Շնորհակալություն Nature.com կայք այցելելու համար: Ձեր օգտագործած դիտարկիչի տարբերակն ունի CSS-ի սահմանափակ աջակցություն: Լավագույն արդյունքի հասնելու համար խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել ձեր դիտարկիչի ավելի նոր տարբերակ (կամ անջատել համատեղելիության ռեժիմը Internet Explorer-ում): Մինչ այդ, շարունակական աջակցությունն ապահովելու համար, մենք կայքը ցուցադրում ենք առանց ոճավորման կամ JavaScript-ի:
Ստեարինաթթուն (SA) օգտագործվում է որպես փուլային փոփոխության նյութ (PCM) էներգիայի կուտակման սարքերում: Այս ուսումնասիրության մեջ SiO2 թաղանթի մակերևութային ակտիվ նյութը միկրոկապսուլացվել է սոլ-գել մեթոդով: SA-ի տարբեր քանակություններ (5, 10, 15, 20, 30 և 50 գ) ինկապսուլացվել են 10 մլ տետրաէթիլ օրթոսիլիկատում (TEOS): Սինթեզված միկրոկապսուլացված փուլային փոփոխության նյութը (MEPCM) բնութագրվել է Ֆուրիեի ձևափոխության ինֆրակարմիր սպեկտրոսկոպիայի (FT-IR), ռենտգենյան դիֆրակցիայի (XRD), ռենտգենյան ֆոտոէլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիայի (XPS) և սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (SEM) միջոցով: Բնութագրման արդյունքները ցույց են տվել, որ SA-ն հաջողությամբ ինկապսուլացվել է SiO2-ով: Ջերմագրավիմետրիկ վերլուծությունը (TGA) ցույց է տվել, որ MEPCM-ն ունի ավելի լավ ջերմային կայունություն, քան CA-ն: Դիֆերենցիալ սկանավորող կալորիմետրիայի (DSC) միջոցով պարզվել է, որ MEPCM-ի էնթալպիայի արժեքը չի փոխվել նույնիսկ 30 տաքացման-սառեցման ցիկլերից հետո: Բոլոր միկրոկապսուլացված նմուշների մեջ, MEPCM պարունակող 50 գ SA-ն ուներ հալման և պնդացման ամենաբարձր թաքնված ջերմությունը, որոնք համապատասխանաբար կազմում էին 182.53 Ջ/գ և 160.12 Ջ/գ: Փաթեթավորման արդյունավետության արժեքը հաշվարկվել է ջերմային տվյալների հիման վրա, և ամենաբարձր արդյունավետությունը հայտնաբերվել է նույն նմուշի համար, որը կազմել է 86.68%:
Շինարարական արդյունաբերության մեջ օգտագործվող էներգիայի մոտավորապես 58%-ը օգտագործվում է շենքերի ջեռուցման և սառեցման համար1: Հետևաբար, ամենակարևորը արդյունավետ էներգետիկ համակարգերի ստեղծումն է, որոնք հաշվի են առնում շրջակա միջավայրի աղտոտումը2: Փուլային փոփոխության նյութեր (PCM) օգտագործող թաքնված ջերմության տեխնոլոգիան կարող է կուտակել բարձր էներգիա ցածր ջերմաստիճանի տատանումների դեպքում3,4,5,6 և կարող է լայնորեն կիրառվել այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են ջերմափոխանակումը, արևային էներգիայի կուտակումը, ավիատիեզերական արդյունաբերությունը և օդորակումը7,8,9: PCM-ը ցերեկային ժամերին կլանում է ջերմային էներգիա շենքերի արտաքին մասից և գիշերը արձակում էներգիա10: Հետևաբար, փուլային փոփոխության նյութերը խորհուրդ են տրվում որպես ջերմային էներգիայի կուտակման նյութեր: Բացի այդ, կան PCM-ների տարբեր տեսակներ, ինչպիսիք են՝ պինդ-պինդ, պինդ-հեղուկ, հեղուկ-գազ և պինդ-գազ11: Դրանց թվում ամենատարածված և հաճախ օգտագործվող փուլային փոփոխության նյութերն են պինդ-պինդ փուլային փոփոխության նյութերը և պինդ-հեղուկ փուլային փոփոխության նյութերը: Այնուամենայնիվ, դրանց կիրառումը շատ դժվար է հեղուկ-գազային և պինդ-գազային փուլային անցման նյութերի հսկայական ծավալային փոփոխությունների պատճառով:
ՊԿՄ-ն իր հատկությունների շնորհիվ ունի տարբեր կիրառություններ. 15°C-ից ցածր ջերմաստիճաններում հալվողները կարող են օգտագործվել օդորակման համակարգերում՝ սառը ջերմաստիճանը պահպանելու համար, իսկ 90°C-ից բարձր ջերմաստիճաններում հալվողները՝ ջեռուցման համակարգերում՝ հրդեհները կանխելու համար12: Կիրառությունից և հալման ջերմաստիճանի միջակայքից կախված՝ տարբեր օրգանական և անօրգանական քիմիական նյութերից սինթեզվել են տարբեր փուլային փոփոխման նյութեր13,14,15: Պարաֆինը ամենատարածված փուլային փոփոխման նյութն է՝ բարձր թաքնված ջերմությամբ, կոռոզիոնության դեմ պայքարողությամբ, անվտանգությամբ և հալման ջերմաստիճանի լայն միջակայքով16,17,18,19,20,21:
Սակայն, փուլային փոփոխության նյութերի ցածր ջերմահաղորդականության պատճառով, դրանք պետք է պատիճավորվեն պատյանի (արտաքին շերտի) մեջ՝ փուլային փոփոխության գործընթացի ընթացքում հիմնական նյութի արտահոսքը կանխելու համար22: Բացի այդ, շահագործման սխալները կամ արտաքին ճնշումը կարող են վնասել արտաքին շերտը (ծածկույթը), և հալված փուլային փոփոխության նյութը կարող է ռեակցիայի մեջ մտնել շինանյութերի հետ՝ առաջացնելով ներդրված պողպատե ձողերի կոռոզիա, այդպիսով նվազեցնելով շենքի պիտանիությունը23: Հետևաբար, կարևոր է սինթեզել պատիճավորված փուլային փոփոխության նյութերը բավարար պատյանի նյութով, ինչը կարող է լուծել վերը նշված խնդիրները24:
Ֆազային փոփոխության նյութերի միկրոկապսուլյացիան կարող է արդյունավետորեն մեծացնել ջերմափոխանակումը և նվազեցնել շրջակա միջավայրի ռեակտիվությունը, ինչպես նաև վերահսկել ծավալի փոփոխությունները: PCM կապսուլյացիայի համար մշակվել են տարբեր մեթոդներ, մասնավորապես՝ միջմակերեսային պոլիմերացում25,26,27,28, տեղում պոլիմերացում29,30,31,32, կոացերվացիա33,34,35 և սոլ-գել գործընթացներ36,37,38,39: Ֆորմալդեհիդային խեժը կարող է օգտագործվել միկրոկապսուլյացիայի համար40,41,42,43: Մելամին-ֆորմալդեհիդը և միզանյութ-ֆորմալդեհիդային խեժերը օգտագործվում են որպես թաղանթային նյութեր, որոնք հաճախ շահագործման ընթացքում արտանետում են թունավոր ֆորմալդեհիդ: Հետևաբար, այս նյութերի օգտագործումը փաթեթավորման գործընթացներում արգելվում է: Այնուամենայնիվ, ջերմային էներգիայի կուտակման համար էկոլոգիապես մաքուր փուլային փոփոխության նյութերը կարող են սինթեզվել ճարպաթթուների և լիգնինի վրա հիմնված հիբրիդային նանոկապսուլների միջոցով44:
Չժանը և այլք45 և այլք սինթեզել են լաուրինաթթու տետրաէթիլ օրթոսիլիկատից և եզրակացրել, որ մեթիլտրիէթօքսիսիլանի և տետրաէթիլ օրթոսիլիկատի ծավալային հարաբերակցության մեծացմանը զուգընթաց, թաքնված ջերմությունը նվազում է, և մակերեսային հիդրոֆոբությունը մեծանում է: Լաուրինաթթուն կարող է լինել կապոկ մանրաթելերի համար պոտենցիալ և արդյունավետ միջուկային նյութ46: Բացի այդ, Լաթիբարին և այլք47 սինթեզել են ստեարինաթթվի վրա հիմնված ՊԿՄ-ներ՝ օգտագործելով TiO2-ը որպես պատյանի նյութ: Չժուն և այլք պատրաստել են n-օկտադեկան և սիլիկոնային նանոկապսուլներ՝ որպես պոտենցիալ ՊԿՄ-ներ48: Գրականության վերանայումից դժվար է հասկանալ արդյունավետ և կայուն միկրոկապսուլացված փուլային փոփոխության նյութերի ձևավորման համար խորհուրդ տրվող դեղաչափը:
Հետևաբար, հեղինակների իմացության չափով, միկրոկապսուլացման համար օգտագործվող փուլային փոփոխության նյութի քանակը կարևոր պարամետր է արդյունավետ և կայուն միկրոկապսուլացված փուլային փոփոխության նյութերի արտադրության համար: Փուլային փոփոխության նյութերի տարբեր քանակությունների օգտագործումը թույլ կտա մեզ պարզաբանել միկրոկապսուլացված փուլային փոփոխության նյութերի տարբեր հատկությունները և կայունությունը: Ստեարինաթթուն (ճարպաթթու) էկոլոգիապես մաքուր, բժշկական առումով կարևոր և տնտեսող նյութ է, որը կարող է օգտագործվել ջերմային էներգիա կուտակելու համար, քանի որ այն ունի բարձր էնթալպիայի արժեք (~200 Ջ/գ) և կարող է դիմակայել մինչև 72 °C ջերմաստիճանի: Բացի այդ, SiO2-ը չի այրվում, ապահովում է ավելի բարձր մեխանիկական ամրություն, ջերմահաղորդականություն և ավելի լավ քիմիական դիմադրություն միջուկի նյութերի նկատմամբ, և գործում է որպես պոցոլանային նյութ շինարարության մեջ: Երբ ցեմենտը խառնվում է ջրի հետ, վատ կապսուլացված PCM-ները կարող են ճաքել մեխանիկական մաշվածության և զանգվածային բետոնե կառուցվածքներում առաջացող բարձր ջերմաստիճանների (հիդրատացիայի ջերմություն) պատճառով: Հետևաբար, SiO2 թաղանթով միկրոկապսուլացված CA-ի օգտագործումը կարող է լուծել այս խնդիրը: Հետևաբար, այս ուսումնասիրության նպատակն էր ուսումնասիրել սոլ-գել գործընթացով սինթեզված ՊԿՄ-ների կատարողականը և արդյունավետությունը շինարարական կիրառություններում: Այս աշխատանքում մենք համակարգված կերպով ուսումնասիրել ենք SiO2 թաղանթների մեջ պարկուճավորված 5, 10, 15, 20, 30 և 50 գ SA-ի տարբեր քանակությունները (որպես հիմնական նյութ): SiO2 թաղանթի ձևավորման համար որպես նախորդ լուծույթ օգտագործվել է տետրաէթիլօրթոսիլիկատի (TEOS) ֆիքսված քանակություն 10 մլ ծավալով:
Որպես հիմնական նյութ՝ ռեակտիվ որակի ստեարինաթթու (SA, C18H36O2, հալման ջերմաստիճան՝ 72°C) ձեռք է բերվել Daejung Chemical & Metals Co., Ltd.-ից, Կյոնգի-դո, Հարավային Կորեա: Որպես նախորդ լուծույթ՝ տետրաէթիլորթոսիլիկատ (TEOS, C8H20O4Si) ձեռք է բերվել Acros Organics-ից, Գիլ, Բելգիա: Բացի այդ, բացարձակ էթանոլ (EA, C2H5OH) և նատրիումի լաուրիլ սուլֆատ (SLS, C12H25NaO4S) ձեռք են բերվել Daejung Chemical & Metals Co., Ltd-ից, Կյոնգի-դո, Հարավային Կորեա, համապատասխանաբար որպես լուծիչներ և մակերևութային ակտիվ նյութեր: Որպես լուծիչ օգտագործվում է նաև թորած ջուր:
800 պտ/րոպե արագությամբ և 75°C ջերմաստիճանում մագնիսական խառնիչով 100 մլ թորած ջրի մեջ տարբեր քանակությամբ նատրիումի լաուրիլ սուլֆատի (SLS) հետ խառնվել է 100 մլ թորած ջրի մեջ տարբեր համամասնություններով (աղյուսակ 1): SA էմուլսիաները բաժանվել են երկու խմբի՝ (1) 5, 10 և 15 գ SA խառնվել է 0.10 գ SLS-ի հետ 100 մլ թորած ջրի մեջ (SATEOS1, SATEOS2 և SATEOS3), (2) 20, 30 և 50 գ SA խառնվել է 0.15, 0.20 և 0.25 գ SLS-ի հետ խառնվել է 100 մլ թորած ջրի հետ (SATEOS4, SATEOS5 և SATEOS6): 0.10 գ SLS օգտագործվել է 5, 10 և 15 գ SA-ի հետ՝ համապատասխան էմուլսիաներ ստանալու համար: Հետագայում առաջարկվել է ավելացնել SATEOS4, SATEOS5 և SATEOS6-ի համար SLS-ների քանակը: Աղյուսակ 1-ում ներկայացված են կայուն էմուլսիոն լուծույթներ ստանալու համար օգտագործված CA-ի և SLS-ի հարաբերակցությունները։
