے ہوئے اندرونی ساخت کا جائزہ لیا گیا۔تقریباً 50 µm کی موٹائی کے ساتھ Al2(SO4)3 کی کوٹنگ حاصل کی گئی تھی، لیکن زیادہ یکساں تقسیم حاصل کرنے کے لیے مجموعی عمل کو بہتر بنایا جانا چاہیے۔
جذب کرنے والے نظاموں نے پچھلی چند دہائیوں میں بہت زیادہ توجہ حاصل کی ہے کیونکہ وہ روایتی کمپریشن ہیٹ پمپس یا ریفریجریشن سسٹم کا ماحول دوست متبادل فراہم کرتے ہیں۔آرام کے بڑھتے ہوئے معیارات اور عالمی اوسط درجہ حرارت کے ساتھ، جذب کرنے کے نظام مستقبل قریب میں جیواشم ایندھن پر انحصار کم کر سکتے ہیں۔اس کے علاوہ، جذب ریفریجریشن یا ہیٹ پمپس میں کسی بھی بہتری کو تھرمل انرجی سٹوریج میں منتقل کیا جا سکتا ہے، جو بنیادی توانائی کے موثر استعمال کی صلاحیت میں اضافی اضافے کی نمائندگی کرتا ہے۔جذب ہیٹ پمپس اور ریفریجریشن سسٹم کا بنیادی فائدہ یہ ہے کہ وہ کم گرمی کے ساتھ کام کر سکتے ہیں۔یہ انہیں کم درجہ حرارت کے ذرائع جیسے شمسی توانائی یا فضلہ حرارت کے لیے موزوں بناتا ہے۔انرجی اسٹوریج ایپلی کیشنز کے لحاظ سے، جذب کو زیادہ توانائی کی کثافت اور کم توانائی کی کھپت کا فائدہ ہے جو کہ سمجھدار یا اویکت ہیٹ اسٹوریج کے مقابلے میں ہے۔
جذب حرارتی پمپ اور ریفریجریشن سسٹم اسی تھرموڈینامک سائیکل کی پیروی کرتے ہیں جیسا کہ ان کے بخارات کمپریشن کے ہم منصب ہیں۔بنیادی فرق adsorbers کے ساتھ کمپریسر کے اجزاء کی تبدیلی ہے۔یہ عنصر معتدل درجہ حرارت پر کم دباؤ والے ریفریجرینٹ بخارات کو جذب کرنے کے قابل ہے، مائع ٹھنڈا ہونے پر بھی زیادہ ریفریجرینٹ بخارات بن جاتا ہے۔ادسورپشن (exotherm) کے enthalpy کو خارج کرنے کے لیے adsorber کی مستقل ٹھنڈک کو یقینی بنانا ضروری ہے۔ایڈزوربر اعلی درجہ حرارت پر دوبارہ پیدا ہوتا ہے، جس کی وجہ سے ریفریجرینٹ بخارات ختم ہو جاتے ہیں۔حرارت کو ڈیسورپشن (اینڈوتھرمک) کی اینتھالپی فراہم کرنا جاری رکھنا چاہئے۔چونکہ جذب کے عمل درجہ حرارت کی تبدیلیوں کی طرف سے خصوصیات ہیں، اعلی طاقت کی کثافت اعلی تھرمل چالکتا کی ضرورت ہوتی ہے.تاہم، زیادہ تر ایپلی کیشنز میں کم تھرمل چالکتا اب تک کا بنیادی نقصان ہے۔
چالکتا کا بنیادی مسئلہ نقل و حمل کے راستے کو برقرار رکھتے ہوئے اس کی اوسط قدر میں اضافہ کرنا ہے جو جذب/ڈیسورپشن بخارات کا بہاؤ فراہم کرتا ہے۔اسے حاصل کرنے کے لیے عام طور پر دو طریقے استعمال کیے جاتے ہیں: جامع ہیٹ ایکسچینجرز اور لیپت ہیٹ ایکسچینجرز۔سب سے زیادہ مقبول اور کامیاب مرکب مواد وہ ہیں جو کاربن پر مبنی اضافی اشیاء استعمال کرتے ہیں، یعنی توسیع شدہ گریفائٹ، فعال کاربن، یا کاربن فائبر۔Oliveira et al.کیلشیم کلورائڈ کے ساتھ 2 رنگدار توسیع شدہ گریفائٹ پاؤڈر 306 W/kg تک کی مخصوص ٹھنڈک صلاحیت (SCP) اور 0.46 تک کی کارکردگی کا عدد (COP) بنانے کے لیے۔Zajaczkowski et al.3 نے توسیع شدہ گریفائٹ، کاربن فائبر اور کیلشیم کلورائیڈ کا مجموعہ تجویز کیا جس کی کل چالکتا 15 W/mK ہے۔جیان ایٹ ال4 نے سلفیورک ایسڈ کے ساتھ ٹیسٹ شدہ مرکبات کو دو مراحل کے ادسورپشن کولنگ سائیکل میں سبسٹریٹ کے طور پر پھیلا ہوا قدرتی گریفائٹ (ENG-TSA) استعمال کیا۔ماڈل نے 0.215 سے 0.285 تک COP اور 161.4 سے 260.74 W/kg تک SCP کی پیش گوئی کی۔
اب تک کا سب سے قابل عمل حل لیپت ہیٹ ایکسچینجر ہے۔ان ہیٹ ایکسچینجرز کے کوٹنگ میکانزم کو دو قسموں میں تقسیم کیا جاسکتا ہے: براہ راست ترکیب اور چپکنے والی۔سب سے کامیاب طریقہ براہ راست ترکیب ہے، جس میں مناسب ریجنٹس سے ہیٹ ایکسچینجرز کی سطح پر براہ راست جذب کرنے والے مواد کی تشکیل شامل ہے۔Sotech5 نے Fahrenheit GmbH کی طرف سے تیار کردہ کولرز کی ایک سیریز میں استعمال کے لیے لیپت زیولائٹ کی ترکیب کا طریقہ پیٹنٹ کیا ہے۔Schnabel et al6 نے سٹینلیس سٹیل پر لیپت دو زیولائٹس کی کارکردگی کا تجربہ کیا۔تاہم، یہ طریقہ صرف مخصوص adsorbents کے ساتھ کام کرتا ہے، جو چپکنے والی کوٹنگ کو ایک دلچسپ متبادل بناتا ہے۔بائنڈر غیر فعال مادے ہیں جو شربتی چپکنے اور/یا بڑے پیمانے پر منتقلی کو سپورٹ کرنے کے لیے منتخب کیے جاتے ہیں، لیکن جذب یا چالکتا بڑھانے میں کوئی کردار ادا نہیں کرتے۔فرینی وغیرہ۔AQSOA-Z02 zeolite کے ساتھ 7 لیپت ایلومینیم ہیٹ ایکسچینجرز مٹی پر مبنی بائنڈر کے ساتھ مستحکم ہوئے۔Calabrese et al.8 نے پولیمرک بائنڈر کے ساتھ زیولائٹ کوٹنگز کی تیاری کا مطالعہ کیا۔