Spas ji bo serdana Nature.com. Guhertoya geroka ku hûn bikar tînin piştgiriya CSS-ê bi sînor e. Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku hûn gerokek nûvekirî bikar bînin (an jî Moda Lihevhatinê di Internet Explorer-ê de neçalak bikin). Di vê navberê de, ji bo ku piştgiriya domdar misoger bikin, em ê malperê bêyî şêwaz û JavaScript-ê nîşan bidin.
Para bazarê ya sîstemên sarincokê yên adsorpsiyonê û pompên germê hîn jî li gorî sîstemên kompresor ên kevneşopî nisbeten piçûk e. Tevî avantaja mezin a karanîna germahiya erzan (li şûna xebata elektrîkê ya biha), pêkanîna sîstemên li ser bingeha prensîbên adsorpsiyonê hîn jî bi çend serîlêdanên taybetî ve sînorkirî ye. Dezavantaja sereke ku divê were rakirin, kêmbûna hêza taybetî ye ji ber guhêrbariya germî ya kêm û aramiya kêm a adsorbentê. Sîstemên sarincokê yên adsorpsiyonê yên bazirganî yên rewşa heyî li ser bingeha adsorberên li ser bingeha guhêrbarên germê yên plakayê ne ku ji bo baştirkirina kapasîteya sarkirinê hatine pêçandin. Encam baş têne zanîn ku kêmkirina qalindahiya pêçandinê dibe sedema kêmbûna berxwedana veguhastina girseyî, û zêdekirina rêjeya rûbera beramberî qebareya avahiyên guhêrbar hêzê zêde dike bêyî ku bandorê li ser karîgeriyê bike. Fîberên metal ên ku di vê xebatê de têne bikar anîn dikarin rûberek taybetî di navbera 2500-50,000 m2/m3 de peyda bikin. Sê rêbaz ji bo bidestxistina pêçên pir zirav lê aram ên hîdratên xwê li ser rûyên metal, di nav de fîberên metal, ji bo hilberîna pêçanan ji bo cara yekem guhêrbarek germê ya densiteya hêzê ya bilind nîşan didin. Dermankirina rûyê li ser bingeha anodîzasyona alumînyûmê ji bo afirandina girêdanek xurttir di navbera pêçan û substratê de tê hilbijartin. Mîkroavahîya rûyê encam bi karanîna mîkroskopiya elektronê ya şopandinê hate analîzkirin. Spektroskopiya înfrared a veguherîna Fourier a tevahî ya kêmkirî û spektroskopiya tîrêjên X ya belavbûna enerjiyê ji bo kontrolkirina hebûna cureyên xwestî di ceribandinê de hatin bikar anîn. Qabîliyeta wan a çêkirina hîdratan bi analîza termogravimetrîkî ya hevgirtî (TGA) / analîza termogravimetrîkî ya cûdahiyê (DTG) hate piştrast kirin. Kalîteya nebaş ji 0.07 g (av) / g (kompozît) zêdetir di pêçana MgSO4 de hate dîtin, ku nîşanên dehidratasyonê li dora 60 °C nîşan dide û piştî ji nû ve hîdrasyonê dubare dibe. Encamên erênî bi SrCl2 û ZnSO4 re jî bi cûdahiya giran a dora 0.02 g/g di bin 100 °C de hatin bidestxistin. Hîdroksîetîlselûloz wekî lêzêdekirinek hate hilbijartin da ku aramî û zeliqandina pêçanê zêde bike. Taybetmendiyên adsorpsiyonê yên hilberan bi TGA-DTG-ya hevdem hatin nirxandin û girêdana wan bi rêbazek li ser bingeha ceribandinên ku di ISO2409-ê de hatine vegotin hate taybetmendîkirin. Lihevhatin û girêdana pêça CaCl2 bi girîngî çêtir dibe dema ku kapasîteya wê ya adsorpsiyonê bi cûdahiyek giraniyê ya dora 0.1 g/g di germahiyên di bin 100 °C de diparêze. Wekî din, MgSO4 şiyana çêkirina hîdratan diparêze, û cûdahiyek giraniyê ya ji 0.04 g/g zêdetir di germahiyên di bin 100 °C de nîşan dide. Di dawiyê de, fîberên metalî yên pêçayî têne lêkolîn kirin. Encam nîşan didin ku guhêrbariya germî ya bi bandor a avahiya fîberê ya bi Al2(SO4)3-ê pêçayî dikare 4.7 carî li gorî qebareya Al2(SO4)3-ya paqij bilindtir be. Pêça pêçanên lêkolînkirî bi dîtbarî hate lêkolîn kirin, û avahiya hundurîn bi karanîna wêneyek mîkroskopîk a beşên xaçerê hate nirxandin. Pêçek Al2(SO4)3 bi qalindahiya dora 50 µm hate bidestxistin, lê divê pêvajoya giştî were çêtir kirin da ku belavkirinek yekrengtir were bidestxistin.
Sîstemên adsorpsiyonê di çend dehsalên dawî de gelek bala xwe kişandine ser xwe ji ber ku ew alternatîfek dostane ya jîngehê ji bo pompên germê yên pêçandinê yên kevneşopî an jî sîstemên sarincê peyda dikin. Bi bilindbûna standardên rehetiyê û germahiyên navînî yên gerdûnî re, sîstemên adsorpsiyonê dikarin di pêşeroja nêzîk de girêdayîbûna bi sotemeniyên fosîl kêm bikin. Wekî din, her başbûnek di sarinca adsorpsiyonê an pompên germê de dikare were veguheztin bo hilanîna enerjiya germî, ku ev yek zêdebûnek din di potansiyela karanîna bi bandor a enerjiya seretayî de temsîl dike. Sûdê sereke yê pompên germê yên adsorpsiyonê û sîstemên sarincê ev e ku ew dikarin bi girseya germê ya kêm bixebitin. Ev wan ji bo çavkaniyên germahiya nizm ên wekî enerjiya rojê an germahiya bermayî guncan dike. Di warê sepanên hilanîna enerjiyê de, adsorpsiyon xwedî avantaja dendika enerjiya bilindtir û belavbûna enerjiyê ya kêmtir e li gorî hilanîna germahiya maqûl an veşartî.
