Nature.com پر جانے کا شکریہ۔ براؤزر کا جو ورژن آپ استعمال کر رہے ہیں وہ محدود CSS سپورٹ رکھتا ہے۔ بہترین نتائج کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ اپنے براؤزر کا نیا ورژن استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو غیر فعال کریں)۔ اس دوران، جاری تعاون کو یقینی بنانے کے لیے، ہم سائٹ کو اسٹائل یا جاوا اسکرپٹ کے بغیر ڈسپلے کر رہے ہیں۔
سٹیرک ایسڈ (SA) توانائی ذخیرہ کرنے والے آلات میں فیز چینج میٹریل (PCM) کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ اس مطالعے میں، سول جیل کا طریقہ استعمال کیا گیا تھا تاکہ SiO2 شیل سرفیکٹنٹ کو مائیکرو کیپسولیٹ کیا جا سکے۔ SA کی مختلف مقداریں (5، 10، 15، 20، 30، اور 50 جی) 10 ملی لیٹر ٹیٹراتھیل آرتھوسیلیکیٹ (TEOS) میں سمیٹی گئی تھیں۔ ترکیب شدہ مائیکرو این کیپسولیٹڈ فیز چینج میٹریل (MEPCM) کو فوئیر ٹرانسفارم انفراریڈ اسپیکٹروسکوپی (FT-IR)، ایکس رے ڈفریکشن (XRD)، ایکس رے فوٹو الیکٹران اسپیکٹروسکوپی (XPS)، اور اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپی (SEM) کی خصوصیت تھی۔ خصوصیات کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ SA کو کامیابی کے ساتھ SiO2 کے ذریعہ شامل کیا گیا تھا۔ تھرموگراومیٹرک تجزیہ (TGA) نے ظاہر کیا کہ MEPCM میں CA سے بہتر تھرمل استحکام ہے۔ ڈیفرینشل اسکیننگ کیلوری میٹری (DSC) کا استعمال کرتے ہوئے، یہ پتہ چلا کہ MEPCM کی اینتھالپی ویلیو 30 ہیٹنگ کولنگ سائیکلوں کے بعد بھی تبدیل نہیں ہوئی۔ تمام مائیکرو کیپسولیٹڈ نمونوں میں، MEPCM پر مشتمل SA کے 50 جی میں پگھلنے اور ٹھوس ہونے کی سب سے زیادہ اویکت گرمی تھی، جو بالترتیب 182.53 J/g اور 160.12 J/g تھی۔ پیکج کی کارکردگی کی قدر کو تھرمل ڈیٹا کا استعمال کرتے ہوئے شمار کیا گیا اور اسی نمونے کے لیے سب سے زیادہ کارکردگی پائی گئی جو 86.68% تھی۔
تعمیراتی صنعت میں استعمال ہونے والی توانائی کا تقریباً 58% عمارتوں کو گرم اور ٹھنڈا کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ لہٰذا، سب سے ضروری چیز توانائی کے موثر نظام بنانا ہے جو ماحولیاتی آلودگی کو مدنظر رکھتے ہیں۔ فیز چینج میٹریلز (پی سی ایم) کا استعمال کرتے ہوئے لیٹنٹ ہیٹ ٹکنالوجی کم درجہ حرارت کے اتار چڑھاو 3,4,5,6 پر اعلی توانائی کو ذخیرہ کرسکتی ہے اور گرمی کی منتقلی، شمسی توانائی کے ذخیرہ کرنے، ایرو اسپیس اور ایئر کنڈیشننگ 7,8,9 جیسے شعبوں میں وسیع پیمانے پر استعمال کی جاسکتی ہے۔ PCM دن کے وقت بیرونی عمارتوں سے تھرمل توانائی جذب کرتا ہے اور رات 10 میں توانائی جاری کرتا ہے۔ لہذا، مرحلے میں تبدیلی کے مواد کو تھرمل توانائی ذخیرہ کرنے والے مواد کے طور پر تجویز کیا جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، PCMs کی مختلف اقسام ہیں جیسے ٹھوس-ٹھوس، ٹھوس-مائع، مائع-گیس اور ٹھوس-گیس11۔ ان میں، سب سے زیادہ مقبول اور کثرت سے استعمال ہونے والے فیز چینج میٹریلز ٹھوس-ٹھوس فیز چینج میٹریلز اور ٹھوس-مائع فیز چینج میٹریل ہیں۔ تاہم، مائع-گیس اور ٹھوس-گیس مرحلے کی منتقلی کے مواد کی بہت زیادہ حجمی تبدیلیوں کی وجہ سے ان کا اطلاق بہت مشکل ہے۔
PCM میں اپنی خصوصیات کی وجہ سے مختلف ایپلی کیشنز ہیں: جو 15°C سے کم درجہ حرارت پر پگھلتے ہیں وہ سرد درجہ حرارت کو برقرار رکھنے کے لیے ایئر کنڈیشنگ سسٹم میں استعمال کیے جا سکتے ہیں، اور جو 90°C سے زیادہ درجہ حرارت پر پگھلتے ہیں انہیں آگ سے بچنے کے لیے حرارتی نظام میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایپلی کیشن اور پگھلنے کے نقطہ کی حد پر منحصر ہے، مختلف مرحلے میں تبدیلی کے مواد کو مختلف نامیاتی اور غیر نامیاتی کیمیکل 13,14,15 سے ترکیب کیا گیا ہے۔ پیرافین سب سے زیادہ استعمال ہونے والا فیز چینج میٹریل ہے جس میں زیادہ اویکت حرارت، غیر corrosiveness، حفاظت اور ایک وسیع پگھلنے والے نقطہ کی حد 16,17,18,19,20,21 ہے۔
تاہم، فیز چینج میٹریل کی کم تھرمل چالکتا کی وجہ سے، انہیں ایک شیل (بیرونی پرت) میں سمیٹنے کی ضرورت ہے تاکہ فیز تبدیلی کے عمل کے دوران بیس میٹریل کے رساو کو روکا جا سکے۔ اس کے علاوہ، آپریشنل غلطیاں یا بیرونی دباؤ بیرونی تہہ (کلیڈنگ) کو نقصان پہنچا سکتا ہے، اور پگھلا ہوا فیز تبدیل کرنے والا مواد تعمیراتی مواد کے ساتھ رد عمل ظاہر کر سکتا ہے، جس سے ایمبیڈڈ سٹیل کی سلاخوں کو سنکنرن ہو سکتا ہے، اس طرح عمارت کی خدمت کو کم کر دیتا ہے۔ لہٰذا، یہ ضروری ہے کہ انکیپسولیٹڈ فیز چینج میٹریل کو کافی شیل میٹریل کے ساتھ سنتھیسائز کیا جائے، جو مذکورہ بالا مسائل کو حل کر سکے۔