Ammann et al.9 نے پولی وینیل الکحل کے مقناطیسی مرکب سے غیر محفوظ زیولائٹ کوٹنگز تیار کرنے کا طریقہ تجویز کیا۔ایلومینا (ایلومینا) کو ایڈسربر میں بائنڈر 10 کے طور پر بھی استعمال کیا جاتا ہے۔ہمارے علم کے مطابق، سیلولوز اور ہائیڈروکسیتھائل سیلولوز صرف جسمانی جذب 11,12 کے ساتھ استعمال ہوتے ہیں۔بعض اوقات گوند کو پینٹ کے لیے استعمال نہیں کیا جاتا ہے، لیکن اسے خود ساختہ 13 بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ایک سے زیادہ نمک ہائیڈریٹس کے ساتھ الگنیٹ پولیمر میٹرکس کا مجموعہ لچکدار مرکب مالا کے ڈھانچے بناتا ہے جو خشک ہونے کے دوران رساو کو روکتا ہے اور کافی بڑے پیمانے پر منتقلی فراہم کرتا ہے۔15,16,17 مرکبات کی تیاری کے لیے bentonite اور attapulgite جیسی مٹی کو بائنڈر کے طور پر استعمال کیا گیا ہے۔ایتھیل سیلولوز کا استعمال کیلشیم کلورائیڈ 18 یا سوڈیم سلفائیڈ 19 کو مائیکرو کیپسولیٹ کرنے کے لیے کیا گیا ہے۔
غیر محفوظ دھاتی ساخت کے ساتھ مرکبات کو اضافی ہیٹ ایکسچینجرز اور لیپت ہیٹ ایکسچینجرز میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ان ڈھانچے کا فائدہ اعلی مخصوص سطح کا علاقہ ہے۔اس کے نتیجے میں جذب کرنے والے اور دھات کے درمیان ایک غیر فعال ماس کے اضافے کے بغیر رابطے کی ایک بڑی سطح بنتی ہے، جو ریفریجریشن سائیکل کی مجموعی کارکردگی کو کم کرتی ہے۔لینگ وغیرہ۔20 نے ایلومینیم ہنی کامب ڈھانچے کے ساتھ زیولائٹ ایڈسربر کی مجموعی چالکتا کو بہتر بنایا ہے۔Gillerminot et al.21 نے تانبے اور نکل جھاگ کے ساتھ NaX زیولائٹ تہوں کی تھرمل چالکتا کو بہتر بنایا۔اگرچہ مرکبات کو فیز چینج میٹریل (پی سی ایم) کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، لیکن لی ایٹ ال کے نتائج۔22 اور زاؤ وغیرہ۔23 کیمیسورپشن کے لیے بھی دلچسپی رکھتے ہیں۔انہوں نے توسیع شدہ گریفائٹ اور دھاتی جھاگ کی کارکردگی کا موازنہ کیا اور یہ نتیجہ اخذ کیا کہ مؤخر الذکر صرف اس صورت میں بہتر تھا جب سنکنرن کوئی مسئلہ نہ ہو۔Palomba et al.حال ہی میں دیگر دھاتی غیر محفوظ ڈھانچے24 کا موازنہ کیا ہے۔وان ڈیر پال وغیرہ۔جھاگوں میں سرایت شدہ دھاتی نمکیات کا مطالعہ کیا ہے 25۔تمام پچھلی مثالیں ذرات کے جذب کرنے والی گھنی تہوں کے مساوی ہیں۔دھاتی غیر محفوظ ڈھانچے عملی طور پر جذب کرنے والوں کو کوٹ کرنے کے لیے استعمال نہیں ہوتے ہیں، جو کہ زیادہ بہترین حل ہے۔زیولائٹس کے پابند ہونے کی ایک مثال Wittstadt et al میں مل سکتی ہے۔26 لیکن ان کی اعلی توانائی کی کثافت کے باوجود نمک کے ہائیڈریٹس کو باندھنے کی کوئی کوشش نہیں کی گئی 27۔
اس طرح، اس مضمون میں جذب کرنے والی کوٹنگز کی تیاری کے تین طریقوں کی کھوج کی جائے گی: (1) بائنڈر کوٹنگ، (2) براہ راست ردعمل، اور (3) سطح کا علاج۔ہائیڈروکسیتھیل سیلولوز اس کام میں انتخاب کا بائنڈر تھا جس کی وجہ پہلے کی اطلاع دی گئی استحکام اور اچھی کوٹنگ چپکنے والی جسمانی جذب کے ساتھ مل کر تھی۔یہ طریقہ ابتدائی طور پر فلیٹ کوٹنگز کے لیے چھان بین کی گئی تھی اور بعد میں اسے دھاتی فائبر ڈھانچے پر لاگو کیا گیا تھا۔اس سے پہلے، جذب کرنے والی کوٹنگز کی تشکیل کے ساتھ کیمیائی رد عمل کے امکان کا ایک ابتدائی تجزیہ رپورٹ کیا گیا تھا۔پچھلا تجربہ اب دھاتی فائبر ڈھانچے کی کوٹنگ میں منتقل کیا جا رہا ہے۔اس کام کے لیے منتخب کردہ سطح کا علاج ایلومینیم انوڈائزنگ پر مبنی ایک طریقہ ہے۔ایلومینیم انوڈائزنگ کو جمالیاتی مقاصد کے لیے دھاتی نمکیات کے ساتھ کامیابی کے ساتھ ملایا گیا ہے۔ان صورتوں میں، بہت مستحکم اور سنکنرن مزاحم کوٹنگز حاصل کی جا سکتی ہیں۔تاہم، وہ کسی جذب یا ڈیسورپشن کے عمل کو انجام نہیں دے سکتے ہیں۔یہ کاغذ اس نقطہ نظر کی ایک قسم پیش کرتا ہے جو اصل عمل کی چپکنے والی خصوصیات کا استعمال کرتے ہوئے بڑے پیمانے پر منتقل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ہمارے بہترین علم کے مطابق، یہاں بیان کردہ طریقوں میں سے کسی کا بھی پہلے مطالعہ نہیں کیا گیا ہے۔وہ ایک بہت ہی دلچسپ نئی ٹکنالوجی کی نمائندگی کرتے ہیں کیونکہ وہ ہائیڈریٹڈ جذب کرنے والی کوٹنگز کی تشکیل کی اجازت دیتے ہیں، جس کے اکثر مطالعہ کیے جانے والے جسمانی جذب کرنے والے اجزاء پر بہت سے فوائد ہوتے ہیں۔