Pompên germê yên adsorpsiyonê û sîstemên sarincê heman çerxa termodînamîkî dişopînin wekî hevpîşeyên xwe yên pêçandina buharê. Cûdahiya sereke ew e ku pêkhateyên kompresorê bi adsorberan werin guhertin. Ev hêman dikare buhara sarincokê ya bi zexta nizm di germahiyên nerm de adsorbe bike, û her çend şilek sar be jî bêtir sarincokê bihelîne. Ji bo ku entalpiya adsorpsiyonê (ekzoterm) were dûrxistin, pêdivî ye ku sarbûna domdar a adsorber were misoger kirin. Adsorber di germahiya bilind de tê nûjen kirin, dibe sedema desorbasyona buhara sarincokê. Germkirin divê berdewam bike da ku entalpiya desorpsiyonê (endotermîk) peyda bike. Ji ber ku pêvajoyên adsorpsiyonê bi guherînên germahiyê têne xuyang kirin, dendika hêza bilind hewceyê rêberiya germî ya bilind dike. Lêbelê, rêberiya germî ya nizm bê guman dezavantaja sereke di piraniya sepanan de ye.
Pirsgirêka sereke ya guhêrbariyê ew e ku nirxa wê ya navînî zêde bike dema ku rêya veguhastinê ya ku herikîna buharên adsorpsiyon/derorpsiyonê peyda dike biparêze. Ji bo bidestxistina vê yekê bi gelemperî du rêbaz têne bikar anîn: guhêrbarên germê yên kompozît û guhêrbarên germê yên pêçayî. Materyalên kompozît ên herî populer û serketî ew in ku lêzêdekirinên li ser bingeha karbonê bikar tînin, ango grafîta berfirehkirî, karbona çalakkirî, an fîberên karbonê. Oliveira û hevkarên wî 2 toza grafîta berfirehkirî bi klorîda kalsiyûmê impregn kirin da ku adsorberek bi kapasîteya sarbûna taybetî (SCP) heya 306 W/kg û katsayiya performansê (COP) heya 0.46 hilberînin. Zajaczkowski û hevkarên wî 3 pêşniyar kirin ku tevlîheviyek ji grafîta berfirehkirî, fîbera karbonê û klorîda kalsiyûmê bi guhêrbariya giştî ya 15 W/mK hebe. Jian û hevkarên wî 4 kompozîtan bi grafîta xwezayî ya berfirehkirî ya bi asîda sulfurîk hatî dermankirin (ENG-TSA) wekî substrat di çerxek sarbûna adsorpsiyonê ya du-qonaxî de ceribandin. Modelê COP ji 0.215 heta 0.285 û SCP ji 161.4 heta 260.74 W/kg pêşbînî kir.
Heta niha çareseriya herî guncaw guhêrkera germê ya pêçayî ye. Mekanîzmayên pêçandinê yên van guhêrkerên germê dikarin li du kategoriyan werin dabeş kirin: senteza rasterast û zeliqok. Rêbaza herî serketî senteza rasterast e, ku pêkhatina materyalên adsorbing rasterast li ser rûyê guhêrkerên germê ji reagentên guncaw vedihewîne. Sotech5 rêbazek ji bo sentezkirina zeolîta pêçayî ji bo karanîna di rêze sarincokên ku ji hêla Fahrenheit GmbH ve têne çêkirin de patent kiriye. Schnabel û hevkarên wî6 performansa du zeolîtên ku li ser pola zengarnegir hatine pêçandin ceribandin. Lêbelê, ev rêbaz tenê bi adsorbentên taybetî dixebite, ku pêçandina bi zeliqokan dike alternatîfek balkêş. Girêdan madeyên pasîf in ku ji bo piştgirîkirina zeliqandina sorbent û/an veguhastina girseyî hatine hilbijartin, lê di zêdekirina adsorbsiyonê an jî guhêrbariyê de rolek nalîzin. Freni û hevkarên wî7 guhêrkerên germê yên aluminiumê yên pêçayî bi zeolîta AQSOA-Z02 ku bi girêkek li ser bingeha axê hatiye stabîl kirin, pêşkêş kirin. Calabrese û hevkarên wî8 amadekirina pêçandinên zeolîtê bi girêderên polîmerîk lêkolîn kirin. Ammann û hevkarên wî9 rêbazek ji bo amadekirina pêçandinên zeolîtê yên poroz ji tevliheviyên magnetîkî yên alkola polîvînîl pêşniyar kirin. Alumina (alumina) di adsorberê de wekî pêveker 10 jî tê bikar anîn. Bi qasî ku em dizanin, seluloz û hîdroksîetîl seluloz tenê bi adsorbentên fîzîkî re têne bikar anîn11,12. Carinan zeliq ji bo boyaxê nayê bikar anîn, lê ji bo avakirina avahiya 13 bi serê xwe tê bikar anîn. Têkeliya matrîsên polîmer ên algînatê bi gelek hîdratên xwê avahiyên kompozît ên nerm çêdike ku di dema zuwabûnê de rê li ber rijandinê digirin û veguhastina girseyê ya têr peyda dikin. Gilên wekî bentonît û attapulgît wekî pêveker ji bo amadekirina kompozîtan hatine bikar anîn15,16,17. Etîlseluloz ji bo mîkrokapsulkirina klorîda kalsiyûmê18 an sodyûm sulfîd19 hatiye bikar anîn.
