Gratias tibi ago quod Nature.com invisisti. Versio navigatoris tui quam uteris limitatam sustentationem CSS habet. Pro optimis eventibus, commendamus ut recentiorem versionem navigatoris tui utaris (vel Modum Compatibilitatis in Internet Explorer debilites). Interea, ut sustentationem continuam praestemus, situm sine stylis vel JavaScript monstramus.
Acidum stearicum (SA) ut materia mutationis phasis (PCM) in apparatibus accumulationis energiae adhibetur. In hoc studio, methodus sol-gel ad microcapsulandum surfactans corticis SiO2 adhibita est. Variae quantitates SA (5, 10, 15, 20, 30, et 50 g) in 10 mL tetraethyli orthosilicati (TEOS) inclusae sunt. Materia mutationis phasis microcapsulata synthetica (MEPCM) per spectroscopiam infrarubram transformatam Fourier (FT-IR), diffractionem radiorum X (XRD), spectroscopiam photoelectronicam radiorum X (XPS), et microscopiam electronicam scandentem (SEM) descripta est. Resultata characterisationis demonstraverunt SA feliciter a SiO2 inclusum esse. Analysis thermogravimetrica (TGA) demonstravit MEPCM meliorem stabilitatem thermalem habere quam CA. Adhibendo calorimetriam scandentem differentialem (DSC), inventum est valorem enthalpiae MEPCM non mutasse etiam post 30 cyclos calefactionis-refrigerationis. Inter omnia exempla microcapsulata, 50 g SA continentis MEPCM maximum calorem latentem liquefactionis et solidificationis habuit, qui erant 182.53 J/g et 160.12 J/g, respective. Valor efficientiae involucri utens datis thermalibus calculatus est et maxima efficientia inventa est pro eodem exemplo, quae erat 86.68%.
Circiter 58% energiae in industria aedificatoria adhibitae ad calefacienda et refrigeranda aedificia destinatur1. Ergo, res maxime necessaria est systemata energiae efficacia creare quae pollutionem environmentalem considerent2. Technologia caloris latentis utens materiis mutationis phasis (PCM) magnam energiam sub fluctuationibus temperaturae humilibus condere potest3,4,5,6 et late adhiberi potest in campis sicut translatio caloris, accumulatio energiae solaris, industria aerospatialis et refrigeratio aeris7,8,9. PCM energiam thermalem ab exterioribus aedificiorum interdiu absorbet et noctu energiam emittit10. Ergo, materiae mutationis phasis ut materiae accumulationis energiae thermalis commendantur. Praeterea, varia genera PCM sunt, ut solidum-solidum, solidum-liquidum, liquidum-gas et solidum-gas11. Inter eas, materiae mutationis phasis popularissimae et frequentissime adhibitae sunt materiae mutationis phasis solidum-solidum et materiae mutationis phasis solidum-liquidum. Tamen, earum applicatio difficillima est propter enormes mutationes volumetricas materiarum transitionis phasis liquidi-gas et solidi-gas.
PCM ob proprietates suas varias applicationes habet: quae temperaturis infra 15°C liquescunt in systematibus refrigerationis ad temperaturas frigidas conservandas adhiberi possunt, et quae temperaturis supra 90°C liquescunt in systematibus calefactionis ad incendia prohibenda adhiberi possunt12. Pro applicatione et ambitu puncti liquefactionis, variae materiae mutationis phasis ex variis chemicis organicis et inorganicis synthesizatae sunt13,14,15. Paraffinum est materia mutationis phasis frequentissime adhibita, cum calore latente alto, non-corrosivitate, securitate et lato ambitu puncti liquefactionis16,17,18,19,20,21.
Attamen, propter humilem conductivitatem thermalem materiarum mutationis phasis, necesse est eas in testa (strato externo) includere ne materia fundamentalis effluat durante processu mutationis phasis22. Praeterea, errores operationales vel pressio externa stratum externum (tegumentum) laedere possunt, et materia mutationis phasis liquefacta cum materiis aedificatoriis reagere potest, corrosionem ferreorum inclusorum causans, ita utilitatem aedificii minuens23. Quapropter, interest materias mutationis phasis inclusas cum sufficiente materia testae synthesizare, quae problemata supradicta solvere possunt24.
Microencapsulatio materiarum mutationis phasis efficaciter augere translationem caloris et reactivitatem environmentalem reducere, atque mutationes voluminis moderari potest. Variae methodi ad encapsulationem PCM evolutae sunt, nempe polymerizatio interfacialis25,26,27,28, polymerizatio in situ29,30,31,32, coacervatio33,34,35 et processus sol-gel36,37,38,39. Resina formaldehydi ad microencapsulationem adhiberi potest40,41,42,43. Resinae melamini-formaldehydi et ureae-formaldehydi ut materiae involucri adhibentur, quae saepe formaldehydum toxicum durante operatione emittunt. Quapropter, hae materiae in processibus involucri prohibentur. Attamen, materiae mutationis phasis ambitaliter amicae ad accumulationem energiae thermalis scalabilem synthesizari possunt utens nanocapsulis hybridis in acidis pinguibus et lignino fundatis44.