مرحلے میں تبدیلی والے مواد کی مائیکرو کیپسولیشن مؤثر طریقے سے گرمی کی منتقلی کو بڑھا سکتی ہے اور ماحولیاتی رد عمل کو کم کر سکتی ہے، اور حجم کی تبدیلیوں کو کنٹرول کر سکتی ہے۔ پی سی ایم انکیپسولیشن کے لیے مختلف طریقے تیار کیے گئے ہیں، یعنی انٹرفیشل پولیمرائزیشن25,26,27,28، ان سیٹو پولیمرائزیشن 29,30,31,32، coacervation33,34,35 اور sol-gel processes36,37,38,39۔ Formaldehyde رال کو microencapsulation40,41,42,43 کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ میلامین-فارملڈہائڈ اور یوریا-فارملڈہائڈ ریزن کو شیل مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جو اکثر آپریشن کے دوران زہریلا فارملڈہائڈ خارج کرتے ہیں۔ لہذا، ان مواد کو پیکیجنگ کے عمل میں استعمال کرنے سے منع کیا گیا ہے. تاہم، توسیع پذیر تھرمل انرجی سٹوریج کے لیے ماحول دوست مرحلے میں تبدیلی کے مواد کو فیٹی ایسڈز اور لگنن 44 پر مبنی ہائبرڈ نانو کیپسول کا استعمال کرتے ہوئے ترکیب کیا جا سکتا ہے۔
Zhang et al 45 et al نے tetraethyl orthosilicate سے lauric acid کی ترکیب کی اور یہ نتیجہ اخذ کیا کہ جیسے جیسے methyltriethoxysilane اور tetraethyl orthosilicate کے حجم کا تناسب بڑھتا ہے، اویکت حرارت کم ہوتی ہے اور سطح کی ہائیڈروفوبیسیٹی بڑھ جاتی ہے۔ لورک ایسڈ کاپوک ریشوں کے لیے ایک ممکنہ اور موثر بنیادی مواد ہو سکتا ہے 46۔ اس کے علاوہ، Latibari et al. TiO2 کو شیل مواد کے طور پر استعمال کرتے ہوئے 47 ترکیب شدہ سٹیرک ایسڈ پر مبنی PCMs۔ Zhu et al. ممکنہ PCMs 48 کے طور پر تیار n -octadecane اور سلیکون نانوکیپسول۔ لٹریچر کے جائزے سے، مؤثر اور مستحکم مائیکرو این کیپسولڈ فیز تبدیلی والے مواد کی تشکیل کے لیے تجویز کردہ خوراک کو سمجھنا مشکل ہے۔
لہذا، مصنفین کے علم کے مطابق، مائیکرو این کیپسولیشن کے لیے استعمال ہونے والے فیز چینج میٹریل کی مقدار موثر اور مستحکم مائیکرو کیپسولیٹڈ فیز چینج میٹریل کی تیاری کے لیے ایک اہم پیرامیٹر ہے۔ مختلف مقدار میں فیز چینج میٹریلز کا استعمال ہمیں مائیکرو کیپسولیٹڈ فیز چینج میٹریل کی مختلف خصوصیات اور استحکام کو واضح کرنے کی اجازت دے گا۔ سٹیرک ایسڈ (فیٹی ایسڈ) ایک ماحول دوست، طبی لحاظ سے اہم اور اقتصادی مادہ ہے جسے تھرمل انرجی کو ذخیرہ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے کیونکہ اس کی اینتھالپی ویلیو (~200 J/g) زیادہ ہے اور یہ 72 °C تک درجہ حرارت کو برداشت کر سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، SiO2 غیر آتش گیر ہے، اعلی مکینیکل طاقت، تھرمل چالکتا اور بنیادی مواد کے لیے بہتر کیمیائی مزاحمت فراہم کرتا ہے، اور تعمیر میں پوزولانک مواد کے طور پر کام کرتا ہے۔ جب سیمنٹ کو پانی میں ملایا جاتا ہے، تو بڑے پیمانے پر کنکریٹ کے ڈھانچے میں پیدا ہونے والے مکینیکل پہننے اور زیادہ درجہ حرارت (ہائیڈریشن کی گرمی) کی وجہ سے ناقص طور پر لپیٹے ہوئے PCMs ٹوٹ سکتے ہیں۔ لہذا، SiO2 شیل کے ساتھ مائیکرو این کیپسولڈ CA کا استعمال اس مسئلے کو حل کر سکتا ہے۔ لہذا، اس مطالعے کا مقصد تعمیراتی ایپلی کیشنز میں سول – جیل کے عمل سے ترکیب شدہ PCMs کی کارکردگی اور کارکردگی کی چھان بین کرنا تھا۔ اس کام میں، ہم نے منظم طریقے سے 5، 10، 15، 20، 30 اور 50 جی کی SA کی مختلف مقداروں (بطور بیس مواد) کا مطالعہ کیا جو SiO2 شیلوں میں شامل ہیں۔ 10 ملی لیٹر کے حجم میں tetraethylorthosilicate (TEOS) کی ایک مقررہ مقدار کو SiO2 شیل کی تشکیل کے لیے پیشگی حل کے طور پر استعمال کیا گیا تھا۔
ری ایکٹیو گریڈ سٹیرک ایسڈ (SA, C18H36O2، پگھلنے کا نقطہ: 72°C) بنیادی مواد کے طور پر Daejung Chemical & Metals Co., Ltd., Gyeonggi-do, South Korea سے خریدا گیا تھا۔ Tetraethylorthosilicate (TEOS, C8H20O4Si) پیشگی حل کے طور پر Acros Organics، Geel، Belgium سے خریدا گیا تھا۔ اس کے علاوہ، مطلق ایتھنول (EA, C2H5OH) اور سوڈیم لوریل سلفیٹ (SLS, C12H25NaO4S) Daejung Chemical & Metals Co., Ltd, Gyeonggi-do, South Korea سے خریدے گئے تھے اور بالترتیب سالوینٹس اور سرفیکٹینٹس کے طور پر استعمال کیے گئے تھے۔ آست پانی کو سالوینٹس کے طور پر بھی استعمال کیا جاتا ہے۔
SA کی مختلف مقداروں کو 100 ملی لیٹر آست پانی میں سوڈیم لوریل سلفیٹ (SLS) کے مختلف تناسب کے ساتھ 800 rpm اور 1 h کے لیے 75 ° C پر مقناطیسی محرک کا استعمال کرتے ہوئے ملایا گیا تھا (ٹیبل 1)۔ SA ایملشنز کو دو گروپوں میں تقسیم کیا گیا تھا: (1) SA کے 5، 10 اور 15 جی کو 100 ملی لیٹر ڈسٹل واٹر (SATEOS1، SATEOS2 اور SATEOS3) میں 0.10 g SLS کے ساتھ ملایا گیا تھا، (2) SA کے 20، 30 اور 50 جی کو SA کے ساتھ ملایا گیا تھا۔ 100 ملی لیٹر آست پانی (SATEOS4، SATEOS5 اور SATEOS6) کے ساتھ ملایا گیا تھا۔ 0.10 جی ایس ایل ایس کو 5، 10 اور 15 جی ایس اے کے ساتھ متعلقہ ایملشن بنانے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ اس کے بعد، SATEOS4، SATEOS5 اور SATEOS6 کے لیے SLS کی تعداد بڑھانے کی تجویز پیش کی گئی۔ جدول 1 CA اور SLS کے تناسب کو ظاہر کرتا ہے جو مستحکم ایملشن حل حاصل کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔
10 ملی لیٹر TEOS، 10 ملی لیٹر ایتھنول (EA) اور 20 ملی لیٹر کشید پانی کو 100 ملی لیٹر کے بیکر میں رکھیں۔ SA اور SiO2 شیلوں کے مختلف تناسب کی encapsulation کی کارکردگی کا مطالعہ کرنے کے لیے، تمام نمونوں کی ترکیب گتانک ریکارڈ کی گئی۔ مکسچر کو 1 گھنٹے کے لیے 400 rpm اور 60°C پر مقناطیسی اسٹرر کے ساتھ ہلایا گیا۔ اس کے بعد پیشگی محلول کو تیار شدہ SA ایملشن میں ڈراپ وائز شامل کیا گیا، 800 rpm اور 75 ° C پر 2 گھنٹے تک زور سے ہلایا گیا، اور سفید پاؤڈر حاصل کرنے کے لیے فلٹر کیا گیا۔ بقایا SA کو دور کرنے کے لیے سفید پاؤڈر کو آست پانی سے دھویا گیا اور 24 گھنٹے کے لیے 45°C پر ویکیوم اوون میں خشک کیا گیا۔ نتیجے کے طور پر، SiO2 کے شیل کے ساتھ ایک مائیکرو کیپسولڈ ایس سی حاصل کیا گیا۔ microencapsulated SA کی ترکیب اور تیاری کا پورا عمل تصویر 1 میں دکھایا گیا ہے۔
SiO2 شیل کے ساتھ SA مائیکرو کیپسول سول-جیل کے طریقے سے تیار کیے گئے تھے، اور ان کی انکیپسولیشن میکانزم کو شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ پہلے مرحلے میں ایس ایل ایس کے ساتھ ایک سرفیکٹنٹ کے طور پر پانی کے محلول میں ایس اے ایملشن کی تیاری شامل ہے۔ اس صورت میں، SA مالیکیول کا ہائیڈروفوبک اینڈ SLS سے منسلک ہوتا ہے، اور ہائیڈرو فیلک اینڈ پانی کے مالیکیولز سے جڑ جاتا ہے، جو ایک مستحکم ایمولشن بناتا ہے۔ اس طرح، ایس ایل ایس کے ہائیڈروفوبک موئیٹیز محفوظ ہیں اور ایس اے قطرہ کی سطح کو ڈھانپتے ہیں۔ دوسری طرف، پانی کے مالیکیولز کے ذریعے TEOS محلول کا ہائیڈولیسس آہستہ آہستہ ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں ایتھنول (تصویر 2a) 49,50,51 کی موجودگی میں ہائیڈرولائزڈ TEOS کی تشکیل ہوتی ہے۔ ہائیڈرولائزڈ ٹی ای او ایس کو کنڈینسیشن ری ایکشن سے گزرنا پڑتا ہے، جس کے دوران این ہائیڈولائزڈ ٹی ای او ایس سلیکا کلسٹرز بناتا ہے (تصویر 2b)۔ سلیکا کلسٹرز کو ایس ایل ایس (تصویر 2 سی) کی موجودگی میں SA52 کے ذریعے سمیٹ دیا گیا تھا، جسے مائیکرو کیپسولیشن کا عمل کہا جاتا ہے۔
SiO2 کے شیل کے ساتھ CA کے مائیکرو اینکیپسولیشن کا اسکیمیٹک ڈایاگرام (a) TEOS کا ہائیڈولیسس (b) ہائیڈرولائزیٹ کا گاڑھا ہونا اور (c) SiO2 کے شیل کے ساتھ CA کا انکیپسولیشن۔
بلک SA اور microencapsulated SA کا کیمیائی تجزیہ فوئیر ٹرانسفارم انفراریڈ اسپیکٹومیٹر (FT-IR، Perkin Elmer UATR ٹو، USA) کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا تھا اور اسپیکٹرا کو 500 سے 4000 cm-1 کی حد میں ریکارڈ کیا گیا تھا۔
ایک ایکس رے ڈفریکٹومیٹر (XRD, D/MAX-2500, Rigaku, Japan) بلک SA مراحل اور مائکرو کیپسول مواد کا تجزیہ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ ایکس رے ساختی اسکیننگ 2θ = 5°–95° کی حد میں 4°/min کی سکیننگ رفتار کے ساتھ کی گئی، Cu-Kα تابکاری (λ = 1.541 Å)، 25 kV اور 100 mA کے آپریٹنگ حالات، مسلسل سکیننگ موڈ میں۔ ایکس رے امیجز 2θ = 5–50° کی حد میں بنائی گئی تھیں، کیونکہ تمام نمونوں میں 50° کے بعد کوئی چوٹی نہیں دیکھی گئی۔
ایکس رے فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی (XPS, Scienta Omicron R3000, USA) کو Al Kα (1486.6 eV) کو ایکس رے ماخذ کے طور پر استعمال کرتے ہوئے بلک SA کی کیمیائی حالت کے ساتھ ساتھ انکیپسولیشن مواد میں موجود عناصر کو سمجھنے کے لیے کیا گیا تھا۔ جمع کردہ XPS سپیکٹرا کو غیر ملکی کاربن (بائنڈنگ انرجی 284.6 eV) کا استعمال کرتے ہوئے C 1s چوٹی پر کیلیبریٹ کیا گیا تھا۔ شرلی طریقہ استعمال کرتے ہوئے پس منظر کی اصلاح کے بعد، CASA XPS سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے ہر عنصر کی اعلی ریزولیوشن چوٹیوں کو غیر منقطع کر کے گاوسی/لورینٹزیئن فنکشنز میں فٹ کر دیا گیا۔
بلک SC اور microencapsulated SC کی شکل کا معائنہ الیکٹران مائیکروسکوپی (SEM، MIRA3، TESCAN، Brno، چیک ریپبلک) کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا جو 15 kV پر توانائی سے لیس ایکس رے سپیکٹروسکوپی (EDS) سے لیس ہے۔ SEM امیجنگ سے پہلے، چارجنگ کے اثرات سے بچنے کے لیے نمونے پلاٹینم (Pt) کے ساتھ لیپت کیے گئے تھے۔
حرارتی خصوصیات (پگھلنے / ٹھوس نقطہ اور اویکت حرارت) اور وشوسنییتا (تھرمل سائیکلنگ) کا تعین ڈیفرینشل اسکیننگ کیلوری میٹری (DSC، TA انسٹرومنٹ، Discovery DSC، Newcastle، USA) کے ذریعے 40 °C پر 10 °C/منٹ کی حرارتی/کولنگ کی شرح سے کیا گیا تھا۔ اور مسلسل نائٹروجن صاف کرنے کے ساتھ 90°C۔ وزن میں کمی کا تجزیہ TGA تجزیہ کار (TA Instrument, Discovery TGA, New Castle, USA) کا استعمال کرتے ہوئے نائٹروجن کے مسلسل بہاؤ میں 40-600 °C درجہ حرارت سے شروع ہوتا ہے، جس کی حرارت کی شرح 10 °C/min ہوتی ہے۔