Kompozîtên bi avahiyek metalî ya poroz dikarin werin dabeş kirin bo guhêrkerên germê yên lêzêdekirî û guhêrkerên germê yên pêçayî. Avantaja van avahiyan rûbera rûyê taybetî ya bilind e. Ev dibe sedema rûberek têkiliyê ya mezintir di navbera adsorbent û metalê de bêyî zêdekirina girseyek bêbandor, ku karîgeriya giştî ya çerxa sarincê kêm dike. Lang et al. 20 guhêrbariya giştî ya adsorberek zeolît bi avahiyek şaneya hingiv a aluminiumê baştir kirine. Gillerminot et al. 21 guhêrbariya germî ya qatên zeolît ên NaX bi kefek sifir û nîkel baştir kirine. Her çend kompozît wekî materyalên guheztina qonaxê (PCM) têne bikar anîn jî, dîtinên Li et al. 22 û Zhao et al. 23 jî ji bo kîmysorbsiyonê balkêş in. Wan performansa grafîta berfireh û kefka metalî berawird kirin û gihîştin wê encamê ku ya paşîn tenê heke korozyon ne pirsgirêk be tercîh e. Palomba et al. vê dawiyê avahiyên din ên poroz ên metalî berawird kirine 24. Van der Pal et al. xwêyên metalî yên ku di kefan de hatine bicihkirin lêkolîn kirine 25. Hemî mînakên berê bi qatên zirav ên adsorbentên perçeyî re têkildar in. Strukturên metalî yên poroz bi pratîkî ji bo pêçandina adsorberan nayên bikar anîn, ku ev çareseriyek çêtirîntir e. Nimûneyek girêdana bi zeolîtan re dikare di Wittstadt et al. 26 de were dîtin lê tevî dendika wan a enerjiyê ya bilindtir jî, ti hewldanek nehatiye kirin ku hîdratên xwêyê werin girêdan 27.
Ji ber vê yekê, di vê gotarê de sê rêbazên amadekirina pêçanên adsorbent dê werin vekolandin: (1) pêçana girêdanê, (2) reaksiyona rasterast, û (3) dermankirina rûvî. Hîdroksîetîlselûloz di vê xebatê de ji ber aramiya berê ya ragihandî û girêdana pêçanê ya baş bi hev re bi adsorbentên fîzîkî ve girêdana bijartî bû. Ev rêbaz di destpêkê de ji bo pêçanên daîre hate lêkolîn kirin û paşê li ser avahiyên fîberên metalî hate sepandin. Berê, analîzek pêşîn a îhtîmala reaksiyonên kîmyewî bi çêbûna pêçanên adsorbent re hate ragihandin. Ezmûna berê niha ji bo pêçana avahiyên fîberên metalî tê veguheztin. Dermankirina rûvî ya ku ji bo vê xebatê hatî hilbijartin rêbazek li ser bingeha anodîzasyona aluminiumê ye. Anodîzasyona aluminiumê bi serkeftî bi xwêyên metalî re ji bo armancên estetîkî hatiye hev kirin29. Di van rewşan de, pêçanên pir aram û li hember korozyonê berxwedêr dikarin werin bidestxistin. Lêbelê, ew nikarin ti pêvajoyek adsorbsiyon an desorbsiyonê pêk bînin. Ev gotar guhertoyek vê nêzîkatiyê pêşkêş dike ku dihêle ku girse bi karanîna taybetmendiyên pêçandinê yên pêvajoya orîjînal were veguheztin. Bi qasî ku em dizanin, ti ji rêbazên ku li vir hatine vegotin berê nehatine lêkolîn kirin. Ew teknolojiyeke nû ya pir balkêş temsîl dikin ji ber ku ew dihêlin ku pêçanên adsorbentên hîdratkirî çêbibin, ku li gorî adsorbentên fîzîkî yên ku pir caran têne lêkolîn kirin, gelek avantaj hene.
Plaqeyên alumînyûmê yên mohrkirî yên ku wekî substrat ji bo van ceribandinan hatine bikar anîn ji hêla ALINVEST Břidličná, Komara Çek ve hatine peyda kirin. Ew ji %98.11 alumînyûm, %1.3622 hesin, %0.3618 manganez û şopên sifir, magnezyûm, silîkon, tîtan, çînko, krom û nîkelê pêk tên.
Materyalên ku ji bo çêkirina kompozîtan têne hilbijartin li gorî taybetmendiyên wan ên termodînamîkî têne hilbijartin, ango, li gorî mîqdara avê ku ew dikarin di germahiyên di bin 120°C de adsorb/desorb bikin.
Magnezyûm sulfat (MgSO4) yek ji xwêyên hîdratkirî yên herî balkêş û lêkolînkirî ye30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41. Taybetmendiyên termodînamîkî bi awayekî sîstematîk hatine pîvandin û ji bo sepanên di warên sarincokê yên adsorpsiyonê, pompên germê û hilanîna enerjiyê de guncaw hatine dîtin. Sulfata magnezyûm a hişk CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Almanya) hate bikar anîn.
Klorîda kalsiyûmê (CaCl2) (H319) xwêyek din a baş lêkolînkirî ye ji ber ku hîdrata wê xwedî taybetmendiyên termodînamîkî yên balkêş e41,42,43,44. Heksahîdrat klorîda kalsiyûmê CAS-No. 7774-34-7 97% hatiye bikaranîn (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, Almanya).
Sûlfata zînkê (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) û hîdratên wê xwedî taybetmendiyên termodînamîkî ne ku ji bo pêvajoyên adsorpsiyonê yên germahiya nizm guncan in45,46. Heptahîdrata sulfata zînkê CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Almanya) hate bikar anîn.
Klorîda strontiyûmê (SrCl2) (H318) jî xwedî taybetmendiyên termodînamîkî yên balkêş e4,45,47 her çend ew pir caran di lêkolînên pompa germê ya adsorpsiyonê an depokirina enerjiyê de bi amonyakê re tê hev kirin. Heksahîdratê klorîda strontiyûmê CAS-Nr.10.476-85-4 99.0–102.0% (Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, USA) ji bo sentezê hate bikar anîn.