Zhang et al. 45 et al. acidum lauricum ex tetraethylo orthosilicato synthetizaverunt et concluserunt, cum proportio voluminis methyltriethoxysilani ad tetraethylo orthosilicatum augeatur, calorem latentem decrescere et hydrophobicitas superficialis crescere. Acidum lauricum materia centralis potentialis et efficax pro fibris kapok esse potest 46. Praeterea, Latibari et al. 47 PCM fundatas in acido stearico synthetizaverunt, TiO2 ut materiam involucri utentes. Zhu et al. nanocapsulas n-octadecani et siliconis ut PCM potentiales paraverunt 48. Ex recognitione litterarum, difficile est intellegere dosin commendatam ad formationem materiarum microencapsulatarum mutationis phasis efficacium et stabilium.
Ergo, quantum auctorum sciunt, quantitas materiae mutationis phasis ad microencapsulationem adhibitae est parametrus magni momenti ad productionem materiarum mutationis phasis microencapsulatarum efficacium et stabilium. Usus variarum quantitatum materiarum mutationis phasis nobis permittet elucidare varias proprietates et stabilitatem materiarum mutationis phasis microencapsulatarum. Acidum stearicum (acidum pingue) est substantia amica ambienti, medicinae momenti et oeconomica quae ad energiam thermalem conservandam adhiberi potest quia valorem enthalpiae altum habet (~200 J/g) et temperaturas usque ad 72°C sustinere potest. Praeterea, SiO2 non est inflammabile, maiorem firmitatem mechanicam, conductivitatem thermalem et meliorem resistentiam chemicam materiis centralibus praebet, et ut materia pozzolanica in constructione agit. Cum cementum cum aqua miscetur, PCM male encapsulatae propter detritionem mechanicam et altas temperaturas (calorem hydratationis) in structuris magnis concretis generatas findere possunt. Ergo, usus CA microencapsulatae cum involucro SiO2 hoc problema solvere potest. Quapropter, huius studii propositum erat investigare efficaciam et efficaciam PCM per processum sol-gel synthesizatorum in applicationibus constructionis. In hoc opere, systematice varias quantitates SA (ut materiae basis) 5, 10, 15, 20, 30 et 50 g in involucris SiO2 inclusae studuimus. Quantitas fixa tetraethylorthosilicati (TEOS) in volumine 10 ml ut solutio praecursoris ad formationem involucri SiO2 adhibita est.
Acidum stearicum gradus reactivi (SA, C18H36O2, punctum liquefactionis: 72°C) ut materia principalis emptum est a Daejung Chemical & Metals Co., Ltd., Gyeonggi-do, Corea Meridiana. Tetraethylorthosilicatum (TEOS, C8H20O4Si) ut solutio praecursoris emptum est ab Acros Organics, Geel, Belgio. Praeterea, ethanol absolutum (EA, C2H5OH) et natrii lauryl sulfas (SLS, C12H25NaO4S) empta sunt a Daejung Chemical & Metals Co., Ltd., Gyeonggi-do, Corea Meridiana, et ut solventia et surfactantia respective adhibita sunt. Aqua destillata etiam ut solventia adhibetur.
Variae quantitates SA cum variis proportionibus natrii lauryl sulfatis (SLS) in 100 mL aquae destillatae mixtae sunt, utens agitatore magnetico ad 800 rpm et 75°C per 1 h (Tabula 1). Emulsiones SA in duas partes divisae sunt: ​​(1) 5, 10 et 15 g SA cum 0.10 g SLS in 100 ml aquae destillatae (SATEOS1, SATEOS2 et SATEOS3) mixtae sunt, (2) 20, 30 et 50 g SA cum 0.15, 0.20 et 0.25 g SLS cum 100 ml aquae destillatae (SATEOS4, SATEOS5 et SATEOS6) mixtae sunt. 0.10 g SLS cum 5, 10 et 15 g SA adhibita est ad emulsiones respectivas formandas. Deinde, propositum est numerum SLS pro SATEOS4, SATEOS5 et SATEOS6 augere. Tabula 1 rationes CA et SLS ad solutiones emulsionis stabiles obtinendas adhibitas ostendit.