شکل 3 بلک SC کے FTIR سپیکٹرا کے ساتھ ساتھ مائیکرو کیپسولیٹڈ SC (SATEOS1، SATEOS2، SATEOS3، SATEOS4، SATEOS5 اور SATEOS6) کو دکھاتا ہے۔ تمام نمونوں (SA کے ساتھ ساتھ microencapsulated SA) میں 2910 cm-1 اور 2850 cm-1 پر جذب کی چوٹیوں کو بالترتیب 10,50 -CH3 اور -CH2 گروپوں کی ہم آہنگی پھیلانے والی کمپن سے منسوب کیا جاتا ہے۔ 1705 سینٹی میٹر-1 کی چوٹی C=O بانڈ کے کمپن کھینچنے کے مساوی ہے۔ 1470 cm-1 اور 1295 cm-1 کی چوٹیاں -OH فنکشنل گروپ کے جہاز کے اندر موڑنے والی وائبریشن سے منسوب ہیں، جب کہ 940 cm-1 اور 719 cm-1 کی چوٹیاں جہاز کے اندر کی کمپن اور پیداوار سے مماثل ہیں۔ ہوائی جہاز کی اخترتی کمپن، بالترتیب - OH گروپ. 2910، 2850، 1705، 1470، 1295، 940 اور 719 cm-1 پر SA کی جذب کی چوٹیوں کو بھی تمام مائیکرو کیپسولڈ SA میں دیکھا گیا۔ اس کے علاوہ، SA مائیکرو کیپسول میں Si-O-Si بینڈ کے غیر ہم آہنگ اسٹریچنگ کمپن کے مطابق 1103 cm-1 پر ایک نئی دریافت کی گئی چوٹی کا مشاہدہ کیا گیا۔ FT-IR کے نتائج Yuan et al کے مطابق ہیں۔ 50 انہوں نے کامیابی کے ساتھ امونیا/ایتھانول کے تناسب میں مائیکرو کیپسولیٹڈ SA تیار کیا اور پایا کہ SA اور SiO2 کے درمیان کوئی کیمیائی تعامل نہیں ہوا۔ موجودہ FT-IR مطالعہ کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ SiO2 شیل نے SA (بنیادی) کو کنڈینسیشن کے عمل اور ہائیڈرولائزڈ TEOS کے پولیمرائزیشن کے ذریعے کامیابی سے انکیپسلیٹ کیا۔ کم SA مواد پر، Si-O-Si بینڈ کی چوٹی کی شدت زیادہ ہے (تصویر 3b-d)۔ جیسا کہ SA کی مقدار 15 جی سے زیادہ بڑھ جاتی ہے، چوٹی کی شدت اور Si-O-Si بینڈ کا وسیع ہونا بتدریج کم ہوتا جاتا ہے، جو SA کی سطح پر SiO2 کی ایک پتلی تہہ کی تشکیل کی نشاندہی کرتا ہے۔
(a) SA، (b) SATEOS1، (c) SATEOS2، (d) SATEOS3، (e) SATEOS4، (f) SATEOS5 اور (g) SATEOS6 کا FTIR سپیکٹرا۔
بلک SA اور microencapsulated SA کے XRD پیٹرن تصویر 4 میں دکھائے گئے ہیں۔ XRD چوٹیاں 2θ = 6.50° (300)، 10.94° (500)، 15.46° (700)، 20.26° \(\overline {5}CP20، 3 کے مطابق 3.20)، 2θ پر واقع ہیں۔ تمام نمونوں میں 21.42° (311)، 24.04° (602) اور 39.98° (913) SA کو تفویض کیے گئے ہیں۔ غیر یقینی عوامل جیسے سرفیکٹنٹ (SLS)، دیگر بقایا مادے اور SiO250 کی مائیکرو این کیپسولیشن کی وجہ سے بلک CA کے ساتھ مسخ اور ہائبرڈیٹی۔ انکیپسولیشن ہونے کے بعد، اہم چوٹیوں کی شدت (300)، (500)، (311)، اور (602) بلک CA کے مقابلے میں بتدریج کم ہوتی جاتی ہے، جو کہ نمونے کی کرسٹلنیٹی میں کمی کی نشاندہی کرتی ہے۔
(a) SA، (b) SATEOS1، (c) SATEOS2، (d) SATEOS3، (e) SATEOS4، (f) SATEOS5 اور (g) SATEOS6 کے XRD پیٹرن۔
SATEOS1 کی شدت دیگر نمونوں کے مقابلے میں تیزی سے کم ہوتی ہے۔ تمام مائیکرو این کیپسولیٹڈ نمونوں (تصویر 4b–g) میں کوئی دوسری چوٹی نہیں دیکھی گئی، جو اس بات کی تصدیق کرتی ہے کہ SA کی سطح پر کیمیائی تعامل کے بجائے SiO252 کا جسمانی جذب ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، یہ بھی نتیجہ اخذ کیا گیا تھا کہ SA کی مائیکرو کیپسولیشن کسی نئے ڈھانچے کی ظاہری شکل کا باعث نہیں بنی۔ SiO2 بغیر کسی کیمیائی رد عمل کے SA کی سطح پر برقرار رہتا ہے، اور جیسے جیسے SA کی مقدار کم ہوتی جاتی ہے، موجودہ چوٹیاں زیادہ واضح ہوجاتی ہیں (SATEOS1)۔ یہ نتیجہ ظاہر کرتا ہے کہ SiO2 بنیادی طور پر SA کی سطح کو گھیرتا ہے۔ (700) کی چوٹی مکمل طور پر غائب ہو جاتی ہے، اور \((\overline{5}02)\) کی چوٹی SATEOS 1 (تصویر 4b) میں ایک کوبڑ بن جاتی ہے، جو کم کرسٹلینٹی اور بڑھتی ہوئی امورفزم سے وابستہ ہے۔ SiO2 فطرت میں بے شکل ہے، اس لیے 2θ = 19° سے 25° تک مشاہدہ کی گئی چوٹیوں میں ایک کوبڑ اور چوڑا ہوتا ہے53 (تصویر 4b–g)، جو بے ترتیب SiO252 کے وجود کی تصدیق کرتا ہے۔ microencapsulated SA کی کم تفاوت کی چوٹی کی شدت سیلیکا کی اندرونی دیوار کے نیوکلیشن اثر اور محدود کرسٹلائزیشن رویے کی وجہ سے ہے۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ کم SA مواد کے ساتھ، TEOS کی ایک بڑی مقدار کی موجودگی کی وجہ سے ایک موٹا سیلیکا شیل بنتا ہے، جو SA کی بیرونی سطح پر زیادہ تر جذب ہوتا ہے۔ تاہم، جیسے جیسے SA کی مقدار بڑھتی ہے، ایملشن کے محلول میں SA بوندوں کی سطح کا رقبہ بڑھ جاتا ہے اور مناسب انکیپسولیشن کے لیے مزید TEOS کی ضرورت ہوتی ہے۔ لہذا، اعلی SA مواد کے ساتھ، FT-IR میں SiO2 چوٹی کو دبا دیا جاتا ہے (تصویر 3)، اور XRF (تصویر 4) میں 2θ = 19–25° کے قریب پھیلاؤ کی چوٹی کی شدت کم ہوتی ہے اور پھیلاؤ بھی کم ہوتا ہے۔ نظر نہیں آتا۔ تاہم، جیسا کہ شکل 4 میں دیکھا جا سکتا ہے، جیسے ہی SA کی مقدار 5 g (SATEOS1) سے بڑھا کر 50 g (SATEOS6) کی جاتی ہے، چوٹیاں بلک SA کے بہت قریب ہو جاتی ہیں، اور (700) کی چوٹی تمام چوٹی کی شدت کے ساتھ ظاہر ہوتی ہے۔ یہ نتیجہ FT-IR کے نتائج سے مطابقت رکھتا ہے، جہاں SiO2 SATEOS6 چوٹی کی شدت 1103 cm-1 (تصویر 3g) پر کم ہوتی ہے۔