Sulfata sifir (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) ne di nav hîdratên ku di wêjeya pisporî de pir caran têne dîtin de ye, her çend taybetmendiyên wê yên termodînamîkî ji bo sepanên germahiya nizm balkêş in48,49. Sulfata sifir CAS-Nr.7758-99-8 99% (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) ji bo sentezê hate bikar anîn.
Magnezyûm klorîd (MgCl2) yek ji xwêyên hîdratkirî ye ku di demên dawî de di warê hilanîna enerjiya germî de bêtir bala xwe kişandiye50,51. Ji bo ceribandinan heksahîdrata klorîd ê magnezyûm CAS-Nr.7791-18-6 ya pola dermansaziyê ya saf (Applichem GmbH., Darmstadt, Almanya) hate bikar anîn.
Wekî ku li jor hate gotin, hîdroksîetîl seluloz ji ber encamên erênî di sepanên wekhev de hate hilbijartin. Materyalê ku di senteza me de tê bikar anîn hîdroksîetîl seluloz CAS-Nr 9004-62-0 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) ye.
Rîşalên metalî ji têlên kurt ên ku bi pêçandin û sinterkirinê ve bi hev ve girêdayî ne, pêvajoyek ku wekî derxistina helandina di xaçerêyê de (CME) tê zanîn, têne çêkirin52. Ev tê vê wateyê ku germahiya wan ne tenê bi germahiya girseyî ya metalên ku di çêkirinê de têne bikar anîn û porozîteya avahiya dawîn ve girêdayî ye, lê di heman demê de bi kalîteya girêdanên di navbera têlan de jî ve girêdayî ye. Rîşal ne îzotropîk in û di dema hilberînê de meyla wan heye ku di aliyekî diyarkirî de werin belavkirin, ku ev yek germahiya di aliyê transversal de pir kêmtir dike.
Taybetmendiyên vegirtina avê bi karanîna analîza termogravimetrîk (TGA)/analîza termogravimetrîk a cihêreng (DTG) ya hevdem di pakêtek valahiyê de (Netzsch TG 209 F1 Libra) hatin lêkolînkirin. Pîvandin di atmosferek nîtrojenê ya herikbar de bi rêjeya herikîna 10 ml/min û rêjeya germahiyê ji 25 heta 150°C di nav xaçerêyên oksîda aluminumê de hatin kirin. Rêjeya germkirinê 1°C/min bû, giraniya nimûneyê ji 10 heta 20 mg diguhere, çareserî 0.1 μg bû. Di vê xebatê de, divê were zanîn ku cûdahiya giraniyê li ser yekîneya rûberê xwedî nezelaliyek mezin e. Nimûneyên ku di TGA-DTG de têne bikar anîn pir piçûk in û bi rengekî nerêkûpêk têne birîn, ku diyarkirina qada wan ne rast dike. Ev nirx tenê dikarin ji bo deverek mezintir werin ekstrapol kirin ger ku cûdahiyên mezin werin hesibandin.
Spektrên tîrêjên înfrared ên veguherîna Fourier a tevahî ya qelsbûyî (ATR-FTIR) li ser spektrometreyek Bruker Vertex 80 v FTIR (Bruker Optik GmbH, Leipzig, Almanya) bi karanîna aksesûarek platîn ATR (Bruker Optik GmbH, Almanya) hatin bidestxistin. Spektrên krîstalên elmasê yên hişk ên saf rasterast di valahiyê de berî ku nimûne wekî paşxane ji bo pîvandinên ceribandinî werin bikar anîn hatin pîvandin. Nimûne di valahiyê de bi karanîna çareseriya spektral a 2 cm-1 û hejmarek navînî ya skankirinê ya 32 hatin pîvandin. Rêjeya hejmara pêlê ji 8000 heta 500 cm-1 e. Analîza spektral bi karanîna bernameya OPUS hate kirin.
Analîza SEM bi karanîna DSM 982 Gemini ji Zeiss di voltaja lezkirinê ya 2 û 5 kV de hate kirin. Spektroskopiya tîrêjên X ya belavbûna enerjiyê (EDX) bi karanîna Sîstema Thermo Fischer 7 bi detektorek drifta silîkonê ya sarbûyî ya Peltier (SSD) hate kirin.
Amadekirina plakayên metalî li gorî prosedurên dişibin yên ku di 53an de hatine vegotin, hate kirin. Pêşî, plaka 15 deqîqeyan di nav asîda sulfurîk a %50 de têxin erdê. Piştre ew bi qasî 10 saniyan di nav çareseriya hîdroksîda sodyûmê ya 1 M de hatin danîn. Piştre nimûne bi mîqdarek mezin ji ava distîlkirî hatin şuştin, û dûv re 30 deqîqeyan di ava distîlkirî de hatin şilkirin. Piştî dermankirina rûyê pêşîn, nimûne di nav çareseriyek têrbûyî ya %3 de hatin xistin erdê. HEC û xwêya hedef. Di dawiyê de, wan derxin û di 60°C de hişk bikin.
Rêbaza anodkirinê qata oksîda xwezayî ya li ser metala pasîf xurt û xurt dike. Panelên aluminiumê bi asîda sulfurîk di rewşek hişk de hatin anodkirin û dûv re di ava germ de hatin mohrkirin. Anodkirinê bi 1 mol/l NaOH (600 s) dest bi gravkirinê kir û dûv re jî di 1 mol/l HNO3 de bêbandorkirin (60 s) pêk anî. Çareseriya elektrolîtê tevlîheviyek ji 2.3 M H2SO4, 0.01 M Al2(SO4)3, û 1 M MgSO4 + 7H2O ye. Anodkirin di (40 ± 1)°C, 30 mA/cm2 de ji bo 1200 saniyeyan hate kirin. Pêvajoya mohrkirinê di çareseriyên şor ên cûrbecûr de wekî ku di materyalan de hatine vegotin (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2) hate kirin. Nimûne di nav wê de ji bo 1800 saniyeyan tê kelandin.