ان تجربات کے لیے سبسٹریٹس کے طور پر استعمال ہونے والی مہر والی ایلومینیم پلیٹیں ALINVEST Břidličná، جمہوریہ چیک نے فراہم کی تھیں۔ان میں 98.11% ایلومینیم، 1.3622% آئرن، 0.3618% مینگنیج اور تانبا، میگنیشیم، سلکان، ٹائٹینیم، زنک، کرومیم اور نکل کے آثار پائے جاتے ہیں۔
مرکبات کی تیاری کے لیے چنے گئے مواد کا انتخاب ان کی تھرموڈینامک خصوصیات کے مطابق کیا جاتا ہے، یعنی پانی کی مقدار پر منحصر ہے جسے وہ 120 ° C سے کم درجہ حرارت پر جذب/ڈیسورب کر سکتے ہیں۔
میگنیشیم سلفیٹ (MgSO4) سب سے زیادہ دلچسپ اور زیر مطالعہ ہائیڈریٹڈ نمکیات میں سے ایک ہے 30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41۔تھرموڈینامک خصوصیات کو منظم طریقے سے ماپا گیا ہے اور جذب ریفریجریشن، ہیٹ پمپ اور توانائی ذخیرہ کرنے کے شعبوں میں ایپلی کیشنز کے لیے موزوں پایا گیا ہے۔خشک میگنیشیم سلفیٹ CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany) استعمال کیا گیا تھا۔
کیلشیم کلورائیڈ (CaCl2) (H319) ایک اور اچھی طرح سے مطالعہ شدہ نمک ہے کیونکہ اس کے ہائیڈریٹ میں دلچسپ تھرموڈینامک خصوصیات ہیں41,42,43,44۔کیلشیم کلورائیڈ ہیکساہائیڈریٹ CAS-No7774-34-7 97% استعمال شدہ (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany)
زنک سلفیٹ (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) اور اس کے ہائیڈریٹس میں تھرموڈینامک خصوصیات ہیں جو کم درجہ حرارت جذب کرنے کے عمل کے لیے موزوں ہیں 45,46۔زنک سلفیٹ ہیپٹاہائیڈریٹ CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany) استعمال کیا گیا تھا۔
Strontium chloride (SrCl2) (H318) میں بھی دلچسپ تھرموڈینامک خصوصیات ہیں 4,45,47 حالانکہ یہ اکثر جذب حرارت پمپ یا توانائی ذخیرہ کرنے کی تحقیق میں امونیا کے ساتھ ملایا جاتا ہے۔Strontium chloride hexahydrate CAS-Nr.10.476-85-4 99.0–102.0% (Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, USA) ترکیب کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔
کاپر سلفیٹ (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) پیشہ ورانہ لٹریچر میں کثرت سے پائے جانے والے ہائیڈریٹس میں شامل نہیں ہے، حالانکہ اس کی تھرموڈینامک خصوصیات کم درجہ حرارت کے اطلاق کے لیے دلچسپی رکھتی ہیں 48,49۔کاپر سلفیٹ CAS-Nr.7758-99-8 99% (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) ترکیب کے لیے استعمال کیا گیا۔
میگنیشیم کلورائیڈ (MgCl2) ہائیڈریٹڈ نمکیات میں سے ایک ہے جسے حال ہی میں تھرمل انرجی سٹوریج 50,51 کے میدان میں زیادہ توجہ ملی ہے۔میگنیشیم کلورائیڈ ہیکساہائیڈریٹ CAS-Nr.7791-18-6 خالص فارماسیوٹیکل گریڈ (Aplichem GmbH., Darmstadt, Germany) تجربات کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔
جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے، اسی طرح کی ایپلی کیشنز میں مثبت نتائج کی وجہ سے ہائیڈروکسیتھائل سیلولوز کا انتخاب کیا گیا تھا۔ہماری ترکیب میں استعمال ہونے والا مواد hydroxyethyl cellulose CAS-Nr 9004-62-0 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) ہے۔
دھاتی ریشے چھوٹے تاروں سے بنائے جاتے ہیں جو کمپریشن اور سنٹرنگ کے ذریعے آپس میں جڑے ہوتے ہیں، یہ عمل کروسیبل میلٹ ایکسٹرکشن (CME)52 کے نام سے جانا جاتا ہے۔اس کا مطلب یہ ہے کہ ان کی تھرمل چالکتا نہ صرف تیاری میں استعمال ہونے والی دھاتوں کی بلک چالکتا اور حتمی ڈھانچے کی پورسٹی پر منحصر ہے، بلکہ دھاگوں کے درمیان بانڈز کے معیار پر بھی ہے۔ریشے آئسوٹروپک نہیں ہوتے ہیں اور پیداوار کے دوران ایک خاص سمت میں تقسیم ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے ٹرانسورس سمت میں تھرمل چالکتا بہت کم ہوتی ہے۔
ویکیوم پیکج (Netzsch TG 209 F1 Libra) میں بیک وقت تھرموگراویمیٹرک تجزیہ (TGA)/Differential thermogravimetric analysis (DTG) کا استعمال کرتے ہوئے پانی جذب کرنے کی خصوصیات کی چھان بین کی گئی۔پیمائش نائٹروجن کے بہتے ماحول میں 10 ملی لیٹر/منٹ کی بہاؤ کی شرح اور ایلومینیم آکسائیڈ کروسیبلز میں 25 سے 150 ° C تک درجہ حرارت کی حد میں کی گئی تھی۔حرارت کی شرح 1 °C/منٹ تھی، نمونے کا وزن 10 سے 20 ملی گرام تک مختلف تھا، ریزولوشن 0.1 μg تھا۔اس کام میں، یہ غور کیا جانا چاہئے کہ فی یونٹ سطح کے بڑے پیمانے پر فرق ایک بڑی غیر یقینی صورتحال ہے۔TGA-DTG میں استعمال ہونے والے نمونے بہت چھوٹے اور بے قاعدہ طور پر کاٹے جاتے ہیں، جس کی وجہ سے ان کے علاقے کا تعین غلط ہوتا ہے۔ان اقدار کو صرف ایک بڑے علاقے میں بڑھایا جا سکتا ہے اگر بڑے انحراف کو مدنظر رکھا جائے۔