SA، SATEOS1 اور SATEOS6 میں موجود عناصر کی کیمیائی حالتیں اعداد و شمار 1 اور 2 میں دکھائی گئی ہیں۔ اعداد و شمار 5، 6، 7 اور 8 اور جدول 2۔ بلک SA، SATEOS1 اور SATEOS6 کے لیے پیمائش کے اسکین کو شکل 5 میں دکھایا گیا ہے اور C 1s، O6p، O6p، O6p، O6p کے لیے ہائی ریزولیوشن اسکینز میں دکھایا گیا ہے۔ اور 8 اور جدول 2. بالترتیب 6، 7 اور 8۔ XPS کے ذریعے حاصل کردہ بائنڈنگ انرجی ویلیوز کا خلاصہ ٹیبل 2 میں دیا گیا ہے۔ جیسا کہ شکل 5 سے دیکھا جا سکتا ہے، SATEOS1 اور SATEOS6 میں واضح Si 2s اور Si 2p چوٹیوں کا مشاہدہ کیا گیا، جہاں SiO2 شیل کی مائیکرو کیپسولیشن واقع ہوئی۔ پچھلے محققین نے 155.1 eV54 پر اسی طرح کی Si 2s چوٹی کی اطلاع دی ہے۔ SATEOS1 (تصویر 5b) اور SATEOS6 (تصویر 5c) میں Si چوٹیوں کی موجودگی FT-IR (تصویر 3) اور XRD (تصویر 4) ڈیٹا کی تصدیق کرتی ہے۔
جیسا کہ شکل 6 a میں دکھایا گیا ہے، بلک SA کے C 1s میں پابند توانائی پر CC، کیلیفاٹک، اور O=C=O کی تین مختلف چوٹیاں ہیں، جو بالترتیب 284.5 eV، 285.2 eV، اور 289.5 eV ہیں۔ SATEOS1 (تصویر 6b) اور SATEOS6 (تصویر 6c) میں بھی C–C، خلیفہ اور O=C=O چوٹیوں کا مشاہدہ کیا گیا تھا اور ان کا خلاصہ ٹیبل 2 میں دیا گیا ہے۔ اس کے علاوہ، C 1s چوٹی بھی 283 .1 eVATES) eVATES (eVATES) eVATES (eVATES) کی ایک اضافی چوٹی کے مساوی ہے۔ C–C، خلیفہ، O=C=O اور Si–C کے لیے ہماری مشاہدہ شدہ پابند توانائیاں دوسرے ذرائع55,56 کے ساتھ اچھی طرح سے منسلک ہیں۔
O 1 SA، SATEOS1 اور SATEOS6 کا XPS سپیکٹرا بالترتیب اعداد 7a–c میں دکھایا گیا ہے۔ بلک SA کی O 1s چوٹی غیر منقطع ہے اور اس کی دو چوٹیاں ہیں، یعنی C=O/C–O (531.9 eV) اور C–O–H (533.0 eV)، جب کہ SATEOS1 اور SATEOS6 کا O 1 مطابقت رکھتا ہے۔ صرف تین چوٹیاں ہیں: C=O/C–O، C–O–H اور Si–OH55,57,58۔ SATEOS1 اور SATEOS6 میں O 1s بائنڈنگ انرجی بلک SA کے مقابلے میں قدرے تبدیل ہوتی ہے، جو شیل مواد میں SiO2 اور Si-OH کی موجودگی کی وجہ سے کیمیائی ٹکڑے میں تبدیلی سے وابستہ ہے۔
SATEOS1 اور SATEOS6 کا Si 2p XPS سپیکٹرا بالترتیب شکل 8a اور b میں دکھایا گیا ہے۔ بلک CA میں، SiO2 کی عدم موجودگی کی وجہ سے Si 2p کا مشاہدہ نہیں کیا گیا۔ Si 2p چوٹی SATEOS1 کے لیے 105.4 eV اور SATEOS6 کے لیے 105.0 eV، Si-O-Si کے مساوی ہے، جبکہ SATEOS1 کی چوٹی 103.5 eV ہے اور SATEOS6 کی چوٹی 103.3 eV ہے، جو Si-OH55 کے مطابق ہے۔ SATEOS1 اور SATEOS6 میں Si-O-Si اور Si-OH چوٹی کی فٹنگ نے SA بنیادی سطح پر SiO2 کی کامیاب مائیکرو کیپسولیشن کا انکشاف کیا۔
microencapsulated مواد کی شکلیات بہت اہم ہے، جو حل پذیری، استحکام، کیمیائی رد عمل، بہاؤ اور طاقت کو متاثر کرتی ہے۔ اس لیے، SEM کا استعمال بلک SA (100×) اور microencapsulated SA (500×) کی مورفولوجی کو نمایاں کرنے کے لیے کیا گیا، جیسا کہ شکل 9 میں دکھایا گیا ہے۔ جیسا کہ شکل 9a سے دیکھا جا سکتا ہے، SA بلاک کی بیضوی شکل ہے۔ ذرہ کا سائز 500 مائکرون سے زیادہ ہے۔ تاہم، ایک بار جب مائیکرو این کیپسولیشن کا عمل جاری رہتا ہے، تو مورفولوجی ڈرامائی طور پر بدل جاتی ہے، جیسا کہ اعداد و شمار 9 b–g میں دکھایا گیا ہے۔
(a) SA (×100)، (b) SATEOS1، (c) SATEOS2، (d) SATEOS3، (e) SATEOS4، (f) SATEOS5 اور (g) SATEOS6 کی SEM تصاویر ×500 پر۔
SATEOS1 نمونے میں، کھردری سطح کے ساتھ چھوٹے نیم کروی SiO2 سے لپٹے ہوئے SA ذرات دیکھے گئے ہیں (تصویر 9b)، جو SA سطح پر TEOS کے ہائیڈرولیسس اور کنڈینسیشن پولیمرائزیشن کی وجہ سے ہو سکتے ہیں، جو ایتھنول مالیکیولز کے تیزی سے پھیلاؤ کو تیز کرتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، SiO2 ذرات جمع ہوتے ہیں اور جمع ہونے کا مشاہدہ 52,60 ہوتا ہے۔ یہ SiO2 شیل مائیکرو کیپسولیٹڈ CA ذرات کو مکینیکل طاقت فراہم کرتا ہے اور زیادہ درجہ حرارت پر پگھلے ہوئے CA کے رساو کو بھی روکتا ہے۔ یہ نتیجہ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ SiO2 پر مشتمل SA مائکرو کیپسول کو ممکنہ توانائی ذخیرہ کرنے والے مواد کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ جیسا کہ شکل 9b سے دیکھا جا سکتا ہے، SATEOS1 نمونے میں SA کی ایک موٹی SiO2 پرت کے ساتھ یکساں ذرہ تقسیم ہے۔ microencapsulated SA (SATEOS1) کے ذرات کا سائز تقریباً 10–20 μm (تصویر 9b) ہے، جو کہ کم SA مواد کی وجہ سے بلک SA کے مقابلے میں نمایاں طور پر چھوٹا ہے۔ مائیکرو کیپسول پرت کی موٹائی پیشگی محلول کے ہائیڈرولیسس اور کنڈینسیشن پولیمرائزیشن کی وجہ سے ہے۔ SA کی کم خوراکوں پر جمع ہوتا ہے، یعنی 15 جی (تصویر 9b-d) تک، لیکن جیسے ہی خوراک میں اضافہ ہوتا ہے، کوئی جمع نہیں ہوتا ہے، لیکن واضح طور پر بیان کردہ کروی ذرات دیکھے جاتے ہیں (تصویر 9e-g) 62۔