Sê rêbazên cuda ji bo hilberîna kompozîtan hatine lêkolînkirin: pêçandina pêvekirî, reaksiyona rasterast, û dermankirina rûberê. Awantaj û dezavantajên her rêbaza perwerdeyê bi awayekî sîstematîk têne analîzkirin û nîqaşkirin. Ji bo nirxandina encaman çavdêriya rasterast, nanoyamekirin, û analîza kîmyewî/elementî hatin bikar anîn.
Anodkirin wekî rêbazek dermankirina rûyê veguherînê hate hilbijartin da ku zeliqandina hîdratên xwê zêde bike. Ev dermankirina rûyê avahiyek poroz a alumina (alumina) rasterast li ser rûyê alumina diafirîne. Bi kevneşopî, ev rêbaz ji du qonaxan pêk tê: qonaxa yekem avahiyek poroz a oksîda alumina diafirîne, û qonaxa duyemîn pêçek hîdroksîda aluminaumê diafirîne ku poran digire. Li jêr du rêbazên astengkirina xwêyê bêyî astengkirina gihîştina qonaxa gazê hene. Ya yekem ji pergala şaneyî ya hingiv pêk tê ku lûleyên piçûk ên oksîda aluminaumê (Al2O3) bikar tîne ku di gava yekem de têne bidestxistin da ku krîstalên adsorbent bigirin û zeliqandina wê bi rûyên metalî zêde bikin. Şaneyîyên hingiv ên encam xwedî qûtra nêzîkî 50 nm û dirêjahiya 200 nm in (Wêne 1a). Wekî ku berê jî hate gotin, ev kavil bi gelemperî di gava duyemîn de bi qatek zirav a boehmîta Al2O(OH)2 têne girtin ku ji hêla pêvajoya kelandina lûleya alumina ve tê piştgirî kirin. Di rêbaza duyemîn de, ev pêvajoya mohrkirinê bi awayekî tê guhertin ku krîstalên xwê di tebeqeyek boehmîtê (Al2O(OH)2) ya ku bi awayekî yekreng vedişêre de têne girtin, ku di vê rewşê de ji bo mohrkirinê nayê bikar anîn. Qonaxa duyemîn di çareseriyek têrbûyî ya xwêya têkildar de tê kirin. Nimûneyên ku hatine vegotin xwedî mezinahiyên di navbera 50-100 nm de ne û dişibin dilopên şilbûyî (Wêne 1b). Rûyê ku di encama pêvajoya mohrkirinê de hatiye bidestxistin xwedî avahiyek fezayî ya diyarkirî ye ku xwedî rûbera têkiliyê ya zêde ye. Ev şêweya rûyê, digel gelek konfigurasyonên girêdanê, ji bo hilgirtin û ragirtina krîstalên xwê îdeal e. Her du avahiyên ku hatine vegotin bi rastî poroz xuya dikin û xwedî kavilên piçûk in ku xuya dikin ku ji bo ragirtina hîdratên xwê û kişandina buharan li xwê di dema xebitandina adsorber de baş guncan in. Lêbelê, analîza hêmanî ya van rûyan bi karanîna EDX dikare mîqdarên şopên magnezyûm û sulfur li ser rûyê boehmîtê tespît bike, ku di rewşa rûberek alumînayê de nayên tespît kirin.
ATR-FTIR ya nimûneyê piştrast kir ku element magnezyûm sulfat e (li Şekil 2b binêre). Spektûm lûtkeyên îyonên sulfat ên taybetmend li 610–680 û 1080–1130 cm–1 û lûtkeyên ava tora taybetmend li 1600–1700 cm–1 û 3200–3800 cm–1 nîşan dide (li Şekil 2a, c binêre). Hebûna îyonên magnezyûm hema hema spektrumê naguherîne54.
(a) EDX ya plakaya alumînyûmê ya MgSO4 ya bi boemît pêçayî, (b) Spektrumên ATR-FTIR yên pêçandinên boemît û MgSO4, (c) Spektrumên ATR-FTIR yên MgSO4 ya saf.
Parastina karîgeriya adsorpsiyonê bi TGA-yê hate piştrast kirin. Di wêneya 3b de lûtkeya desorpsiyonê ya bi qasî 60°C nîşan dide. Ev lûtke bi germahiya du lûtkeyên ku di TGA-ya xwêya saf de hatine dîtin re li hev nayê (Wêne 3a). Dubarekirina çerxa adsorpsiyon-desorpsiyonê hate nirxandin, û heman xêz piştî danîna nimûneyan di atmosferek şil de hate dîtin (Wêne 3c). Cûdahiyên ku di qonaxa duyemîn a desorpsiyonê de têne dîtin dibe ku encama zuhabûnê di atmosferek herikbar de bin, ji ber ku ev pir caran dibe sedema zuhabûna netemam. Ev nirx di zuhakirina yekem de bi qasî 17.9 g/m2 û di zuhakirina duyemîn de bi 10.3 g/m2 re têkildar in.
Berawirdkirina analîza TGA ya boehmite û MgSO4: Analîza TGA ya MgSO4 ya saf (a), tevlihev (b) û piştî ji nû ve hîdratkirinê (c).
Heman rêbaz bi klorîda kalsiyûmê wekî adsorbent hate kirin. Encam di Wêne 4 de têne pêşkêş kirin. Muayeneya dîtbarî ya rûyê erdê guhertinên piçûk di şewqa metalîk de eşkere kir. Pûrt bi zorê xuya dike. SEM hebûna krîstalên piçûk ên bi rengek wekhev li ser rûyê erdê piştrast kir. Lêbelê, TGA di bin 150°C de dehidratasyon nîşan neda. Ev dibe ku ji ber wê rastiyê be ku rêjeya xwêyê li gorî girseya tevahî ya substratê ji bo tespîtkirinê ji hêla TGA ve pir piçûk e.