ATR پلاٹینم ایکسسری (Bruker Optik GmbH، Germany) کا استعمال کرتے ہوئے Atenuated Total Reflecture Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) سپیکٹرا Bruker Vertex 80 v FTIR سپیکٹرومیٹر (Bruker Optik GmbH، Leipzig، Germany) پر حاصل کیا گیا تھا۔تجرباتی پیمائش کے لیے نمونوں کو پس منظر کے طور پر استعمال کرنے سے پہلے خالص خشک ہیرے کے کرسٹل کے سپیکٹرا کو براہ راست خلا میں ماپا گیا۔نمونے ویکیوم میں 2 سینٹی میٹر-1 کے سپیکٹرل ریزولوشن اور 32 سکینوں کی اوسط تعداد کا استعمال کرتے ہوئے ماپا گیا۔سپیکٹرل تجزیہ OPUS پروگرام کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا تھا۔
SEM تجزیہ 2 اور 5 kV کے تیز رفتار وولٹیج پر Zeiss سے DSM 982 Gemini کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا تھا۔انرجی ڈسپرسیو ایکس رے سپیکٹروسکوپی (EDX) کو تھرمو فشر سسٹم 7 کا استعمال کرتے ہوئے پیلٹیئر کولڈ سلکان ڈرفٹ ڈیٹیکٹر (SSD) کے ساتھ انجام دیا گیا۔
دھاتی پلیٹوں کی تیاری اسی طریقہ کار کے مطابق کی گئی جو 53 میں بیان کی گئی ہے۔ سب سے پہلے پلیٹ کو 50% سلفیورک ایسڈ میں ڈبو دیں۔15 منٹ.پھر انہیں تقریباً 10 سیکنڈ کے لیے 1 ایم سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ محلول میں متعارف کرایا گیا۔اس کے بعد نمونوں کو بڑی مقدار میں آست پانی سے دھویا گیا، اور پھر 30 منٹ تک آست پانی میں بھگو دیا گیا۔ابتدائی سطح کے علاج کے بعد، نمونوں کو 3 فیصد سیر شدہ محلول میں ڈبو دیا گیا۔HEC اور ہدف نمک۔آخر میں، انہیں باہر نکالیں اور 60 ° C پر خشک کریں۔
انوڈائزنگ کا طریقہ غیر فعال دھات پر قدرتی آکسائڈ کی تہہ کو بڑھاتا اور مضبوط کرتا ہے۔ایلومینیم کے پینلز کو سخت حالت میں سلفورک ایسڈ کے ساتھ اینوڈائز کیا گیا اور پھر گرم پانی میں بند کر دیا گیا۔انوڈائزنگ کے بعد 1 mol/l NaOH (600 s) کے ساتھ ابتدائی اینچنگ کی گئی جس کے بعد 1 mol/l HNO3 (60 s) میں نیوٹرلائزیشن کی گئی۔الیکٹرولائٹ محلول 2.3 M H2SO4، 0.01 M Al2(SO4)3، اور 1 M MgSO4 + 7H2O کا مرکب ہے۔انوڈائزنگ (40 ± 1) ° C، 30 mA/cm2 پر 1200 سیکنڈ کے لیے کی گئی۔سگ ماہی کا عمل مختلف نمکین حلوں میں کیا گیا جیسا کہ مواد میں بیان کیا گیا ہے (MgSO4، CaCl2، ZnSO4، SrCl2، CuSO4، MgCl2)۔نمونے کو اس میں 1800 سیکنڈ تک ابال لیا جاتا ہے۔
مرکبات تیار کرنے کے تین مختلف طریقوں کی چھان بین کی گئی ہے: چپکنے والی کوٹنگ، براہ راست ردعمل، اور سطح کا علاج۔ہر تربیتی طریقہ کار کے فوائد اور نقصانات کا منظم طریقے سے تجزیہ اور تبادلہ خیال کیا جاتا ہے۔نتائج کا جائزہ لینے کے لیے براہ راست مشاہدہ، نینو امیجنگ، اور کیمیائی/ عنصری تجزیہ استعمال کیا گیا۔
نمک کے ہائیڈریٹس کی آسنجن کو بڑھانے کے لیے انوڈائزنگ کو سطح کے تبادلوں کے علاج کے طریقہ کے طور پر منتخب کیا گیا تھا۔یہ سطح کا علاج براہ راست ایلومینیم کی سطح پر ایلومینا (ایلومینا) کا غیر محفوظ ڈھانچہ بناتا ہے۔روایتی طور پر، یہ طریقہ دو مراحل پر مشتمل ہوتا ہے: پہلا مرحلہ ایلومینیم آکسائیڈ کا غیر محفوظ ڈھانچہ بناتا ہے، اور دوسرا مرحلہ ایلومینیم ہائیڈرو آکسائیڈ کی کوٹنگ بناتا ہے جو سوراخوں کو بند کر دیتا ہے۔گیس کے مرحلے تک رسائی کو مسدود کیے بغیر نمک کو روکنے کے دو طریقے درج ذیل ہیں۔پہلا ایک شہد کے چھتے کے نظام پر مشتمل ہوتا ہے جس میں چھوٹے ایلومینیم آکسائیڈ (Al2O3) ٹیوبیں استعمال کی جاتی ہیں جو پہلے مرحلے میں جذب کرنے والے کرسٹل کو پکڑنے اور دھات کی سطحوں کے ساتھ چپکنے کے لیے حاصل کی جاتی ہیں۔نتیجے میں شہد کے چھتے کا قطر تقریباً 50 nm اور لمبائی 200 nm (تصویر 1a) ہے۔جیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا ہے، یہ گہا عام طور پر دوسرے مرحلے میں Al2O(OH)2 بوہیمائٹ کی ایک پتلی پرت کے ساتھ بند کردی جاتی ہے جو ایلومینا ٹیوب کے ابلنے کے عمل سے تعاون کرتی ہے۔دوسرے طریقہ میں، اس سگ ماہی کے عمل کو اس طرح تبدیل کیا جاتا ہے کہ نمک کے کرسٹل کو بوہمائٹ (Al2O(OH)) کی یکساں طور پر ڈھانپنے والی پرت میں قید کر لیا جاتا ہے، جو اس معاملے میں سیل کرنے کے لیے استعمال نہیں ہوتا ہے۔