100 մլ բաժակի մեջ տեղադրեք 10 մլ TEOS, 10 մլ էթանոլ (EA) և 20 մլ թորած ջուր: SA և SiO2 թաղանթների տարբեր հարաբերակցությունների պատիճավորման արդյունավետությունն ուսումնասիրելու համար գրանցվել է բոլոր նմուշների սինթեզի գործակիցը: Խառնուրդը խառնվել է մագնիսական խառնիչով 400 պտ/րոպե արագությամբ և 60°C ջերմաստիճանում 1 ժամ: Այնուհետև նախորդող լուծույթը կաթիլ-կաթիլ ավելացվել է պատրաստված SA էմուլսիային, եռանդուն խառնվել է 800 պտ/րոպե արագությամբ և 75°C ջերմաստիճանում 2 ժամ և զտվել՝ սպիտակ փոշի ստանալու համար: Սպիտակ փոշին լվացվել է թորած ջրով՝ մնացորդային SA-ն հեռացնելու համար և չորացվել է վակուումային վառարանում 45°C ջերմաստիճանում 24 ժամ: Արդյունքում ստացվել է միկրոպատիճավորված SC՝ SiO2 թաղանթով: Միկրոպիճավորված SA-ի սինթեզի և պատրաստման ամբողջ գործընթացը ներկայացված է նկար 1-ում:
SiO2 թաղանթով SA միկրոկապսուլները պատրաստվել են սոլ-գել մեթոդով, և դրանց պատիճավորման մեխանիզմը ներկայացված է նկար 2-ում: Առաջին քայլը ներառում է SA էմուլսիայի պատրաստումը ջրային լուծույթում՝ SLS-ը որպես մակերևութային ակտիվ նյութ օգտագործելով: Այս դեպքում SA մոլեկուլի հիդրոֆոբ ծայրը կապվում է SLS-ի հետ, իսկ հիդրոֆիլ ծայրը՝ ջրի մոլեկուլների հետ՝ առաջացնելով կայուն էմուլսիա: Այսպիսով, SLS-ի հիդրոֆոբ մասերը պաշտպանված են և ծածկում են SA կաթիլի մակերեսը: Մյուս կողմից, TEOS լուծույթների հիդրոլիզը դանդաղորեն տեղի է ունենում ջրի մոլեկուլների կողմից, ինչը հանգեցնում է հիդրոլիզացված TEOS-ի առաջացմանը էթանոլի առկայությամբ (Նկար 2ա)49,50,51: Հիդրոլիզացված TEOS-ը ենթարկվում է խտացման ռեակցիայի, որի ընթացքում n-հիդրոլիզացված TEOS-ը առաջացնում է սիլիկայի կլաստերներ (Նկար 2բ): Սիլիկայի կլաստերները պատիճավորվել են SA52-ով SLS-ի առկայությամբ (Նկար 2գ), որը կոչվում է միկրոկապսուլացման գործընթաց:
CA-ի SiO2 թաղանթով միկրոկապսուլացման սխեմատիկ դիագրամ (ա) TEOS-ի հիդրոլիզ (բ) հիդրոլիզատի խտացում և (գ) CA-ի SiO2 թաղանթով կապսուլավորում։
Հագեցած SA-ի և միկրոկապսուլացված SA-ի քիմիական վերլուծությունը կատարվել է Ֆուրիեի ձևափոխության ինֆրակարմիր սպեկտրոմետրի (FT-IR, Perkin Elmer UATR Two, ԱՄՆ) միջոցով, և սպեկտրները գրանցվել են 500-ից մինչև 4000 սմ-1 միջակայքում:
Ռենտգենյան դիֆրակտոմետր (XRD, D/MAX-2500, Ռիգակու, Ճապոնիա) օգտագործվել է SA ֆազերի և միկրոկապսուլային նյութերի վերլուծության համար: Ռենտգենյան կառուցվածքային սկանավորումը կատարվել է 2θ = 5°–95° միջակայքում՝ 4°/րոպե սկանավորման արագությամբ, օգտագործելով Cu-Kα ճառագայթում (λ = 1.541 Å), 25 կՎ լարման և 100 մԱ աշխատանքային պայմաններում, անընդհատ սկանավորման ռեժիմով: Ռենտգենյան պատկերները կառուցվել են 2θ = 5–50° միջակայքում, քանի որ բոլոր նմուշներում 50°-ից հետո գագաթնակետ չի դիտվել:
Ռենտգենյան ֆոտոէլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիան (XPS, Scienta Omicron R3000, ԱՄՆ) իրականացվել է Al Kα (1486.6 eV) որպես ռենտգենյան աղբյուր օգտագործելով՝ SA-ի զանգվածային քիմիական վիճակը, ինչպես նաև պարկուճային նյութում առկա տարրերը հասկանալու համար: Հավաքված XPS սպեկտրները տրամաչափվել են C 1s գագաթնակետին՝ օգտագործելով էկզոտիկ ածխածին (կապման էներգիա 284.6 eV): Շիրլիի մեթոդով ֆոնային ուղղումից հետո, յուրաքանչյուր տարրի բարձր լուծաչափով գագաթները դեկոնվոլյուցիայի են ենթարկվել և համապատասխանեցվել գաուսյան/լորենցյան ֆունկցիաներին՝ օգտագործելով CASA XPS ծրագիրը:
Զանգվածային ՇՄ-ի և միկրոկապսուլացված ՇՄ-ի ձևաբանությունը ուսումնասիրվել է սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (SEM, MIRA3, TESCAN, Բռնո, Չեխիա) միջոցով, որը հագեցած է էներգիայի դիսպերսիոն ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիայով (EDS) 15 կՎ լարման դեպքում: SEM պատկերումից առաջ նմուշները պատվել են պլատինով (Pt)՝ լիցքավորման էֆեկտներից խուսափելու համար:
Ջերմային հատկությունները (հալման/պնդացման կետը և թաքնված ջերմությունը) և հուսալիությունը (ջերմային ցիկլը) որոշվել են դիֆերենցիալ սկանավորող կալորիմետրիայի միջոցով (DSC, TA Instrument, Discovery DSC, Նյուքասլ, ԱՄՆ)՝ 10°C/րոպե տաքացման/սառեցման արագությամբ 40°C և 90°C ջերմաստիճաններում՝ անընդհատ ազոտի մաքրմամբ: Քաշի կորստի վերլուծությունը կատարվել է TGA վերլուծիչի (TA Instrument, Discovery TGA, Նյու Քասլ, ԱՄՆ) միջոցով՝ ազոտի անընդհատ հոսքում՝ սկսած 40–600°C ջերմաստիճանից, 10°C/րոպե տաքացման արագությամբ:
Նկար 3-ը ցույց է տալիս զանգվածային SC-ի, ինչպես նաև միկրոկապսուլացված SC-ի (SATEOS1, SATEOS2, SATEOS3, SATEOS4, SATEOS5 և SATEOS6) FTIR սպեկտրները: Բոլոր նմուշներում (SA, ինչպես նաև միկրոկապսուլացված SA) 2910 սմ-1 և 2850 սմ-1 կլանման գագաթները համապատասխանաբար վերագրվում են –CH3 և –CH2 խմբերի սիմետրիկ ձգման տատանումներին10,50: 1705 սմ-1 գագաթը համապատասխանում է C=O կապի տատանողական ձգմանը: 1470 սմ-1 և 1295 սմ-1 գագաթները վերագրվում են –OH ֆունկցիոնալ խմբի հարթության մեջ ծռման տատանմանը, մինչդեռ 940 սմ-1 և 719 սմ-1 գագաթները համապատասխանում են համապատասխանաբար հարթության մեջ տատանմանը և հոսունության մեջ դեֆորմացիայի տատանմանը –OH խումբ: Բոլոր միկրոկապսուլացված SA-ներում նույնպես դիտվել են SA-ի կլանման գագաթները 2910, 2850, 1705, 1470, 1295, 940 և 719 սմ-1: Բացի այդ, SA միկրոկապսուլայում դիտվել է նոր հայտնաբերված 1103 սմ-1 գագաթ, որը համապատասխանում է Si-O-Si գոտու հակասիմետրիկ ձգման տատանմանը: FT-IR արդյունքները համապատասխանում են Յուանի և այլոց 50 արդյունքներին: Նրանք հաջողությամբ պատրաստել են միկրոկապսուլացված SA ամոնիակ/էթանոլ հարաբերակցությամբ և պարզել, որ SA-ի և SiO2-ի միջև քիմիական փոխազդեցություն տեղի չի ունեցել: FT-IR ուսումնասիրության ներկայիս արդյունքները ցույց են տալիս, որ SiO2 թաղանթը հաջողությամբ կապսուլավորել է SA-ն (միջուկը) հիդրոլիզացված TEOS-ի խտացման և պոլիմերացման գործընթացի միջոցով: SA-ի ցածր պարունակության դեպքում Si-O-Si գոտու գագաթնակետային ինտենսիվությունն ավելի բարձր է (Նկար 3բ-դ): SA-ի քանակի 15 գ-ից ավելի մեծանալուն զուգընթաց, գագաթնակետի ինտենսիվությունը և Si-O-Si գոտու լայնացումը աստիճանաբար նվազում են, ինչը վկայում է SA-ի մակերեսին SiO2-ի բարակ շերտի առաջացման մասին։
(ա) SA, (բ) SATEOS1, (գ) SATEOS2, (դ) SATEOS3, (ե) SATEOS4, (զ) SATEOS5 և (գ) SATEOS6-ի FTIR սպեկտրները։
Զանգվածային SA-ի և միկրոկապսուլացված SA-ի XRD պատկերները ներկայացված են Նկար 4-ում: XRD գագաթները տեղակայված են 2θ = 6.50° (300), 10.94° (500), 15.46° (700), 20.26° \((\overline {5}ըստ JCPDS No. 0381923, 02)\), 21.42° բոլոր նմուշներում (311), 24.04° (602) և 39.98° (913) անկյուններում: Զանգվածային CA-ի հետ աղավաղումը և հիբրիդությունը պայմանավորված են անորոշ գործոններով, ինչպիսիք են մակերևութային ակտիվ նյութը (SLS), այլ մնացորդային նյութերը և SiO250-ի միկրոկապսուլացումը: Կապսուլացումից հետո հիմնական գագաթների (300), (500), (311) և (602) ինտենսիվությունը աստիճանաբար նվազում է զանգվածային CA-ի համեմատ, ինչը ցույց է տալիս նմուշի բյուրեղացման նվազում:
(ա) SA, (բ) SATEOS1, (գ) SATEOS2, (դ) SATEOS3, (ե) SATEOS4, (զ) SATEOS5 և (գ) SATEOS6-ի XRD պատկերները։
SATEOS1-ի ինտենսիվությունը կտրուկ նվազում է մյուս նմուշների համեմատ: Բոլոր միկրոկապսուլացված նմուշներում այլ գագաթներ չեն դիտարկվել (Նկար 4բ-գ), ինչը հաստատում է, որ SA մակերեսին տեղի է ունենում SiO252-ի ֆիզիկական ադսորբցիա, այլ ոչ թե քիմիական փոխազդեցություն: Բացի այդ, նաև եզրակացվել է, որ SA-ի միկրոկապսուլացումը չի հանգեցրել որևէ նոր կառուցվածքի առաջացման: SiO2-ը մնում է ամբողջական SA մակերեսին առանց որևէ քիմիական ռեակցիայի, և SA-ի քանակի նվազմանը զուգընթաց առկա գագաթները դառնում են ավելի ակնհայտ (SATEOS1): Այս արդյունքը ցույց է տալիս, որ SiO2-ը հիմնականում կապսուլացնում է SA մակերեսը: (700) կետում գագաթնակետը լիովին անհետանում է, իսկ \((\overline{5}02)\) կետում գտնվող գագաթնակետը SATEOS 1-ում դառնում է ուռուցիկ (Նկար 4բ), ինչը կապված է բյուրեղացման նվազման և ամորֆիզմի աճի հետ: SiO2-ը բնույթով ամորֆ է, ուստի 2θ = 19°-ից մինչև 25° դիտվող գագաթները ունեն ուռուցիկություն և լայնացում53 (Նկար 4բ–գ), ինչը հաստատում է ամորֆ SiO252-ի գոյությունը: Միկրոկապսուլացված SA-ի դիֆրակցիոն գագաթնակետի ցածր ինտենսիվությունը պայմանավորված է սիլիցիումի ներքին պատի միջուկագոյացման էֆեկտով և սահմանափակող բյուրեղացման վարքագծով49: Ենթադրվում է, որ SA-ի ցածր պարունակության դեպքում ավելի հաստ սիլիցիումի թաղանթ է ձևավորվում TEOS-ի մեծ քանակի առկայության պատճառով, որը մեծապես ադսորբվում է SA-ի արտաքին մակերեսին: Այնուամենայնիվ, SA-ի քանակի մեծացմանը զուգընթաց, էմուլսիոն լուծույթում SA կաթիլների մակերեսի մակերեսը մեծանում է, և պատշաճ կապսուլացման համար անհրաժեշտ է ավելի շատ TEOS: Հետևաբար, SA-ի ավելի բարձր պարունակության դեպքում FT-IR-ում SiO2 գագաթնակետը ճնշվում է (Նկար 3), և XRF-ում 2θ = 19–25°-ի մոտ դիֆրակցիոն գագաթնակետի ինտենսիվությունը (Նկար 4) նվազում է, և ընդարձակումը նույնպես նվազում է: Չի երևում: Սակայն, ինչպես երևում է նկար 4-ում, հենց որ SA-ի քանակը 5 գ-ից (SATEOS1) մեծանում է մինչև 50 գ (SATEOS6), գագաթները շատ մոտ են դառնում զանգվածային SA-ին, և (700) կետում գագաթնակետը հայտնվում է բոլոր նույնականացված գագաթնակետային ինտենսիվություններով։ Այս արդյունքը համընկնում է FT-IR արդյունքների հետ, որտեղ SiO2 SATEOS6 գագաթնակետի ինտենսիվությունը նվազում է 1103 սմ-1-ի վրա (Նկար 3գ):