Encamên dermankirina rûyê pêça sulfata sifir bi rêbaza anodkirinê di şekil 5 de têne nîşandan. Di vê rewşê de, tevlîbûna CuSO4 ya çaverêkirî di nav avahiya oksîda Al de çênebû. Di şûna wê de, derziyên sist têne dîtin ji ber ku ew bi gelemperî ji bo hîdroksîda sifir Cu(OH)2 ya ku bi boyaxên firûzî yên tîpîk re tê bikar anîn têne bikar anîn.
Dermankirina rûyê anodîzekirî bi hev re bi klorîda strontiumê re jî hate ceribandin. Encam nîşan dan ku nixumandin ne yekreng e (li Wêne 6a binêre). Ji bo ku were destnîşankirin ka xwê tevahiya rûyê nixumandiye an na, analîzek EDX hate kirin. Xêza xalek di herêma gewr de (xala 1 di Wêne 6b de) strontiumek kêm û alumînyûmek pir nîşan dide. Ev nîşan dide ku di herêma pîvandî de naveroka strontiumê kêm e, ku ev jî nîşan dide ku nixumandina strontiumê kêm e. Berevajî vê, deverên spî xwedî naverokek bilind a strontiumê û naverokek kêm a alumînyûmê ne (xalên 2-6 di Wêne 6b de). Analîza EDX ya devera spî xalên tarîtir nîşan dide (xalên 2 û 4 di Wêne 6b de), klor kêm û sulfur zêde. Ev dibe ku pêkhatina sulfata strontiumê nîşan bide. Xalên geştir naveroka klorê ya bilind û naveroka sulfur a kêm nîşan didin (xalên 3, 5 û 6 di Wêne 6b de). Ev dikare bi wê rastiyê were ravekirin ku beşa sereke ya pêça spî ji klorîda strontiumê ya çaverêkirî pêk tê. TGA-ya nimûneyê şîrovekirina analîzê bi lûtkeyekê li germahiya taybetmendiya klorîda strontiumê ya paqij piştrast kir (Wêne 6c). Nirxa wan a piçûk dikare bi beşek piçûk a xwêyê li gorî girseya piştgiriya metalî were rewakirin. Girseya desorpsiyonê ya di ceribandinan de hatî destnîşankirin bi mîqdara 7.3 g/m2 ya ku ji her yekîneya rûberê ya adsorberê di germahiya 150°C de tê dayîn re têkildar e.
Pêçanên sulfata zincê yên bi Eloxal hatine dermankirin jî hatin ceribandin. Ji hêla makroskopîk ve, pêçandin çînek pir zirav û yekreng e (Wêne 7a). Lêbelê, SEM rûberek eşkere kir ku bi krîstalên piçûk hatiye nixumandin ku bi deverên vala veqetandî ne (Wêne 7b). TGA ya pêçandin û substratê bi ya xwêya paqij re hate berhev kirin (Wêne 7c). Xwêya paqij li 59.1°C xwedî lûtkeyek asîmetrîk e. Alûminyuma pêçandî li 55.5°C û 61.3°C du lûtkeyên piçûk nîşan da, ku hebûna hîdrata sulfata zincê nîşan dide. Cûdahiya girseyê ya ku di ceribandinê de hate eşkere kirin li germahiya dehidratasyonê ya 150°C bi 10.9 g/m2 re têkildar e.
Wekî di serlêdana berê de53, hîdroksîetîl seluloz wekî madeyek girêdanê hate bikar anîn da ku zeliqandin û aramiya pêça sorbentê baştir bike. Lihevhatina materyalê û bandora wê li ser performansa adsorpsiyonê bi TGA hate nirxandin. Analîz li gorî giraniya giştî tê kirin, ango nimûne plakaya metalî ya ku wekî substrata pêçandinê tê bikar anîn vedihewîne. Zeliqandin bi ceribandinek li ser bingeha ceribandina xaçerêya xaçerê ya ku di taybetmendiya ISO2409 de hatî destnîşankirin tê ceribandin (li gorî stûrî û firehiya taybetmendiyê nikare bi taybetmendiya veqetandina zeliqandinê re hevdîtin bike).
Pêçandina panelan bi klorîda kalsiyûmê (CaCl2) (li Şekil 8a binêre) bû sedema belavkirineke neyeksan, ku di pêçandina alumînyûma saf a ku ji bo ceribandina çîçeka transversal hatiye bikar anîn de nehat dîtin. Li gorî encamên ji bo CaCl2 ya saf, TGA (Şekil 8b) du lûtkeyên taybetmendî nîşan dide ku ber bi germahiyên nizmtir ên 40 û 20°C ve hatine veguheztin. Testa xaçerêyî rê nade berawirdkirineke objektîf ji ber ku nimûneya CaCl2 ya saf (nimûneya li rastê di Şekil 8c de) bermahiyek toz e, ku perçeyên herî jorîn radike. Encamên HEC pêçandinek pir zirav û yekreng bi girêdana têrker nîşan dan. Cûdahiya girseyê ya ku di Şekil 8b de tê nîşandan li gorî 51.3 g/m2 ji bo her yekîneya rûberê ya adsorberê di germahiya 150°C de ye.
Encamên erênî di warê girêdan û yekrengiyê de bi magnezyûm sulfate (MgSO4) jî hatin bidestxistin (li Şekil 9 binêre). Analîza pêvajoya desorpsiyona pêçanê hebûna lûtkeyek bi qasî 60°C nîşan da. Ev germahî bi gava sereke ya desorpsiyonê re têkildar e ku di zuhakirina xwêyên saf de tê dîtin, û gaveke din di 44°C de temsîl dike. Ew bi veguherîna ji heksahîdrat ber bi pentahîdrat ve têkildar e û di rewşa pêçanên bi madeyên girêdanê de nayê dîtin. Testên beşê xaçerêyî belavkirin û girêdana çêtir nîşan didin li gorî pêçanên ku bi karanîna xwêya saf hatine çêkirin. Cûdahiya giraniyê ya ku di TGA-DTC de tê dîtin bi 18.4 g/m2 ji bo her yekîneya rûberê ya adsorberê di germahiya 150°C de têkildar e.