دوسرا مرحلہ متعلقہ نمک کے سیر شدہ حل میں کیا جاتا ہے۔بیان کردہ نمونوں کا سائز 50-100 nm کی حد میں ہے اور یہ چھڑکنے والے قطروں کی طرح نظر آتے ہیں (تصویر 1b)۔سگ ماہی کے عمل کے نتیجے میں حاصل ہونے والی سطح میں رابطے کے بڑھتے ہوئے علاقے کے ساتھ واضح مقامی ڈھانچہ ہے۔یہ سطح کا نمونہ، ان کی بہت سی بانڈنگ کنفیگریشنز کے ساتھ، نمک کے کرسٹل کو لے جانے اور رکھنے کے لیے مثالی ہے۔بیان کردہ دونوں ڈھانچے واقعی غیر محفوظ معلوم ہوتے ہیں اور ان میں چھوٹی چھوٹی گہایاں ہوتی ہیں جو نمک کے ہائیڈریٹس کو برقرار رکھنے اور ادسوربر کے آپریشن کے دوران نمک میں بخارات جذب کرنے کے لیے اچھی طرح سے موزوں معلوم ہوتی ہیں۔تاہم، EDX کا استعمال کرتے ہوئے ان سطحوں کا بنیادی تجزیہ بوہیمائٹ کی سطح پر میگنیشیم اور سلفر کی ٹریس مقدار کا پتہ لگا سکتا ہے، جو ایلومینا کی سطح کے معاملے میں نہیں پائے جاتے ہیں۔
نمونے کے ATR-FTIR نے تصدیق کی کہ عنصر میگنیشیم سلفیٹ تھا (شکل 2b دیکھیں)۔سپیکٹرم 610–680 اور 1080–1130 cm–1 پر خصوصیت والی سلفیٹ آئن کی چوٹیوں اور 1600–1700 cm–1 اور 3200–3800 cm–1 پر خصوصیت والی جالی پانی کی چوٹیوں کو دکھاتا ہے (تصویر 2a، c دیکھیں)۔)۔میگنیشیم آئنوں کی موجودگی تقریباً سپیکٹرم 54 کو تبدیل نہیں کرتی ہے۔
(a) بوہیمائٹ لیپت MgSO4 ایلومینیم پلیٹ کا EDX، (b) بوہیمائٹ اور MgSO4 کوٹنگز کا ATR-FTIR سپیکٹرا، (c) خالص MgSO4 کا ATR-FTIR سپیکٹرا۔
TGA کے ذریعہ جذب کی کارکردگی کو برقرار رکھنے کی تصدیق کی گئی۔انجیر پر۔3b تقریباً ڈیسورپشن چوٹی کو ظاہر کرتا ہے۔60°Cیہ چوٹی خالص نمک کے TGA میں مشاہدہ کردہ دو چوٹیوں کے درجہ حرارت سے مطابقت نہیں رکھتی ہے (تصویر 3a)۔ادسورپشن – ڈیسورپشن سائیکل کی ریپیٹ ایبلٹی کا جائزہ لیا گیا، اور نمونوں کو مرطوب ماحول میں رکھنے کے بعد اسی وکر کا مشاہدہ کیا گیا (تصویر 3c)۔ڈیسورپشن کے دوسرے مرحلے میں پائے جانے والے اختلافات بہتے ہوئے ماحول میں پانی کی کمی کا نتیجہ ہو سکتے ہیں، کیونکہ یہ اکثر پانی کی کمی کا باعث بنتا ہے۔یہ قدریں پہلی ڈی واٹرنگ میں تقریباً 17.9 g/m2 اور دوسری ڈی واٹرنگ میں 10.3 g/m2 کے مساوی ہیں۔
Boehmite اور MgSO4 کے TGA تجزیہ کا موازنہ: خالص MgSO4 (a)، مرکب (b) اور ری ہائیڈریشن کے بعد (c) کا TGA تجزیہ۔
یہی طریقہ کیلشیم کلورائد کے ساتھ جذب کرنے والے کے طور پر کیا گیا تھا۔نتائج شکل 4 میں پیش کیے گئے ہیں۔ سطح کے بصری معائنہ سے دھاتی چمک میں معمولی تبدیلیاں سامنے آئیں۔کھال بمشکل نظر آتی ہے۔SEM نے سطح پر یکساں طور پر تقسیم کیے گئے چھوٹے کرسٹل کی موجودگی کی تصدیق کی۔تاہم، TGA نے 150 ° C سے کم پانی کی کمی نہیں دکھائی۔یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہوسکتا ہے کہ نمک کا تناسب ٹی جی اے کے ذریعہ پتہ لگانے کے لئے سبسٹریٹ کے کل ماس کے مقابلے میں بہت چھوٹا ہے۔
انوڈائزنگ طریقہ سے کاپر سلفیٹ کوٹنگ کی سطح کے علاج کے نتائج انجیر میں دکھائے گئے ہیں۔5. اس صورت میں، ال آکسائیڈ ڈھانچے میں CuSO4 کا متوقع شمولیت واقع نہیں ہوئی۔اس کے بجائے، ڈھیلی سوئیاں دیکھی جاتی ہیں کیونکہ وہ عام طور پر فیروزی رنگوں کے ساتھ استعمال ہونے والے تانبے کے ہائیڈرو آکسائیڈ Cu(OH)2 کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔
انوڈائزڈ سطح کے علاج کا بھی اسٹرونٹیم کلورائیڈ کے ساتھ مل کر تجربہ کیا گیا۔نتائج نے غیر مساوی کوریج ظاہر کی (شکل 6a دیکھیں)۔اس بات کا تعین کرنے کے لیے کہ آیا نمک نے پوری سطح کو ڈھانپ رکھا ہے، ایک EDX تجزیہ کیا گیا۔سرمئی علاقے میں ایک نقطہ کے لیے منحنی خطوط (تصویر 6b میں پوائنٹ 1) تھوڑا سا سٹرونٹیم اور بہت زیادہ ایلومینیم دکھاتا ہے۔یہ ناپے ہوئے زون میں اسٹرونٹیئم کے کم مواد کی نشاندہی کرتا ہے، جو بدلے میں، اسٹرونٹیم کلورائیڈ کی کم کوریج کی نشاندہی کرتا ہے۔اس کے برعکس، سفید علاقوں میں اسٹرونٹیم کی مقدار زیادہ ہوتی ہے اور ایلومینیم کی مقدار کم ہوتی ہے (تصویر 6b میں پوائنٹس 2–6)۔سفید علاقے کا EDX تجزیہ گہرے نقطوں کو ظاہر کرتا ہے (تصویر 6b میں پوائنٹس 2 اور 4)، کلورین کم اور سلفر زیادہ ہے۔یہ اسٹرونٹیم سلفیٹ کی تشکیل کی نشاندہی کرسکتا ہے۔روشن نقطے زیادہ کلورین مواد اور کم سلفر مواد کی عکاسی کرتے ہیں (تصویر 6b میں پوائنٹس 3، 5 اور 6)۔اس کی وضاحت اس حقیقت سے کی جا سکتی ہے کہ سفید کوٹنگ کا بنیادی حصہ متوقع سٹرونٹیم کلورائیڈ پر مشتمل ہوتا ہے۔نمونے کے TGA نے خالص سٹرونٹیم کلورائڈ (تصویر 6c) کے خصوصی درجہ حرارت پر چوٹی کے ساتھ تجزیہ کی تشریح کی تصدیق کی۔دھات کی حمایت کے بڑے پیمانے پر مقابلے میں نمک کے ایک چھوٹے سے حصے کے ذریعہ ان کی چھوٹی قیمت کا جواز پیش کیا جاسکتا ہے۔تجربات میں طے شدہ ڈیسورپشن ماس 150 ° C کے درجہ حرارت پر ایڈسوربر کے فی یونٹ رقبہ پر دیے گئے 7.3 g/m2 کی مقدار سے مساوی ہے۔