اس کے علاوہ، جب SLS سرفیکٹنٹ کی مقدار مستقل ہوتی ہے، تو SA کا مواد (SATEOS1, SATEOS2 اور SATEOS3) کارکردگی، شکل اور ذرہ سائز کی تقسیم کو بھی متاثر کرتا ہے۔ اس طرح، SATEOS1 چھوٹے ذرات کے سائز، یکساں تقسیم اور گھنے سطح (تصویر 9b) کی نمائش کرتا پایا گیا، جس کی وجہ SA کی ہائیڈرو فیلک نوعیت تھی جو مسلسل سرفیکٹینٹ63 کے تحت سیکنڈری نیوکلیشن کو فروغ دیتی ہے۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ SA کے مواد کو 5 سے 15 جی (SATEOS1، SATEOS2 اور SATEOS3) تک بڑھانے اور سرفیکٹنٹ کی مستقل مقدار یعنی 0.10 g SLS (ٹیبل 1) کا استعمال کرنے سے، سرفیکٹنٹ مالیکیول کے ہر ذرے کا حصہ کم ہو جائے گا، اس طرح ذرہ کا سائز اور حصہ کم ہو جائے گا۔ SATEOS2 (تصویر 9c) اور SATEOS3 (تصویر 9d) کی تقسیم SATEOS 1 (تصویر 9b) کی تقسیم سے مختلف ہے۔
SATEOS1 (تصویر 9b) کے مقابلے میں، SATEOS2 نے مائیکرو این کیپسولیٹڈ SA کی گھنی شکل ظاہر کی اور ذرہ کا سائز بڑھ گیا (تصویر 9c)۔ یہ جمع 49 کی وجہ سے ہے، جو جمنے کی شرح کو کم کرتا ہے (تصویر 2b)۔ جیسے جیسے SC کی مقدار بڑھتی ہوئی SLS کے ساتھ بڑھتی ہے، مائیکرو کیپسول واضح طور پر نظر آنے لگتے ہیں، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے کہ جمع کیسے ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، اعداد و شمار 9e–g ظاہر کرتے ہیں کہ تمام ذرات شکل اور سائز میں واضح طور پر کروی ہیں۔ یہ تسلیم کیا گیا ہے کہ بڑی مقدار میں SA کی موجودگی میں، مناسب مقدار میں سیلیکا اولیگومر حاصل کیے جاسکتے ہیں، جو مناسب گاڑھاو اور انکیپسولیشن کا باعث بنتے ہیں اور اسی وجہ سے اچھی طرح سے متعین مائکرو کیپسول کی تشکیل ہوتی ہے۔ SEM کے نتائج سے، یہ واضح ہے کہ SATEOS6 نے SA کی تھوڑی مقدار کے مقابلے اسی طرح کے مائکرو کیپسول بنائے۔
بلک SA اور microcapsule SA کی توانائی کے منتشر ایکس رے سپیکٹروسکوپی (EDS) کے نتائج جدول 3 میں پیش کیے گئے ہیں۔ جیسا کہ اس جدول سے دیکھا جا سکتا ہے، Si کا مواد SATEOS1 (12.34%) سے SATEOS6 (2.68%) تک بتدریج کم ہو جاتا ہے۔ SA میں اضافہ۔ لہذا، ہم کہہ سکتے ہیں کہ SA کی مقدار میں اضافہ SA کی سطح پر SiO2 کے جمع ہونے میں کمی کا باعث بنتا ہے۔ EDS51 کے نیم مقداری تجزیے کی وجہ سے جدول 3 میں C اور O کے مشمولات کے لیے کوئی یکساں اقدار نہیں ہیں۔ microencapsulated SA کا Si مواد FT-IR، XRD اور XPS کے نتائج سے منسلک تھا۔
بلک SA کے ساتھ ساتھ SiO2 شیل کے ساتھ microencapsulated SA کے پگھلنے اور ٹھوس ہونے کا رویہ اعداد و شمار 1 اور 2 میں دکھایا گیا ہے۔ وہ بالترتیب اعداد 10 اور 11 میں دکھائے گئے ہیں، اور تھرمل ڈیٹا ٹیبل 4 میں دکھایا گیا ہے۔ مائیکرو کیپسولیٹڈ SA کے پگھلنے اور ٹھوس درجہ حرارت مختلف پائے گئے۔ جیسے جیسے SA کی مقدار بڑھتی ہے، پگھلنے اور ٹھوس درجہ حرارت بڑھتا ہے اور بلک SA کی قدروں تک پہنچ جاتا ہے۔ SA microencapsulation کے بعد، سیلیکا کی دیوار کرسٹلائزیشن کے درجہ حرارت کو بڑھاتی ہے، اور اس کی دیوار ہیٹروجنیٹی کو فروغ دینے کے لیے ایک بنیادی کام کرتی ہے۔ لہذا، جیسے جیسے SA کی مقدار بڑھتی ہے، پگھلنے (تصویر 10) اور ٹھوس (تصویر 11) کے درجہ حرارت میں بھی بتدریج 49,51,64 اضافہ ہوتا ہے۔ تمام microencapsulated SA نمونوں میں، SATEOS6 نے سب سے زیادہ پگھلنے اور ٹھوس درجہ حرارت کی نمائش کی، اس کے بعد SATEOS5، SATEOS4، SATEOS3، SATEOS2، اور SATEOS1۔
SATEOS1 سب سے کم پگھلنے کا مقام (68.97 °C) اور ٹھوس درجہ حرارت (60.60 °C) دکھاتا ہے، جس کی وجہ چھوٹے ذرات کے سائز کی وجہ سے ہے جس میں مائکرو کیپسول کے اندر SA ذرات کی حرکت بہت چھوٹی ہے اور SiO2 شیل ایک موٹی تہہ بناتا ہے اور اس وجہ سے بنیادی مواد کھینچنے اور حرکت کو محدود کرتا ہے۔ یہ مفروضہ SEM کے نتائج سے متعلق ہے، جہاں SATEOS1 نے ذرہ کا ایک چھوٹا سائز (تصویر 9b) دکھایا، جس کی وجہ یہ ہے کہ SA مالیکیولز مائیکرو کیپسول کے ایک بہت ہی چھوٹے حصے میں محدود ہیں۔ اہم ماس کے پگھلنے اور ٹھوس درجہ حرارت کے ساتھ ساتھ SiO2 شیلوں کے ساتھ تمام SA مائکرو کیپسول میں فرق 6.10–8.37 °C کی حد میں ہے۔ یہ نتیجہ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ SiO2 شیل 65 کی اچھی تھرمل چالکتا کی وجہ سے microencapsulated SA کو ممکنہ توانائی ذخیرہ کرنے والے مواد کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔
جیسا کہ جدول 4 سے دیکھا جا سکتا ہے، SATEOS6 میں تمام مائیکرو این کیپسولیٹڈ SCs (تصویر 9g) میں سب سے زیادہ اینتھالپی ہے جس کی وجہ SEM کے مناسب انکیپسولیشن کا مشاہدہ کیا گیا ہے۔ SA پیکنگ کی شرح کو مساوات (1) کا استعمال کرتے ہوئے شمار کیا جا سکتا ہے۔ (1) microencapsulated SA49 کے اویکت ہیٹ ڈیٹا کا موازنہ کرکے۔
R قدر مائیکرو کیپسولیٹڈ SC کی انکیپسولیشن ڈگری (%) کی نمائندگی کرتی ہے، ΔHMEPCM،m مائیکرو کیپسولیٹڈ SC کے فیوژن کی اویکت حرارت کی نمائندگی کرتا ہے، اور ΔHPCM,m SC کے فیوژن کی اویکت حرارت کی نمائندگی کرتا ہے۔ اس کے علاوہ، پیکیجنگ کی کارکردگی (%) کو ایک اور اہم تکنیکی پیرامیٹر کے طور پر شمار کیا جاتا ہے، جیسا کہ مساوات (1) میں دکھایا گیا ہے۔ (2) 49۔
E قدر مائیکرو کیپسولیٹڈ CA کی انکیپسولیشن کارکردگی (%) کی نمائندگی کرتی ہے، ΔHMEPCM، s مائیکرو کیپسولیٹڈ CA کے علاج کی اویکت حرارت کی نمائندگی کرتا ہے، اور ΔHPCM،s CA کے علاج کی اویکت حرارت کی نمائندگی کرتا ہے۔
جیسا کہ جدول 4 میں دکھایا گیا ہے، SATEOS1 کی پیکنگ ڈگری اور کارکردگی بالترتیب 71.89% اور 67.68% ہے، اور SATEOS6 کی پیکنگ ڈگری اور کارکردگی بالترتیب 90.86% اور 86.68% ہے (ٹیبل 4)۔ نمونہ SATEOS6 تمام مائیکرو این کیپسولیٹڈ SAs میں سب سے زیادہ انکیپسولیشن گتانک اور کارکردگی کو ظاہر کرتا ہے، جو اس کی اعلی تھرمل صلاحیت کو ظاہر کرتا ہے۔ لہذا، ٹھوس سے مائع میں منتقلی کے لیے بڑی مقدار میں توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، کولنگ کے عمل کے دوران تمام SA مائیکرو کیپسول اور بلک SA کے پگھلنے اور ٹھوس درجہ حرارت میں فرق اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ مائیکرو کیپسول ترکیب کے دوران سیلیکا شیل مقامی طور پر محدود ہے۔ اس طرح، نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ جیسے جیسے SC کی مقدار میں اضافہ ہوتا ہے، انکیپسولیشن کی شرح اور کارکردگی میں بتدریج اضافہ ہوتا ہے (ٹیبل 4)۔
بلک SA اور مائکرو کیپسول SA کے TGA منحنی خطوط جس میں SiO2 شیل (SATEOS1، SATEOS3 اور SATEOS6) ہیں، تصویر 12 میں دکھائے گئے ہیں۔ بلک SA (SATEOS1، SATEOS3 اور SATEOS6) کے تھرمل استحکام کی خصوصیات کا موازنہ مائیکرو کیپسولڈ نمونوں سے کیا گیا ہے۔ TGA منحنی خطوط سے یہ واضح ہے کہ بلک SA کے ساتھ ساتھ microencapsulated SA کے وزن میں کمی 40°C سے 190°C تک ہموار اور بہت معمولی کمی کو ظاہر کرتی ہے۔ اس درجہ حرارت پر، بلک ایس سی تھرمل سڑن سے نہیں گزرتا، جبکہ مائیکرو این کیپسولیٹڈ ایس سی 24 گھنٹے کے لیے 45 ° C پر خشک ہونے کے بعد بھی جذب شدہ پانی چھوڑتا ہے۔ اس کے نتیجے میں وزن میں معمولی کمی واقع ہوئی، 49 لیکن اس درجہ حرارت سے آگے مواد کم ہونے لگا۔ کم SA مواد (یعنی SATEOS1) میں، جذب شدہ پانی کا مواد زیادہ ہوتا ہے اور اس لیے 190 °C تک بڑے پیمانے پر نقصان زیادہ ہوتا ہے (تصویر 12 میں شامل)۔ جیسے ہی درجہ حرارت 190 ° C سے اوپر بڑھتا ہے، نمونہ گلنے کے عمل کی وجہ سے بڑے پیمانے پر کھونا شروع کر دیتا ہے۔ بلک SA 190 ° C پر گلنا شروع ہوتا ہے اور 260 ° C پر صرف 4% باقی رہتا ہے، جبکہ SATEOS1، SATEOS3 اور SATEOS6 اس درجہ حرارت پر بالترتیب 50%، 20% اور 12% کو برقرار رکھتے ہیں۔ 300 °C کے بعد، بلک SA کا بڑے پیمانے پر نقصان تقریباً 97.60% تھا، جبکہ SATEOS1، SATEOS3، اور SATEOS6 کا بڑے پیمانے پر نقصان بالترتیب تقریباً 54.20%، 82.40%، اور 90.30% تھا۔ SA مواد میں اضافے کے ساتھ، SiO2 کا مواد کم ہو جاتا ہے (ٹیبل 3)، اور SEM (تصویر 9) میں خول کا پتلا ہونا دیکھا گیا ہے۔ اس طرح، بلک SA کے مقابلے مائیکرو کیپسولڈ SA کا وزن کم ہوتا ہے، جس کی وضاحت SiO2 شیل کی سازگار خصوصیات سے ہوتی ہے، جو SA کی سطح پر کاربوناس سلیکیٹ-کاربوناس پرت کی تشکیل کو فروغ دیتا ہے، اس طرح SA کور کو الگ کرتا ہے اور نتیجے میں اتار چڑھاؤ والی مصنوعات کی رہائی کو سست کر دیتا ہے۔ یہ چار تہہ تھرمل سڑن کے دوران ایک جسمانی حفاظتی رکاوٹ بناتی ہے، جو آتش گیر مالیکیولز کی گیس کے مرحلے 66,67 میں منتقلی کو محدود کرتی ہے۔ اس کے علاوہ، ہم وزن میں کمی کے اہم نتائج بھی دیکھ سکتے ہیں: SATEOS1 SATEOS3، SATEOS6 اور SA کے مقابلے میں کم اقدار دکھاتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ SATEOS1 میں SA کی مقدار SATEOS3 اور SATEOS6 سے کم ہے، جہاں SiO2 شیل ایک موٹی تہہ بناتا ہے۔ اس کے برعکس، بلک SA کا مجموعی وزن 415 °C پر 99.50% تک پہنچ جاتا ہے۔ تاہم، SATEOS1، SATEOS3، اور SATEOS6 نے بالترتیب 415 °C پر 62.50%، 85.50%، اور 93.76% وزن میں کمی ظاہر کی۔ یہ نتیجہ ظاہر کرتا ہے کہ TEOS کا اضافہ SA کی سطح پر SiO2 پرت بنا کر SA کی تنزلی کو بہتر بناتا ہے۔ یہ پرتیں ایک جسمانی حفاظتی رکاوٹ بن سکتی ہیں، اور اس وجہ سے مائیکرو کیپسولڈ CA کے تھرمل استحکام میں بہتری دیکھی جا سکتی ہے۔