Ji ber nelirêtiyên rûberî, klorîda strontiumê (SrCl2) li ser perwaneyan pêçek neyeksan heye (Wêne 10a). Lêbelê, encamên ceribandina çîçeka transversal belavkirinek yekreng bi girêdanek pir çêtir nîşan dan (Wêne 10c). Analîza TGA ferqek pir piçûk di giraniyê de nîşan da, ku divê ji ber naveroka xwêya kêmtir li gorî substrata metalî be. Lêbelê, gavên li ser xêzê hebûna pêvajoyek zuhabûnê nîşan didin, her çend lûtke bi germahiya ku dema taybetmendiya xwêya saf tê bidestxistin ve girêdayî ye. Lûtkeyên li 110°C û 70.2°C yên ku di Wêne 10b de hatine dîtin jî dema analîzkirina xwêya saf hatin dîtin. Lêbelê, gava sereke ya zuhabûnê ya ku di xwêya saf de di 50°C de hatî dîtin di xêzan de bi karanîna pêvekerê nehat nîşandan. Berevajî vê, tevliheviya pêvekerê du lûtke li 20.2°C û 94.1°C nîşan da, ku ji bo xwêya saf nehatine pîvandin (Wêne 10b). Di germahiya 150°C de, cudahiya giraniya çavdêrîkirî li gorî 7.2 g/m2 ji bo her yekîneya rûberê ya adsorberê ye.
Têkeliya HEC û sulfata zincê (ZnSO4) encamên qebûlkirî neda (Wêne 11). Analîza TGA ya metala pêçayî ti pêvajoyên zuhabûnê eşkere nekir. Her çend belavkirin û zeliqandina pêçandinê baştir bûye jî, taybetmendiyên wê hîn jî ji rewşa çêtirîn dûr in.
Riya herî hêsan a pêçandina fîberên metal bi qatek tenik û yekreng, şilkirina şil e (Wêne 12a), ku amadekirina xwêya hedef û şilkirina fîberên metal bi çareseriyek avî vedihewîne.
Dema ku ji bo impregnasyona şil tê amadekirin, du pirsgirêkên sereke derdikevin holê. Ji aliyekî ve, tansiyona rûyê ya çareseriya şor rê li ber tevlêbûna rast a şilavê di nav avahiya poroz de digire. Krîstalîzasyon li ser rûyê derve (Wêne 12d) û bilbilên hewayê yên di hundurê avahiyê de asê mane (Wêne 12c) tenê bi kêmkirina tansiyona rûyê û pêş-şilkirina nimûneyê bi ava distîlekirî dikarin werin kêmkirin. Helweşandina bi zorê di nimûneyê de bi valakirina hewaya hundur an jî bi afirandina herikîna çareseriyê di avahiyê de rêbazên din ên bibandor in ku dagirtina tevahî ya avahiyê misoger bikin.
Pirsgirêka duyemîn a ku di dema amadekirinê de hat dîtin, rakirina fîlmê ji beşek ji xwêyê bû (li Şekil 12b binêre). Ev diyarde bi çêbûna pêçek hişk li ser rûyê helandinê tê xuyang kirin, ku zuwabûna bi konveksiyonê ve hatî teşwîq kirin radiwestîne û pêvajoya belavbûnê ya teşwîq kirin dest pê dike. Mekanîzmaya duyemîn ji ya yekem pir hêdîtir e. Di encamê de, ji bo demek zuwabûnê ya maqûl germahiyek bilind hewce ye, ku xetera çêbûna bilbilan di hundurê nimûneyê de zêde dike. Ev pirsgirêk bi danasîna rêbazek alternatîf a krîstalîzasyonê tê çareser kirin ku ne li ser guherîna konsantrasyonê (buharbûn), lê li ser guherîna germahiyê ye (wek mînaka bi MgSO4 di Şekil 13 de).
Nûneratiya şematîk a pêvajoya krîstalîzasyonê di dema sarkirin û veqetandina qonaxên hişk û şil de bi karanîna MgSO4.
Çareseriyên xwêyên têrkirî dikarin bi karanîna vê rêbazê di germahiya odeyê (HT) an jî li jor wê werin amadekirin. Di rewşa yekem de, krîstalîzekirin bi daxistina germahiyê di bin germahiya odeyê de hate zorê. Di rewşa duyem de, krîstalîzekirin dema ku nimûne heta germahiya odeyê (RT) hate sarkirin çêbû. Encam tevlîheviyek ji krîstalan (B) û çareserkirî (A) ye, ku beşa şile ya wê bi hewaya pêçayî tê rakirin. Ev rêbaz ne tenê ji çêbûna fîlmek li ser van hîdratan dûr dikeve, lê di heman demê de dema ku ji bo amadekirina kompozîtên din hewce dike jî kêm dike. Lêbelê, rakirina şile bi hewaya pêçayî dibe sedema krîstalîzekirina zêde ya xwêyê, ku di encamê de pêçek stûrtir çêdibe.
Rêbazek din ku dikare ji bo pêçandina rûyên metalî were bikar anîn, hilberîna rasterast a xwêyên hedef bi rêya reaksiyonên kîmyewî ye. Guherkerên germê yên pêçayî yên ku bi reaksiyona asîdan li ser rûyên metalî yên perik û lûleyan têne çêkirin, gelek avantaj hene, wekî ku di lêkolîna me ya berê de hatî ragihandin. Sepandina vê rêbazê li ser fîberan bû sedema encamên pir xirab ji ber çêbûna gazan di dema reaksiyonê de. Zexta bilbilên gaza hîdrojenê di hundurê sondayê de kom dibe û dema ku hilber tê derxistin diguhere (Wêne 14a).