ایلوکسال سے علاج شدہ زنک سلفیٹ کوٹنگز کا بھی تجربہ کیا گیا۔میکروسکوپی طور پر، کوٹنگ ایک بہت ہی پتلی اور یکساں تہہ ہے (تصویر 7a)۔تاہم، SEM نے ایک سطحی رقبہ کا انکشاف کیا جس میں چھوٹے کرسٹل سے ڈھکے ہوئے خالی جگہوں سے الگ کیا گیا تھا (تصویر 7b)۔کوٹنگ اور سبسٹریٹ کے TGA کا موازنہ خالص نمک (شکل 7c) سے کیا گیا۔خالص نمک 59.1 ° C پر ایک غیر متناسب چوٹی ہے۔لیپت شدہ ایلومینیم نے 55.5 ° C اور 61.3 ° C پر دو چھوٹی چوٹیوں کو دکھایا، جو زنک سلفیٹ ہائیڈریٹ کی موجودگی کو ظاہر کرتا ہے۔تجربے میں ظاہر ہونے والا بڑے پیمانے پر فرق 150 ° C کے پانی کی کمی کے درجہ حرارت پر 10.9 g/m2 کے مساوی ہے۔
جیسا کہ پچھلی ایپلی کیشن53 میں، ہائیڈروکسیتھائل سیلولوز کو بائنڈر کے طور پر استعمال کیا جاتا تھا تاکہ شربتی کوٹنگ کے چپکنے اور استحکام کو بہتر بنایا جا سکے۔مواد کی مطابقت اور جذب کی کارکردگی پر اثر کا اندازہ TGA نے لگایا۔تجزیہ کل ماس کے سلسلے میں کیا جاتا ہے، یعنی نمونے میں دھات کی پلیٹ شامل ہوتی ہے جسے کوٹنگ سبسٹریٹ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔آسنجن کا تجربہ ISO2409 تصریح میں بیان کردہ کراس نوچ ٹیسٹ کی بنیاد پر کیا جاتا ہے (تصریح کی موٹائی اور چوڑائی کے لحاظ سے نشان علیحدگی کی تفصیلات کو پورا نہیں کر سکتا)۔
کیلشیم کلورائیڈ (CaCl2) (تصویر 8a دیکھیں) کے ساتھ پینل کوٹنگ کرنے کے نتیجے میں غیر مساوی تقسیم ہوئی، جو کہ ٹرانسورس نوچ ٹیسٹ کے لیے استعمال ہونے والی خالص ایلومینیم کوٹنگ میں نہیں دیکھی گئی۔خالص CaCl2 کے نتائج کے مقابلے میں، TGA (تصویر 8b) بالترتیب 40 اور 20 ° C کے کم درجہ حرارت کی طرف منتقل ہونے والی دو خصوصیت والی چوٹیوں کو ظاہر کرتا ہے۔کراس سیکشن ٹیسٹ معروضی موازنہ کی اجازت نہیں دیتا ہے کیونکہ خالص CaCl2 نمونہ (تصویر 8c میں دائیں طرف کا نمونہ) ایک پاؤڈری پریپیٹیٹ ہے، جو سب سے اوپر والے ذرات کو ہٹاتا ہے۔ایچ ای سی کے نتائج نے تسلی بخش آسنجن کے ساتھ بہت پتلی اور یکساں کوٹنگ ظاہر کی۔بڑے پیمانے پر فرق انجیر میں دکھایا گیا ہے۔8b 150 ° C کے درجہ حرارت پر ایڈسوربر کے فی یونٹ رقبہ 51.3 g/m2 کے مساوی ہے۔
میگنیشیم سلفیٹ (MgSO4) کے ساتھ چپکنے اور یکسانیت کے معاملے میں بھی مثبت نتائج حاصل کیے گئے (تصویر 9 دیکھیں)۔کوٹنگ کے ڈیسورپشن کے عمل کے تجزیے سے تقریباً ایک چوٹی کی موجودگی ظاہر ہوئی۔60°Cیہ درجہ حرارت خالص نمکیات کی پانی کی کمی میں نظر آنے والے اہم ڈیسورپشن مرحلے سے مطابقت رکھتا ہے، جو 44 ° C پر ایک اور قدم کی نمائندگی کرتا ہے۔یہ hexahydrate سے pentahydrate میں منتقلی کے مساوی ہے اور بائنڈر کے ساتھ ملمع کاری کے معاملے میں مشاہدہ نہیں کیا جاتا ہے۔کراس سیکشن ٹیسٹ خالص نمک کے استعمال سے بنی کوٹنگز کے مقابلے بہتر تقسیم اور چپکنے کو ظاہر کرتے ہیں۔TGA-DTC میں دیکھا جانے والا بڑے پیمانے پر فرق 150 ° C کے درجہ حرارت پر adsorber کے فی یونٹ رقبہ 18.4 g/m2 کے مساوی ہے۔
سطح کی بے قاعدگیوں کی وجہ سے، سٹرونٹیم کلورائیڈ (SrCl2) کے پنکھوں پر ایک ناہموار کوٹنگ ہوتی ہے (تصویر 10a)۔تاہم، ٹرانسورس نوچ ٹیسٹ کے نتائج نے نمایاں طور پر بہتر آسنجن (تصویر 10c) کے ساتھ یکساں تقسیم کو ظاہر کیا۔TGA تجزیہ نے وزن میں بہت کم فرق ظاہر کیا، جو دھاتی سبسٹریٹ کے مقابلے میں نمک کی کم مقدار کی وجہ سے ہونا چاہیے۔تاہم، منحنی خطوط پر موجود اقدامات پانی کی کمی کے عمل کی موجودگی کو ظاہر کرتے ہیں، حالانکہ چوٹی خالص نمک کی خصوصیت کے وقت حاصل ہونے والے درجہ حرارت سے وابستہ ہوتی ہے۔انجیر میں 110 ° C اور 70.2 ° C پر چوٹیوں کا مشاہدہ کیا گیا ہے۔خالص نمک کا تجزیہ کرتے وقت 10b بھی پائے گئے۔تاہم، 50 ° C پر خالص نمک میں پانی کی کمی کا اہم مرحلہ بائنڈر کا استعمال کرتے ہوئے منحنی خطوط میں ظاہر نہیں ہوا تھا۔اس کے برعکس، بائنڈر مرکب نے 20.2°C اور 94.1°C پر دو چوٹیوں کو دکھایا، جو خالص نمک (تصویر 10b) کے لیے نہیں ماپا گیا تھا۔150 ° C کے درجہ حرارت پر، مشاہدہ شدہ بڑے پیمانے پر فرق 7.2 g/m2 فی یونٹ ایریا کے مساوی ہے۔