DSC51,52 کے 30 ہیٹنگ اور کولنگ سائیکلوں کے بعد بلک SA اور بہترین مائیکرو کیپسولیٹڈ نمونے (یعنی SATEOS 6) کے تھرمل قابل اعتماد نتائج کو شکل 13 میں دکھایا گیا ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ بلک SA (Figure 13a) پگھلنے والے درجہ حرارت میں کوئی فرق نہیں دکھاتا ہے۔ سالڈیفیکیشن اور اینتھالپی ویلیو، جبکہ SATEOS6 (تصویر 13b) 30 ویں ہیٹنگ سائیکل کے بعد بھی درجہ حرارت اور اینتھالپی ویلیو میں کوئی فرق نہیں دکھاتا ہے۔ اور کولنگ کا عمل۔ بلک SA نے 72.10 °C کا پگھلنے کا نقطہ دکھایا، 64.69 °C کا ٹھوس درجہ حرارت، اور پہلے چکر کے بعد فیوژن اور ٹھوس ہونے کی حرارت بالترتیب 201.0 J/g اور 194.10 J/g تھی۔ 30ویں سائیکل کے بعد، ان اقدار کا پگھلنے کا نقطہ کم ہو کر 71.24 °C ہو گیا، ٹھوس درجہ حرارت کم ہو کر 63.53 °C ہو گیا، اور enthalpy قدر 10% کم ہو گئی۔ پگھلنے اور ٹھوس درجہ حرارت میں تبدیلیاں، نیز انتھالپی اقدار میں کمی، اس بات کی نشاندہی کرتی ہے کہ بلک CA غیر مائیکرو کیپسولیشن ایپلی کیشنز کے لیے ناقابل اعتبار ہے۔ تاہم، مناسب مائیکرو کیپسولیشن (SATEOS6) ہونے کے بعد، پگھلنے اور ٹھوس درجہ حرارت اور اینتھالپی کی قدریں تبدیل نہیں ہوتی ہیں (تصویر 13b)۔ ایک بار جب SiO2 شیلز کے ساتھ مائیکرو کیپسول ہو جائے تو، SA کو تھرمل ایپلی کیشنز میں فیز چینج میٹریل کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، خاص طور پر تعمیر میں، اس کے بہترین پگھلنے اور ٹھوس درجہ حرارت اور مستحکم اینتھالپی کی وجہ سے۔
DSC منحنی خطوط SA (a) اور SATEOS6 (b) نمونوں کے لیے 1st اور 30th ہیٹنگ اور کولنگ سائیکل پر حاصل کیے گئے۔
اس مطالعے میں، SA کو بنیادی مواد کے طور پر اور SiO2 کو شیل مواد کے طور پر استعمال کرتے ہوئے مائیکرو کیپسولیشن کی ایک منظم تحقیقات کی گئیں۔ TEOS کو SA سطح پر SiO2 سپورٹ پرت اور ایک حفاظتی پرت بنانے کے لیے پیشگی کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ microencapsulated SA کی کامیاب ترکیب کے بعد، FT-IR، XRD، XPS، SEM اور EDS کے نتائج میں SiO2 کی موجودگی ظاہر ہوئی۔ SEM تجزیہ سے پتہ چلتا ہے کہ SATEOS6 نمونہ SA کی سطح پر SiO2 گولوں سے گھرا ہوا اچھی طرح سے طے شدہ کروی ذرات کی نمائش کرتا ہے۔ تاہم، کم SA مواد کے ساتھ MEPCM جمعیت کو ظاہر کرتا ہے، جو PCM کی کارکردگی کو کم کرتا ہے۔ XPS تجزیہ نے مائکرو کیپسول کے نمونوں میں Si-O-Si اور Si-OH کی موجودگی کو ظاہر کیا، جس نے SA سطح پر SiO2 کے جذب کو ظاہر کیا۔ تھرمل کارکردگی کے تجزیے کے مطابق، SATEOS6 پگھلنے اور ٹھوس درجہ حرارت کے ساتھ بالترتیب 70.37°C اور 64.27°C، اور 182.53 J/g اور 160.12 J/g کے پگھلنے اور ٹھوس ہونے کی اویکت حرارت کے ساتھ، حرارت ذخیرہ کرنے کی سب سے امید افزا صلاحیت کو ظاہر کرتا ہے۔ بالترتیب جی۔ SATEOS6 کی زیادہ سے زیادہ پیکیجنگ کارکردگی 86.68% ہے۔ TGA اور DSC تھرمل سائیکل تجزیہ نے اس بات کی تصدیق کی کہ SATEOS6 میں 30 ہیٹنگ اور کولنگ کے عمل کے بعد بھی اچھی تھرمل استحکام اور قابل اعتماد ہے۔
یانگ T.، Wang XY اور Li D. حرارتی توانائی کے ذخیرہ کرنے اور اس کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے تھرمو کیمیکل سالڈ گیس کمپوزٹ ادسورپشن سسٹم کی کارکردگی کا تجزیہ۔ درخواست گرم انجینئر 150، 512–521 (2019)۔
فرید، ایم ایم، خدیر، اے ایم، رزاق، ایس اور الحلاج، ایس فیز چینج انرجی اسٹوریج کا جائزہ: مواد اور ایپلی کیشنز۔ انرجی کنورٹر۔ مینیجر 45، 1597–1615 (2004)۔
ریجن اے ایف، سولنکی ایس ایس اور سینی جے ایس پی سی ایم کیپسول کا استعمال کرتے ہوئے تھرمل انرجی سٹوریج سسٹم کی ہیٹ ٹرانسفر کارکردگی: ایک جائزہ۔ اپ ڈیٹ حمایت توانائی Rev 12، 2438–2458 (2008)۔
لیو، ایم، سمن، ڈبلیو. اور برونو، ایف. ہائی ٹمپریچر فیز چینج تھرمل سٹوریج سسٹمز کے لیے سٹوریج میٹریلز اور تھرمل پرفارمنس اینہانسمنٹ ٹیکنالوجیز کا جائزہ۔ اپ ڈیٹ حمایت توانائی Rev 16, 2118–2132 (2012)۔
Fang Guoying، Li Hong، Liu Xiang، Wu SM تیاری اور nanoencapsulated تھرمل توانائی n-tetradecane مرحلے میں تبدیلی کے مواد کی خصوصیات. کیمیکل۔ انجینئر J. 153، 217–221 (2009)۔
Mu, B. اور Li, M. شمسی توانائی کی تبدیلی اور سٹوریج کے لیے ترمیم شدہ گرافین ایروجیلز کا استعمال کرتے ہوئے ناول کی شکل مستحکم مرحلے میں تبدیلی کے جامع مواد کی ترکیب۔ سول توانائی کا مواد۔ سول سیل 191، 466–475 (2019)۔
ہوانگ، کے.، الوا، جی، جیا، وائی، اور فینگ، جی. تھرمل انرجی اسٹوریج میں فیز چینج میٹریل کی مورفولوجیکل خصوصیات اور اطلاق: ایک جائزہ۔ اپ ڈیٹ حمایت انرجی ایڈ۔ 72، 128–145 (2017)۔