SA, SATEOS1 և SATEOS6 տարրերում առկա տարրերի քիմիական վիճակները ներկայացված են նկար 1-ում և 2-ում: Նկար 5, 6, 7 և 8-ում և աղյուսակ 2-ում ներկայացված են SA-ի, SATEOS1-ի և SATEOS6-ի չափման սկանավորումները, իսկ C 1s, O 1s և Si 2p-ի բարձր թույլտվությամբ սկանավորումները՝ համապատասխանաբար նկար 5, 6, 7 և 8-ում և աղյուսակ 2-ում: XPS-ի միջոցով ստացված կապի էներգիայի արժեքները ամփոփված են աղյուսակ 2-ում: Ինչպես երևում է նկար 5-ից, SATEOS1-ում և SATEOS6-ում դիտվել են Si 2s և Si 2p ակնհայտ գագաթներ, որտեղ տեղի է ունեցել SiO2 թաղանթի միկրոկապսուլացիա: Նախորդ հետազոտողները հաղորդել են նմանատիպ Si 2s գագաթնակետի մասին՝ 155.1 eV54: SATEOS1-ում (Նկար 5բ) և SATEOS6-ում (Նկար 5գ) Si գագաթների առկայությունը հաստատում է FT-IR (Նկար 3) և XRD (Նկար 4) տվյալները։
Ինչպես ցույց է տրված նկար 6ա-ում, զանգվածային SA-ի C1s-ը ունի CC-ի երեք տարբեր գագաթներ՝ կալիֆատիկ և O=C=O՝ կապման էներգիայի դեպքում, որոնք համապատասխանաբար կազմում են 284.5 էՎ, 285.2 էՎ և 289.5 էՎ: C–C, կալիֆատիկ և O=C=O գագաթներ դիտվել են նաև SATEOS1-ում (Նկար 6բ) և SATEOS6-ում (Նկար 6գ) և ամփոփված են աղյուսակ 2-ում: Բացի այդ, C1s գագաթնակետը համապատասխանում է նաև Si-C լրացուցիչ գագաթնակետին՝ 283.1 էՎ (SATEOS1) և 283.5 էՎ (SATEOS6): C–C, կալիֆատիկ, O=C=O և Si–C-ի համար մեր դիտարկած կապման էներգիաները լավ համընկնում են այլ աղբյուրների հետ55,56:
O 1 SA-ի, SATEOS1-ի և SATEOS6-ի XPS սպեկտրները ներկայացված են համապատասխանաբար նկար 7a-c-ում: Զանգվածային SA-ի O 1s գագաթնակետը դեկոնվոլյուտ է և ունի երկու գագաթնակետ՝ C=O/C–O (531.9 eV) և C–O–H (533.0 eV), մինչդեռ SATEOS1-ի և SATEOS6-ի O 1-ը համապատասխան են: Կան միայն երեք գագաթնակետ՝ C=O/C–O, C–O–H և Si–OH55,57,58: SATEOS1-ում և SATEOS6-ում O 1s կապի էներգիան աննշանորեն փոխվում է զանգվածային SA-ի համեմատ, ինչը կապված է քիմիական բեկորի փոփոխության հետ՝ թաղանթի նյութում SiO2-ի և Si-OH-ի առկայության պատճառով:
SATEOS1-ի և SATEOS6-ի Si 2p XPS սպեկտրները ներկայացված են համապատասխանաբար նկար 8a-ում և b-ում: Բազմաքանակ CA-ում Si 2p-ն չի դիտարկվել SiO2-ի բացակայության պատճառով: Si 2p գագաթնակետը համապատասխանում է 105.4 eV-ի SATEOS1-ի և 105.0 eV-ի SATEOS6-ի համար, որը համապատասխանում է Si-O-Si-ին, մինչդեռ SATEOS1 գագաթնակետը կազմում է 103.5 eV, իսկ SATEOS6 գագաթնակետը՝ 103.3 eV, որը համապատասխանում է Si-OH55-ին: Si-O-Si և Si-OH գագաթնակետերի համապատասխանեցումը SATEOS1-ում և SATEOS6-ում ցույց է տվել SiO2-ի հաջող միկրոկապսուլյացիա SA միջուկի մակերեսին:
Միկրոկապսուլացված նյութի ձևաբանությունը շատ կարևոր է, քանի որ այն ազդում է լուծելիության, կայունության, քիմիական ռեակտիվության, հոսունության և ամրության վրա59: Հետևաբար, Սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակը (ՍԷՄ) օգտագործվել է զանգվածային SA-ի (100×) և միկրոկապսուլացված SA-ի (500×) ձևաբանությունը բնութագրելու համար, ինչպես ցույց է տրված նկար 9-ում: Ինչպես երևում է նկար 9ա-ից, SA բլոկն ունի էլիպսաձև ձև: Մասնիկների չափը գերազանցում է 500 միկրոնը: Այնուամենայնիվ, երբ միկրոկապսուլացման գործընթացը շարունակվում է, ձևաբանությունը կտրուկ փոխվում է, ինչպես ցույց է տրված նկար 9բ-գ-ում:
(ա) SA (×100), (բ) SATEOS1, (գ) SATEOS2, (դ) SATEOS3, (ե) SATEOS4, (զ) SATEOS5 և (գ) SATEOS6-ի ՍԷՄ պատկերները ×500-ով։
SATEOS1 նմուշում դիտվում են ավելի փոքր կիսագնդաձև SiO2-ով փաթաթված SA մասնիկներ՝ կոպիտ մակերեսով (Նկար 9բ), ինչը կարող է պայմանավորված լինել TEOS-ի հիդրոլիզի և խտացման պոլիմերացման միջոցով SA մակերեսին, արագացնելով էթանոլի մոլեկուլների արագ դիֆուզիան: Արդյունքում, SiO2 մասնիկները նստում են, և դիտվում է ագլոմերացիա52,60: Այս SiO2 թաղանթը մեխանիկական ամրություն է հաղորդում միկրոկապսուլացված CA մասնիկներին և նաև կանխում է հալված CA-ի արտահոսքը բարձր ջերմաստիճաններում10: Այս արդյունքը ցույց է տալիս, որ SiO2 պարունակող SA միկրոկապսուլները կարող են օգտագործվել որպես պոտենցիալ էներգիայի կուտակման նյութեր61: Ինչպես երևում է նկար 9բ-ից, SATEOS1 նմուշն ունի մասնիկների միատարր բաշխում՝ SA-ն պարուրող հաստ SiO2 շերտով: Միկրոկապսուլացված SA-ի (SATEOS1) մասնիկների չափը մոտավորապես 10-20 մկմ է (Նկար 9բ), որը զգալիորեն փոքր է զանգվածային SA-ի համեմատ՝ SA-ի ավելի ցածր պարունակության պատճառով: Միկրոկապսուլային շերտի հաստությունը պայմանավորված է նախորդ լուծույթի հիդրոլիզի և խտացման պոլիմերացման միջոցով: Ագլոմերացիա տեղի է ունենում SA-ի ավելի ցածր դեղաչափերի դեպքում, այսինքն՝ մինչև 15 գ (Նկ. 9բ-դ), սակայն դեղաչափը մեծացնելուն պես ագլոմերացիա չի նկատվում, այլ դիտվում են հստակ սահմանված գնդաձև մասնիկներ (Նկ. 9ե-գ) 62:
Բացի այդ, երբ SLS մակերևութային ակտիվ նյութի քանակը հաստատուն է, SA-ի պարունակությունը (SATEOS1, SATEOS2 և SATEOS3) նույնպես ազդում է արդյունավետության, ձևի և մասնիկների չափերի բաշխման վրա: Այսպիսով, պարզվել է, որ SATEOS1-ը ցուցաբերում է մասնիկների ավելի փոքր չափ, միատարր բաշխում և խիտ մակերես (Նկար 9բ), ինչը վերագրվում է SA-ի հիդրոֆիլ բնույթին, որը խթանում է երկրորդային միջուկագոյացումը հաստատուն մակերևութային ակտիվ նյութի63 ազդեցության տակ: Ենթադրվում է, որ SA-ի պարունակությունը 5-ից մինչև 15 գ (SATEOS1, SATEOS2 և SATEOS3) մեծացնելով և մակերևութային ակտիվ նյութի հաստատուն քանակություն օգտագործելով, այսինքն՝ 0.10 գ SLS (աղյուսակ 1), մակերևութային ակտիվ նյութի մոլեկուլի յուրաքանչյուր մասնիկի ներդրումը կնվազի, դրանով իսկ նվազեցնելով մասնիկների չափը և մասնիկների չափը: SATEOS2-ի (Նկար 9գ) և SATEOS3-ի (Նկար 9դ) բաշխումը տարբերվում է SATEOS 1-ի բաշխումից (Նկար 9բ):
Համեմատած SATEOS1-ի հետ (Նկար 9բ), SATEOS2-ը ցույց տվեց միկրոկապսուլացված SA-ի խիտ ձևաբանություն, և մասնիկների չափը մեծացավ (Նկար 9գ): Սա պայմանավորված է ագլոմերացիայով 49, որը նվազեցնում է մակարդման արագությունը (Նկար 2բ): Քանի որ SC-ի քանակը մեծանում է SLS-ի աճին զուգընթաց, միկրոկապսուլները դառնում են հստակ տեսանելի, ինչպես ցույց է տրված Նկարում, թե ինչպես է տեղի ունենում ագրեգացիան: Բացի այդ, նկարներ 9ե-գ-ն ցույց են տալիս, որ բոլոր մասնիկները հստակ գնդաձև են ձևի և չափի: Պարզվել է, որ SA-ի մեծ քանակությամբ առկայության դեպքում կարելի է ստանալ համապատասխան քանակությամբ սիլիցիումի օլիգոմերներ, ինչը հանգեցնում է համապատասխան խտացման և կապսուլացման, և, հետևաբար, լավ սահմանված միկրոկապսուլների առաջացմանը49: Սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի արդյունքներից պարզ է դառնում, որ SATEOS6-ը ձևավորել է համապատասխան միկրոկապսուլներ՝ համեմատած SA-ի փոքր քանակի հետ:
Բազմաֆունկցիոնալ SA-ի և միկրոկապսուլային SA-ի էներգիայի դիսպերսիոն ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիայի (EDS) արդյունքները ներկայացված են աղյուսակ 3-ում: Ինչպես երևում է այս աղյուսակից, Si-ի պարունակությունը աստիճանաբար նվազում է SATEOS1-ից (12.34%) մինչև SATEOS6 (2.68%): SA-ի աճ: Հետևաբար, կարող ենք ասել, որ SA-ի քանակի աճը հանգեցնում է SiO2-ի նստվածքի նվազմանը SA-ի մակերեսին: EDS51-ի կիսաքանակական վերլուծության պատճառով աղյուսակ 3-ում C և O պարունակությունների համար համապատասխան արժեքներ չկան: Միկրոկապսուլացված SA-ի Si պարունակությունը համահարաբերակցվել է FT-IR, XRD և XPS արդյունքների հետ:
Մեծածավալ SA-ի, ինչպես նաև SiO2 թաղանթով միկրոկապսուլացված SA-ի հալման և պնդացման վարքագիծը ներկայացված է նկար 1-ում և 2-ում: Դրանք ներկայացված են համապատասխանաբար նկար 10-ում և 11-ում, իսկ ջերմային տվյալները՝ աղյուսակ 4-ում: Միկրոկապսուլացված SA-ի հալման և պնդացման ջերմաստիճանները տարբեր են եղել: SA-ի քանակի աճին զուգընթաց հալման և պնդացման ջերմաստիճանները մեծանում են և մոտենում են մեծածավալ SA-ի արժեքներին: SA-ի միկրոկապսուլացումից հետո սիլիցիումի պատը մեծացնում է բյուրեղացման ջերմաստիճանը, և դրա պատը գործում է որպես միջուկ՝ նպաստելով տարասեռությանը: Հետևաբար, SA-ի քանակի աճին զուգընթաց հալման (Նկար 10) և պնդացման (Նկար 11) ջերմաստիճանները նույնպես աստիճանաբար աճում են49,51,64: Բոլոր միկրոկապսուլացված SA նմուշների մեջ SATEOS6-ը ցուցաբերել է ամենաբարձր հալման և պնդացման ջերմաստիճանները, որին հաջորդում են SATEOS5-ը, SATEOS4-ը, SATEOS3-ը, SATEOS2-ը և SATEOS1-ը:
SATEOS1-ը ցույց է տալիս ամենացածր հալման կետը (68.97 °C) և պնդացման ջերմաստիճանը (60.60 °C), որը պայմանավորված է մասնիկների փոքր չափսերով, որոնց դեպքում SA մասնիկների շարժը միկրոկապսուլների ներսում շատ փոքր է, և SiO2 թաղանթը կազմում է հաստ շերտ, ուստի միջուկի նյութը սահմանափակում է ձգումը և շարժումը49: Այս վարկածը կապված է SEM արդյունքների հետ, որտեղ SATEOS1-ը ցույց է տվել մասնիկների ավելի փոքր չափսեր (Նկար 9բ), ինչը պայմանավորված է նրանով, որ SA մոլեկուլները սահմանափակված են միկրոկապսուլների շատ փոքր տարածքում: Հիմնական զանգվածի, ինչպես նաև SiO2 թաղանթներով բոլոր SA միկրոկապսուլների հալման և պնդացման ջերմաստիճանների տարբերությունը 6.10–8.37 °C միջակայքում է: Այս արդյունքը ցույց է տալիս, որ միկրոկապսուլացված SA-ն կարող է օգտագործվել որպես պոտենցիալ էներգիայի կուտակման նյութ՝ SiO2 թաղանթի լավ ջերմահաղորդականության շնորհիվ65:
Ինչպես երևում է աղյուսակ 4-ից, SATEOS6-ը բոլոր միկրոկապսուլացված SC-ների մեջ ունի ամենաբարձր էնթալպիան (Նկ. 9g)՝ SEM-ով դիտարկված պատշաճ կապսուլացման շնորհիվ: SA փաթեթավորման արագությունը կարող է հաշվարկվել (1) հավասարման միջոցով: (1) Համեմատելով միկրոկապսուլացված SA49-ի թաքնված ջերմության տվյալները:
R արժեքը ներկայացնում է միկրոկապսուլացված SC-ի ինկապսուլացման աստիճանը (%), ΔHMEPCM,m-ը՝ միկրոկապսուլացված SC-ի միաձուլման թաքնված ջերմությունը, իսկ ΔHPCM,m-ը՝ SC-ի միաձուլման թաքնված ջերմությունը: Բացի այդ, փաթեթավորման արդյունավետությունը (%) հաշվարկվում է որպես մեկ այլ կարևոր տեխնիկական պարամետր, ինչպես ցույց է տրված (1) հավասարման մեջ: (2)49:
E արժեքը ներկայացնում է միկրոկապսուլացված CA-ի ինկապսուլացման արդյունավետությունը (%), ΔHMEPCM,s-ը՝ միկրոկապսուլացված CA-ի կարծրացման թաքնված ջերմությունը, իսկ ΔHPCM,s-ը՝ CA-ի կարծրացման թաքնված ջերմությունը։
Ինչպես ցույց է տրված աղյուսակ 4-ում, SATEOS1-ի փաթեթավորման աստիճանը և արդյունավետությունը համապատասխանաբար կազմում են 71.89% և 67.68%, իսկ SATEOS6-ի փաթեթավորման աստիճանը և արդյունավետությունը՝ համապատասխանաբար 90.86% և 86.68% (աղյուսակ 4): SATEOS6 նմուշը ցուցաբերում է ամենաբարձր ծածկույթի գործակիցը և արդյունավետությունը բոլոր միկրոկապսուլացված SA-ների շարքում, ինչը վկայում է դրա բարձր ջերմային հզորության մասին: Հետևաբար, պինդ վիճակից հեղուկ վիճակի անցումը պահանջում է մեծ քանակությամբ էներգիա: Բացի այդ, սառեցման գործընթացում բոլոր SA միկրոկապսուլների և զանգվածային SA-ի հալման և պնդացման ջերմաստիճանների տարբերությունը ցույց է տալիս, որ միկրոկապսուլային սինթեզի ընթացքում սիլիցիումային թաղանթը տարածականորեն սահմանափակված է: Այսպիսով, արդյունքները ցույց են տալիս, որ SC-ի քանակի աճին զուգընթաց, ծածկույթի արագությունը և արդյունավետությունը աստիճանաբար աճում են (աղյուսակ 4):
Նկար 12-ում ներկայացված են զանգվածային SA-ի և SiO2 թաղանթով միկրոկապսուլային SA-ի (SATEOS1, SATEOS3 և SATEOS6) TGA կորերը: Զանգվածային SA-ի (SATEOS1, SATEOS3 և SATEOS6) ջերմային կայունության հատկությունները համեմատվել են միկրոկապսուլացված նմուշների հետ: TGA կորից պարզ է դառնում, որ զանգվածային SA-ի, ինչպես նաև միկրոկապսուլացված SA-ի քաշի կորուստը ցույց է տալիս հարթ և շատ փոքր նվազում 40°C-ից մինչև 190°C: Այս ջերմաստիճանում զանգվածային SC-ն չի ենթարկվում ջերմային քայքայման, մինչդեռ միկրոկապսուլացված SC-ն արտանետում է ադսորբված ջուր նույնիսկ 45°C-ում 24 ժամ չորացնելուց հետո: Սա հանգեցրել է քաշի փոքր կորստի,49 բայց այս ջերմաստիճանից բարձր նյութը սկսել է քայքայվել: SA-ի ավելի ցածր պարունակության դեպքում (այսինքն՝ SATEOS1), ադսորբված ջրի պարունակությունն ավելի բարձր է, ուստի մինչև 190°C զանգվածի կորուստն ավելի բարձր է (ներդիրը՝ Նկար 12-ում): Հենց որ ջերմաստիճանը բարձրանում է 190°C-ից բարձր, նմուշը սկսում է զանգված կորցնել քայքայման գործընթացների պատճառով: Հագեցած SA-ն սկսում է քայքայվել 190°C-ում և միայն 4%-ն է մնում 260°C-ում, մինչդեռ SATEOS1-ը, SATEOS3-ը և SATEOS6-ը պահպանում են համապատասխանաբար 50%, 20% և 12%: 300°C-ից հետո հագեցած SA-ի զանգվածի կորուստը կազմել է մոտավորապես 97.60%, մինչդեռ SATEOS1-ի, SATEOS3-ի և SATEOS6-ի զանգվածի կորուստը կազմել է համապատասխանաբար մոտավորապես 54.20%, 82.40% և 90.30%: SA-ի պարունակության աճին զուգընթաց SiO2-ի պարունակությունը նվազում է (աղյուսակ 3), և SEM-ում դիտվում է թաղանթի նոսրացում (Նկար 9): Այսպիսով, միկրոկապսուլացված SA-ի քաշի կորուստը ավելի ցածր է զանգվածային SA-ի համեմատ, ինչը բացատրվում է SiO2 թաղանթի բարենպաստ հատկություններով, որը նպաստում է SA-ի մակերեսին ածխածնային սիլիկատ-ածխածնային շերտի առաջացմանը, դրանով իսկ մեկուսացնելով SA միջուկը և դանդաղեցնելով առաջացող ցնդող նյութերի արտազատումը10: Այս ածխային շերտը ջերմային քայքայման ընթացքում ձևավորում է ֆիզիկական պաշտպանիչ պատնեշ՝ սահմանափակելով դյուրավառ մոլեկուլների անցումը գազային փուլ66,67: Բացի այդ, մենք կարող ենք նաև տեսնել քաշի կորստի զգալի արդյունքներ. SATEOS1-ը ցույց է տալիս ավելի ցածր արժեքներ՝ համեմատած SATEOS3-ի, SATEOS6-ի և SA-ի հետ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ SATEOS1-ում SA-ի քանակը ավելի քիչ է, քան SATEOS3-ում և SATEOS6-ում, որտեղ SiO2 թաղանթը ձևավորում է հաստ շերտ: Ի տարբերություն դրա, զանգվածային SA-ի ընդհանուր քաշի կորուստը հասնում է 99.50%-ի 415 °C ջերմաստիճանում: Այնուամենայնիվ, SATEOS1-ը, SATEOS3-ը և SATEOS6-ը 415°C ջերմաստիճանում ցույց տվեցին համապատասխանաբար 62.50%, 85.50% և 93.76% քաշի կորուստ: Այս արդյունքը ցույց է տալիս, որ TEOS-ի ավելացումը բարելավում է SA-ի քայքայումը՝ SA-ի մակերեսին SiO2 շերտ առաջացնելով: Այս շերտերը կարող են ստեղծել ֆիզիկական պաշտպանիչ պատնեշ, և, հետևաբար, կարելի է դիտարկել միկրոկապսուլացված CA-ի ջերմային կայունության բարելավում:
Նկար 13-ում ներկայացված են DSC51,52-ի 30 տաքացման և սառեցման ցիկլերից հետո զանգվածային SA-ի և լավագույն միկրոկապսուլացված նմուշի (այսինքն՝ SATEOS 6) ջերմային հուսալիության արդյունքները: Կարելի է տեսնել, որ զանգվածային SA-ն (Նկար 13ա) որևէ տարբերություն չի ցուցաբերում հալման ջերմաստիճանի, պնդացման և էնթալպիայի արժեքի մեջ, մինչդեռ SATEOS6-ը (Նկար 13բ) որևէ տարբերություն չի ցուցաբերում ջերմաստիճանի և էնթալպիայի արժեքի մեջ նույնիսկ 30-րդ տաքացման ցիկլից և սառեցման գործընթացից հետո: Զանգվածային SA-ն ցույց է տվել 72.10 °C հալման կետ, 64.69 °C պնդացման ջերմաստիճան, իսկ առաջին ցիկլից հետո միաձուլման և պնդացման ջերմությունը համապատասխանաբար կազմել է 201.0 Ջ/գ և 194.10 Ջ/գ: 30-րդ ցիկլից հետո այս արժեքների հալման կետը նվազել է մինչև 71.24 °C, պնդացման ջերմաստիճանը՝ մինչև 63.53 °C, իսկ էնթալպիայի արժեքը նվազել է 10%-ով: Հալման և պնդացման ջերմաստիճանների փոփոխությունները, ինչպես նաև էնթալպիայի արժեքների նվազումը ցույց են տալիս, որ զանգվածային CA-ն անհուսալի է ոչ միկրոկապսուլացման կիրառությունների համար: Այնուամենայնիվ, պատշաճ միկրոկապսուլացումից հետո (SATEOS6), հալման և պնդացման ջերմաստիճանները և էնթալպիայի արժեքները չեն փոխվում (Նկար 13բ): SiO2 թաղանթներով միկրոկապսուլացվելուց հետո SA-ն կարող է օգտագործվել որպես փուլային փոփոխության նյութ ջերմային կիրառություններում, հատկապես շինարարության մեջ, իր օպտիմալ հալման և պնդացման ջերմաստիճանների և կայուն էնթալպիայի շնորհիվ:
SA (a) և SATEOS6 (b) նմուշների համար ստացված DSC կորերը 1-ին և 30-րդ տաքացման և սառեցման ցիկլերում։
Այս ուսումնասիրության մեջ իրականացվել է միկրոկապսուլյացիայի համակարգված հետազոտություն՝ օգտագործելով SA-ն որպես միջուկի նյութ և SiO2-ը որպես թաղանթի նյութ: TEOS-ը օգտագործվում է որպես նախորդ՝ SA-ի մակերեսին SiO2 հենարանային շերտ և պաշտպանիչ շերտ ձևավորելու համար: Միկրոկապսուլացված SA-ի հաջող սինթեզից հետո, FT-IR, XRD, XPS, SEM և EDS արդյունքները ցույց տվեցին SiO2-ի առկայությունը: SEM վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ SATEOS6 նմուշը SA մակերեսին ցուցադրում է SiO2 թաղանթներով շրջապատված լավ սահմանված գնդաձև մասնիկներ: Այնուամենայնիվ, SA-ի ցածր պարունակությամբ MEPCM-ը ցուցադրում է ագլոմերացիա, ինչը նվազեցնում է PCM-ի արդյունավետությունը: XPS վերլուծությունը ցույց տվեց Si-O-Si և Si-OH-ի առկայությունը միկրոկապսուլային նմուշներում, ինչը բացահայտեց SiO2-ի ադսորբցիան ​​SA մակերեսին: Ջերմային կատարողականի վերլուծության համաձայն, SATEOS6-ը ցուցաբերում է ջերմության կուտակման ամենախոստումնալից ունակությունը՝ համապատասխանաբար 70.37°C և 64.27°C հալման և պնդացման ջերմաստիճաններով, իսկ հալման և պնդացման թաքնված ջերմությունը՝ համապատասխանաբար 182.53 Ջ/գ և 160.12 Ջ/գ. Գ։ SATEOS6-ի փաթեթավորման առավելագույն արդյունավետությունը կազմում է 86.68%: TGA և DSC ջերմային ցիկլի վերլուծությունը հաստատել է, որ SATEOS6-ը դեռևս ունի լավ ջերմային կայունություն և հուսալիություն նույնիսկ 30 տաքացման և սառեցման գործընթացներից հետո:
Յանգ Տ., Վան Ս.Յ. և Լի Դ. Ջերմային էներգիայի կուտակման համար նախատեսված ջերմաքիմիական պինդ-գազային կոմպոզիտային ադսորբցիոն համակարգի արդյունավետության վերլուծություն և դրա արդյունավետության բարձրացում: կիրառություն: տաք: ինժեներ: 150, 512–521 (2019):
Ֆարիդ, ՄՄ, Խուդհայր, ԱՄ, Ռազակ, Ս. և Ալ-Հալլաջ, Ս. Փուլային փոփոխության էներգիայի կուտակման վերանայում. նյութեր և կիրառություններ: Էներգիայի փոխարկիչ: Մենեջեր: 45, 1597–1615 (2004):
Ռեջին Ա.Ֆ., Սոլանկի Ս.Ս. և Սաինի Ջ.Ս. PCM պարկուճներով ջերմային էներգիայի կուտակման համակարգերի ջերմափոխանակման կատարողականը. վերանայում, թարմացում, աջակցություն: Energy Rev 12, 2438–2458 (2008):
Լյու, Մ., Սաման, Վ. և Բրունո, Ֆ. Բարձր ջերմաստիճանի փուլային փոփոխության ջերմային կուտակիչ համակարգերի համար պահեստավորման նյութերի և ջերմային արտադրողականության բարելավման տեխնոլոգիաների վերանայում։ թարմացում։ աջակցություն։ Energy Rev 16, 2118–2132 (2012)։
Ֆան Գուոյինգ, Լի Հոնգ, Լյու Սիանգ, Վու ՍՄ Նանոկապսուլացված ջերմային էներգիայով n-տետրադեկանային փուլային փոփոխության նյութերի պատրաստում և բնութագրում: Քիմիական ինժեներ: J. 153, 217–221 (2009):
Մու, Բ. և Լի, Մ. Նոր ձևի կայուն փուլային փոփոխության կոմպոզիտային նյութերի սինթեզ՝ օգտագործելով մոդիֆիկացված գրաֆենային աերոգելներ՝ արևային էներգիայի փոխակերպման և կուտակման համար: Sol. Էներգետիկ նյութեր: Sol. Cell 191, 466–475 (2019):
Հուանգ, Կ., Ալվա, Գ., Ջիա, Յ., և Ֆանգ, Գ. Ֆազային փոփոխության նյութերի մորֆոլոգիական բնութագրումը և կիրառումը ջերմային էներգիայի կուտակման մեջ. վերանայում, թարմացում, աջակցություն: Էներգետիկայի հրատարակություն 72, 128–145 (2017):