HEC اور زنک سلفیٹ (ZnSO4) کے امتزاج نے قابل قبول نتائج نہیں دیے (شکل 11)۔لیپت دھات کے TGA تجزیہ نے پانی کی کمی کے عمل کو ظاہر نہیں کیا۔اگرچہ کوٹنگ کی تقسیم اور چپکنے میں بہتری آئی ہے، لیکن اس کی خصوصیات اب بھی زیادہ سے زیادہ دور ہیں۔
دھاتی ریشوں کو پتلی اور یکساں تہہ کے ساتھ کوٹ کرنے کا سب سے آسان طریقہ گیلا امپریگنیشن (تصویر 12a) ہے، جس میں ہدفی نمک کی تیاری اور دھاتی ریشوں کو ایک آبی محلول سے تراشنا شامل ہے۔
گیلے حمل کی تیاری کرتے وقت، دو اہم مسائل کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ایک طرف، نمکین محلول کی سطح کا تناؤ غیر محفوظ ڈھانچے میں مائع کو صحیح طور پر شامل ہونے سے روکتا ہے۔بیرونی سطح پر کرسٹلائزیشن (تصویر 12d) اور ڈھانچے کے اندر پھنسے ہوا کے بلبلوں (تصویر 12c) کو صرف سطحی تناؤ کو کم کرکے اور نمونے کو آست پانی سے پہلے سے گیلا کرکے ہی کم کیا جاسکتا ہے۔ڈھانچے کے اندر ہوا کو نکال کر یا اس میں محلول کا بہاؤ بنا کر نمونے میں زبردستی تحلیل کرنا ڈھانچے کی مکمل بھرائی کو یقینی بنانے کے دوسرے موثر طریقے ہیں۔
تیاری کے دوران پیش آنے والا دوسرا مسئلہ نمک کے حصے سے فلم کو ہٹانا تھا (دیکھیں تصویر 12b)۔یہ رجحان تحلیل کی سطح پر خشک کوٹنگ کی تشکیل کی طرف سے خصوصیت رکھتا ہے، جو convectively محرک خشک ہونے کو روکتا ہے اور پھیلاؤ محرک عمل شروع کرتا ہے.دوسرا طریقہ کار پہلے سے بہت سست ہے۔نتیجے کے طور پر، مناسب خشک ہونے کے لیے ایک اعلی درجہ حرارت کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے نمونے کے اندر بلبلے بننے کا خطرہ بڑھ جاتا ہے۔یہ مسئلہ کرسٹلائزیشن کا ایک متبادل طریقہ متعارف کروا کر حل کیا جاتا ہے جس کی بنیاد ارتکاز کی تبدیلی (بخار بننے) پر نہیں، بلکہ درجہ حرارت کی تبدیلی پر ہے (جیسا کہ تصویر 13 میں MgSO4 کی مثال ہے)۔
MgSO4 کا استعمال کرتے ہوئے ٹھوس اور مائع مراحل کی ٹھنڈک اور علیحدگی کے دوران کرسٹلائزیشن کے عمل کی منصوبہ بندی کی نمائندگی۔
اس طریقے کو استعمال کرتے ہوئے سیر شدہ نمک کے محلول کو کمرے کے درجہ حرارت (HT) پر یا اس سے اوپر تیار کیا جا سکتا ہے۔پہلی صورت میں، کمرے کے درجہ حرارت سے نیچے درجہ حرارت کو کم کرکے کرسٹلائزیشن کو مجبور کیا گیا تھا۔دوسری صورت میں، کرسٹلائزیشن اس وقت ہوئی جب نمونے کو کمرے کے درجہ حرارت (RT) پر ٹھنڈا کیا گیا۔نتیجہ کرسٹل (B) اور تحلیل شدہ (A) کا مرکب ہے، جس کا مائع حصہ کمپریسڈ ہوا کے ذریعے ہٹا دیا جاتا ہے۔یہ نقطہ نظر نہ صرف ان ہائیڈریٹس پر فلم بننے سے بچاتا ہے بلکہ دیگر مرکبات کی تیاری کے لیے درکار وقت کو بھی کم کرتا ہے۔تاہم، کمپریسڈ ہوا کے ذریعے مائع کو ہٹانے سے نمک کی اضافی کرسٹلائزیشن ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں ایک موٹی کوٹنگ ہوتی ہے۔
ایک اور طریقہ جو دھاتی سطحوں کو کوٹ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے اس میں کیمیائی رد عمل کے ذریعے ہدف کے نمکیات کی براہ راست پیداوار شامل ہے۔پنکھوں اور ٹیوبوں کی دھاتی سطحوں پر تیزاب کے رد عمل سے بنائے گئے لیپت ہیٹ ایکسچینجرز کے بہت سے فوائد ہیں، جیسا کہ ہمارے پچھلے مطالعہ میں بتایا گیا ہے۔ریشوں پر اس طریقہ کا اطلاق رد عمل کے دوران گیسوں کی تشکیل کی وجہ سے بہت خراب نتائج کا باعث بنا۔ہائیڈروجن گیس کے بلبلوں کا دباؤ تحقیقات کے اندر بنتا ہے اور پروڈکٹ کے باہر نکلتے ہی بدل جاتا ہے (تصویر 14a)۔
کوٹنگ کی موٹائی اور تقسیم کو بہتر طریقے سے کنٹرول کرنے کے لیے کیمیائی رد عمل کے ذریعے کوٹنگ میں ترمیم کی گئی ہے۔اس طریقہ کار میں نمونے کے ذریعے تیزاب کی دھند کی ندی کو گزرنا شامل ہے (شکل 14b)۔اس کے نتیجے میں سبسٹریٹ دھات کے ساتھ رد عمل کے ذریعہ یکساں کوٹنگ کی توقع ہے۔نتائج تسلی بخش تھے، لیکن یہ عمل بہت سست تھا کہ اسے ایک مؤثر طریقہ سمجھا جائے (تصویر 14c)۔مقامی حرارتی نظام کے ذریعے ردعمل کا کم وقت حاصل کیا جا سکتا ہے۔
