ضد یخ کارآمد فوتوترمال فعال شده توسط مواد تغییر فاز دهنده کپسوله شده 3 بعدی Cu2-xS مخلوط شده با پوشش‌های ابرآبگریز

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت):

چکیده

سطوح ابر آبگریز فتوترمال یکی از امیدوار کننده‌ترین مواد ضد یخ زدگی هستند اما با چگالی انرژی پایین و طبیعت متناوب انرژی خورشیدی محدود شده‌اند. در این مطالعه راه حل کوپلینگ مبتنی بر مواد تغییر فاز دهنده میکروکپسوله‌سازی (MPCM) که اثر فتوترمال و ذخیره‌سازی حرارتی تغییر فاز دهنده را ادغام می‌نمایند، پیشنهاد شده ‌است. MPCMهای هشت وجهی دو پوسته با Cu₂O به‌عنوان لایه اول و 3D Cu_2-xS به‌عنوان لایه دوم برای اولین بار طراحی شده است. با مورفولوژی و دستکاری فاز پوسته Cu_2-xS، مدولاسیون حرارتی پلاسمونی سطحی MPCMها محقق می‌شود و MPCM جذب بالا با طیف کامل را با راندمان تبدیل فتوترمال تا 96.1% نشان می‌دهد. دمای تغییر فاز و آنتالپی پس از 200 سیکل ثابت می‌ماند. پوشش‌های کامپوزیت ابر آبگریز تغییر فاز دهنده فتوترمال چند منظوره با ترکیب محصولات هیدرولیز شده و پلی‌تراکمی اکتادسیل تری‌کلروسیلان و MPCM دو پوسته ساخته می‌شوند. پوشش‌های چند منظوره عملکرد عالی ضد یخ زدایی را در شرایط دمای پایین و رطوبت بالا از خود نشان می‌دهند. این پژوهش نه تنها رویکردی جدید برای طراحی MPCM‌های با کارایی بالا ارائه می‌دهد، بلکه مسیری را برای کاربرد ضد یخ زدگی پوشش‌های کامپوزیت ابر آبگریز تغییر فاز دهنده فتوترمال نشان می‌دهد.

نتیجه‌گیری

به‌طور خلاصه، رویکرد راه حل دو مرحله‌ای آسان برای ساخت MPCM دو پوسته نوع جدید با Cu₂O به‌عنوان لایه اول و 3D Cu_2-xS به‌عنوان لایه دوم توسعه داده شد. میکروکپسول‌های اصلاح شده، جذب نوری عالی و رفتار گرمایش موضعی بسیار پلاسمونیکی را با راندمان تبدیل فتوترمال به 96.1% نشان می‌دهند. MPCM دارای گرمای نهان بالا Jg^-1 68.4 با ظرفیت ذخیره سازی حرارتی 99.2% است و تغییر فاز فروسرمایش به‌طور قابل توجهی به 4.1 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. اسکن‌های 200 سیکلی نشان می‌دهند که MPCM همچنین دارای برگشت پذیری عالی در انتقال فاز و دوام حرارتی است. آزمایشات عایق کاری خانه نیز عملکرد بالای MPCM‌های ساخته شده را تأیید نموده است. علاوه بر این، بر اساس MPCM، پوشش‌های کامپوزیت ابر آبگریز تغییر فاز دهنده فتوترمال با استفاده از واکنش هیدرولیز و تراکمی اکتادسیل تری‌کلروسیلان ساخته می‌شود. پوشش کامپوزیت چند منظوره نه تنها دارای ظرفیت ذخیره سازی فتوترمال است بلکه دارای ابر آبگریزی بسیار عالی با زاویه تماس تا 158.2 درجه است و جهانی بودن پوشش امکان استفاده از آن را بر روی طیف گسترده‌ای از بسترهای جامد مختلف می‌دهد. این پوشش عملکرد ضد یخ زدگی فوق‌العاده‌ای را در برابر ضربه مداوم قطرات تحت شرایط دمای پایین و رطوبت بالا نشان می‌دهد. با توجه به اثر فتوترمال، پوشش می‌تواند به سرعت دمای سطح را افزایش دهد و در نتیجه قطرات یخ و لایه‌های یخ را زیر یک نور خورشید ذوب نماید. MPCM‌های ساخته شده استراتژی همه کاره برای افزایش جمع‌آوری انرژی خورشیدی ارائه می‌دهند و پیامدهای گسترده‌ای برای توسعه پوشش‌های پیشرفته ضد یخ زدگی دارند.

دانلود فایل: ضد یخ کارآمد فوتوترمال فعال شده توسط مواد تغییر فاز دهنده کپسوله‌شده 3 بعدی Cu2-xS مخلوط‌شده با پوشش‌های ابرآبگریز

Reference

Hou, M., Jiang, Z., Sun, W., Chen, Z., Chu, F., & Lai, N. C. (2024). Efficient Photothermal Anti‐/Deicing Enabled by 3D Cu2‐xS Encapsulated Phase Change Materials Mixed Superhydrophobic Coatings. Advanced Materials, 36(3), 2310312.‏ ‏‏

DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202310312

ترجمه و ویرایش: دانیال ابراهیم‌‌‌‌‌زاده