Ji bo kontrolkirina qalindahî û belavbûna pêçanê, pêçandin bi rêya reaksiyoneke kîmyewî hatiye guhertin. Ev rêbaz derbaskirina herikîna mijê asîdê di nav nimûneyê re vedihewîne (Wêne 14b). Tê payîn ku ev yek bi reaksiyona bi metala substratê re bibe sedema pêçandineke yekreng. Encam têrker bûn, lê pêvajo pir hêdî bû ku wekî rêbazeke bibandor were hesibandin (Wêne 14c). Demên reaksiyonê yên kurttir dikarin bi germkirina herêmî werin bidestxistin.
Ji bo derbaskirina dezavantajên rêbazên jorîn, rêbazek pêçandinê li ser bingeha karanîna zeliqokan hatiye lêkolîn kirin. HEC li gorî encamên ku di beşa berê de hatine pêşkêş kirin hate hilbijartin. Hemî nimûne bi giraniya %3 hatin amadekirin. Madeya pêvekirinê bi xwê re tê tevlihev kirin. Fîber li gorî heman prosedurê wekî ji bo riban pêş-derman kirin, ango di nav 15 hûrdeman de di asîda sulfurîk a %50 de hatin şil kirin, dûv re 20 saniyeyan di hîdroksîda sodyûmê de hatin şil kirin, di ava distîlkirî de hatin şuştin û di dawiyê de 30 hûrdeman di ava distîlkirî de hatin şil kirin. Di vê rewşê de, berî şilkirinê gavek din hate zêdekirin. Nimûneyê demek kurt di çareseriya xwêya hedef a zirav de bihelînin û di nêzîkî 60°C de hişk bikin. Pêvajo ji bo guheztina rûyê metalê hatî çêkirin, afirandina cihên navokî ku belavkirina pêçandinê di qonaxa dawîn de baştir dike. Avahiya fîberî aliyek heye ku tê de fîlament ziravtir û bi zexmî hatine pak kirin, û aliyê dijber heye ku tê de fîlament stûrtir û kêmtir belav bûne. Ev encama 52 pêvajoyên çêkirinê ye.
Encamên ji bo klorîda kalsiyûmê (CaCl2) di Tabloya 1-ê de hatine kurtkirin û bi wêneyan hatine nîşandan. Veşartinek baş piştî derzîkirinê. Tewra ew têlên ku krîstalên xuya li ser rûyê wan tune bûn jî, refleksên metalîk kêm bûn, ku guhertinek di qedandinê de nîşan dide. Lêbelê, piştî ku nimûne bi tevliheviyek avî ya CaCl2 û HEC-ê hatin şilkirin û di germahiyek nêzîkî 60°C de hatin hişk kirin, pêçan li xaçerêyên avahiyan hatin kom kirin. Ev bandorek ji ber tansiyona rûyê çareseriyê ye. Piştî şilkirinê, şilek ji ber tansiyona rûyê wê di hundurê nimûneyê de dimîne. Bi bingehîn ew li xaçerêya avahiyan çêdibe. Aliyê çêtirîn ê nimûneyê çend qulên ku bi xwê tije ne hene. Giranî piştî pêçandinê bi 0,06 g/cm3 zêde bû.
Pêçandina bi magnezyûm sulfat (MgSO4) di her yekîneya qebareyê de bêtir xwê hilberand (Tabloya 2). Di vê rewşê de, zêdebûna pîvandî 0.09 g/cm3 e. Pêvajoya çandinê bû sedema nixumandina berfireh a nimûneyê. Piştî pêvajoya pêçandinê, xwê deverên mezin ên aliyê zirav ê nimûneyê asteng dike. Wekî din, hin deverên matê têne asteng kirin, lê hin porozîte têne parastin. Di vê rewşê de, çêbûna xwêyê li cihê ku avahiyan lê tê girêdan bi hêsanî tê dîtin, ku piştrast dike ku pêvajoya pêçandinê bi giranî ji ber tansiyona rûyê şilavê ye, ne ji ber têkiliya di navbera xwê û substrata metalî de.
Encamên ji bo tevliheviya klorîda strontiumê (SrCl2) û HEC taybetmendiyên dişibin mînakên berê nîşan dan (Tabloya 3). Di vê rewşê de, aliyê ziravtir ê nimûneyê hema hema bi tevahî hatiye nixumandin. Tenê kunên ferdî xuya dibin, ku di dema zuwabûnê de wekî encamek berdana buharê ji nimûneyê çêdibin. Şêweya ku li aliyê mat tê dîtin pir dişibihe rewşa berê, dever bi xwêyê hatiye girtin û fîber bi tevahî nehatine nixumandin.
Ji bo nirxandina bandora erênî ya avahiya fîberî li ser performansa germî ya guherkerê germê, îhtîmala germî ya bi bandor a avahiya fîberî ya pêçayî hate destnîşankirin û bi materyalê pêçayî yê saf re hate berhev kirin. Îhtîmala germî li gorî ASTM D 5470-2017 bi karanîna cîhaza panela dûz a ku di Wêne 15a de tê nîşandan, bi karanîna materyalek referansê ya bi îhtîmala germî ya naskirî hate pîvandin. Li gorî rêbazên din ên pîvandina demkî, ev prensîb ji bo materyalên poroz ên ku di lêkolîna heyî de têne bikar anîn avantaj e, ji ber ku pîvandin di rewşek sabît de û bi mezinahiya nimûneyek têr (rûbera bingehîn 30 × 30 mm2, bilindahî bi qasî 15 mm) têne kirin. Nimûneyên materyalê pêçayî yê saf (referans) û avahiya fîberê ya pêçayî ji bo pîvandinan di rêça fîberê de û perpendîkular bi rêça fîberê re hatin amadekirin da ku bandora îhtîmala germî ya anîzotropîk were nirxandin. Nimûne li ser rûyê (grît P320) hatin hûrkirin da ku bandora hişkbûna rûyê ji ber amadekirina nimûneyê kêm bikin, ku avahiya di nav nimûneyê de nîşan nade.