مندرجہ بالا طریقوں کے نقصانات پر قابو پانے کے لئے، چپکنے والی اشیاء کے استعمال پر مبنی کوٹنگ کے طریقہ کار کا مطالعہ کیا گیا ہے.HEC کا انتخاب پچھلے حصے میں پیش کردہ نتائج کی بنیاد پر کیا گیا تھا۔تمام نمونے 3٪ wt پر تیار کیے گئے تھے۔بائنڈر کو نمک کے ساتھ ملایا جاتا ہے۔ریشوں کا پہلے سے علاج اسی طریقہ کار کے مطابق کیا گیا جیسا کہ پسلیوں کے لیے، یعنی 50% والیوم میں بھگو کر۔15 منٹ کے اندرسلفیورک ایسڈ، پھر اسے سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ میں 20 سیکنڈ تک بھگو کر ڈسٹل واٹر میں دھویا جائے اور آخر میں 30 منٹ تک ڈسٹل واٹر میں بھگو دیا جائے۔اس صورت میں، حمل سے پہلے ایک اضافی قدم شامل کیا گیا تھا.نمونے کو مختصر طور پر ایک پتلے ہدف نمک کے محلول میں ڈبو دیں اور تقریباً 60 ڈگری سینٹی گریڈ پر خشک کریں۔اس عمل کو دھات کی سطح کو تبدیل کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، جس سے نیوکلیشن سائٹس بنتی ہیں جو آخری مرحلے میں کوٹنگ کی تقسیم کو بہتر بناتی ہیں۔ریشے دار ڈھانچے کا ایک رخ ہوتا ہے جہاں تنت پتلے اور مضبوطی سے بھرے ہوتے ہیں، اور دوسری طرف جہاں تنت موٹے اور کم تقسیم ہوتے ہیں۔یہ 52 مینوفیکچرنگ کے عمل کا نتیجہ ہے۔
کیلشیم کلورائیڈ (CaCl2) کے نتائج کا خلاصہ کیا گیا ہے اور ٹیبل 1 میں تصویروں کے ساتھ واضح کیا گیا ہے۔ ٹیکہ لگانے کے بعد اچھی کوریج۔یہاں تک کہ وہ تاریں جن کی سطح پر کوئی نظر آنے والا کرسٹل نہیں تھا، دھاتی عکاسی کو کم کر چکا تھا، جو ختم ہونے میں تبدیلی کی نشاندہی کرتا ہے۔تاہم، جب نمونوں کو CaCl2 اور HEC کے آبی مرکب سے رنگین کیا گیا اور تقریباً 60 ° C کے درجہ حرارت پر خشک کیا گیا تو، کوٹنگز کو ڈھانچے کے چوراہوں پر مرکوز کر دیا گیا۔یہ محلول کی سطح کے تناؤ کی وجہ سے ایک اثر ہے۔بھگونے کے بعد، مائع اس کی سطح کے تناؤ کی وجہ سے نمونے کے اندر رہتا ہے۔بنیادی طور پر یہ ڈھانچے کے چوراہے پر ہوتا ہے۔نمونے کے بہترین حصے میں نمک سے بھرے ہوئے کئی سوراخ ہیں۔کوٹنگ کے بعد وزن میں 0.06 g/cm3 اضافہ ہوا۔
میگنیشیم سلفیٹ (MgSO4) کے ساتھ کوٹنگ نے فی یونٹ حجم میں زیادہ نمک پیدا کیا (ٹیبل 2)۔اس صورت میں، ماپا اضافہ 0.09 g/cm3 ہے۔بوائی کے عمل کے نتیجے میں نمونے کی وسیع کوریج ہوئی۔کوٹنگ کے عمل کے بعد، نمک نمونے کے پتلے حصے کے بڑے حصے کو روکتا ہے۔اس کے علاوہ، دھندلا کے کچھ علاقوں کو مسدود کیا جاتا ہے، لیکن کچھ porosity برقرار رکھا جاتا ہے.اس صورت میں، ڈھانچے کے چوراہے پر نمک کی تشکیل آسانی سے دیکھی جاتی ہے، اس بات کی تصدیق کرتی ہے کہ کوٹنگ کا عمل بنیادی طور پر مائع کی سطح کے تناؤ کی وجہ سے ہے، نہ کہ نمک اور دھاتی سبسٹریٹ کے درمیان تعامل۔
سٹرونٹیم کلورائد (SrCl2) اور HEC کے امتزاج کے نتائج نے پچھلی مثالوں (ٹیبل 3) سے ملتی جلتی خصوصیات ظاہر کیں۔اس صورت میں، نمونہ کی پتلی طرف تقریبا مکمل طور پر احاطہ کرتا ہے.نمونے سے بھاپ کے اخراج کے نتیجے میں خشک ہونے کے دوران صرف انفرادی سوراخ ہی نظر آتے ہیں۔دھندلا سائیڈ پر دیکھا جانے والا پیٹرن پچھلے کیس سے بہت ملتا جلتا ہے، اس علاقے کو نمک کے ساتھ بند کر دیا گیا ہے اور ریشے مکمل طور پر ڈھکے ہوئے نہیں ہیں۔
ہیٹ ایکسچینجر کی تھرمل کارکردگی پر ریشے دار ڈھانچے کے مثبت اثر کا اندازہ لگانے کے لیے، لیپت ریشے دار ڈھانچے کی موثر تھرمل چالکتا کا تعین کیا گیا اور خالص کوٹنگ مواد سے موازنہ کیا گیا۔تھرمل چالکتا کو ASTM D 5470-2017 کے مطابق شکل 15a میں دکھایا گیا فلیٹ پینل ڈیوائس کا استعمال کرتے ہوئے معلوم تھرمل چالکتا کے ساتھ حوالہ مواد کا استعمال کرتے ہوئے ماپا گیا۔دیگر عارضی پیمائش کے طریقوں کے مقابلے میں، یہ اصول موجودہ مطالعے میں استعمال ہونے والے غیر محفوظ مواد کے لیے فائدہ مند ہے، کیونکہ پیمائش ایک مستحکم حالت میں اور کافی نمونے کے سائز کے ساتھ کی جاتی ہے (بیس ایریا 30 × 30 ملی میٹر 2، اونچائی تقریباً 15 ملی میٹر)۔خالص کوٹنگ مواد (حوالہ) اور لیپت فائبر ڈھانچے کے نمونے فائبر کی سمت میں پیمائش کے لیے تیار کیے گئے تھے اور انیسوٹروپک تھرمل چالکتا کے اثر کا اندازہ کرنے کے لیے فائبر کی سمت کے لیے کھڑے تھے۔نمونے کی تیاری کی وجہ سے سطح کی کھردری کے اثر کو کم سے کم کرنے کے لیے نمونوں کو سطح (P320 grit) پر گرا دیا گیا تھا، جو نمونے کے اندر ساخت کی عکاسی نہیں کرتا ہے۔