In poculo 100 ml TEOS, 10 ml ethanoli (EA), et 20 ml aquae destillatae in poculum 100 ml infunduntur. Ad efficaciam encapsulationis variarum proportionum involucrorum SA et SiO2 investigandam, coefficiens synthesis omnium exemplorum notatus est. Mixtura cum agitatore magnetico ad 400 rpm et 60°C per 1 horam agitata est. Deinde solutio praecursoris guttatim emulsioni SA praeparatae addita est, fortiter ad 800 rpm et 75°C per 2 horas agitata, et filtrata est ut pulvis albus obtineretur. Pulvis albus aqua destillata ablutus est ut SA residuum removeretur et in furno vacuo ad 45°C per 24 horas siccatus est. Propterea, SC microincapsulata cum involucro SiO2 obtenta est. Totus processus synthesis et praeparationis SA microincapsulatae in Figura 1 ostenditur.
Microcapsulae SA cum involucro SiO2 per methodum sol-gel praeparatae sunt, et earum mechanismus encapsulationis in Figura 2 ostenditur. Primum gradum implicat praeparationem emulsionis SA in solutione aquosa cum SLS ut surfactante. Hoc in casu, finis hydrophobicus moleculae SA cum SLS, et finis hydrophilicus cum moleculis aquae ligat, emulsionem stabilem formantes. Ita, partes hydrophobicae SLS proteguntur et superficiem guttae SA tegunt. Contra, hydrolysis solutionum TEOS lente fit a moleculis aquae, ducens ad formationem TEOS hydrolyzati in praesentia ethanoli (Fig. 2a)49,50,51. TEOS hydrolyzatum reactionem condensationis subit, durante qua TEOS n-hydrolyzatum globulos silicae format (Fig. 2b). Globuli silicae ab SA52 in praesentia SLS encapsulati sunt (Fig. 2c), quod processus microencapsulationis appellatur.
Schema microencapsulationis CA cum involucro SiO₂: (a) hydrolysis TEOS (b) condensatio hydrolyzati et (c) encapsulatio CA cum involucro SiO₂.
Analysis chemica SA in massa et SA microcapsulata peracta est utens spectrometro infrarubro transformato Fourier (FT-IR, Perkin Elmer UATR Two, USA) et spectra in intervallo ab 500 ad 4000 cm⁻¹ notata sunt.
Diffractometrum radiorum X (XRD, D/MAX-2500, Rigaku, Iaponia) adhibitum est ad phases SA in massa et materias microcapsularum analyzandas. Scrutatio structurae radiorum X peracta est in spatio 2θ = 5°–95° cum celeritate scrutationis 4°/min, utens radiatione Cu-Kα (λ = 1.541 Å), condicionibus operationis 25 kV et 100 mA, in modo scrutationis continuo. Imagines radiorum X constructae sunt in spatio 2θ = 5–50°, cum nullus apex post 50° in omnibus exemplaribus observatus sit.
Spectroscopia photoelectronica radiorum X (XPS, Scienta Omicron R3000, USA) peracta est utens Al Kα (1486.6 eV) ut fonte radiorum X ad intellegendum statum chemicum SA in massa necnon elementorum in materia encapsulationis praesentium. Spectra XPS collecta ad apicem C 1s calibrata sunt utens carbone exotico (energia ligationis 284.6 eV). Post correctionem status secundarii methodo Shirley utens, apices altae resolutionis cuiusque elementi deconvoluti et functionibus Gaussianis/Lorentzianis utens programmate CASA XPS aptati sunt.
Morphologia SC in massa et SC microcapsulatae examinata est per microscopium electronicum scannantem (SEM, MIRA3, TESCAN, Brno, Res Publica Bohemica) instructum spectroscopia radiorum X energiae dispersivae (EDS) ad 15 kV. Ante imaginem SEM captandam, exempla platino (Pt) obducta sunt ad effectus onerationis vitandos.
Proprietates thermales (punctum liquefactionis/solidificationis et calor latens) et fides (cyclus thermalis) per calorimetriam differentialem scansionis (DSC, TA Instrument, Discovery DSC, Newcastle, USA) ad celeritatem calefactionis/refrigerationis 10°C/min ad 40°C et 90°C cum continua purgatione nitrogenii determinatae sunt. Analysis ponderis amissi peracta est utens analysatore TGA (TA Instrument, Discovery TGA, New Castle, USA) in fluxu continuo nitrogenii incipiens a temperatura 40–600°C, cum celeritate calefactionis 10°C/min.
Figura 3 spectra FTIR SC in massa necnon SC microcapsulati (SATEOS1, SATEOS2, SATEOS3, SATEOS4, SATEOS5 et SATEOS6) ostendit. Cacumina absorptionis ad 2910 cm⁻¹ et 2850 cm⁻¹ in omnibus exemplaribus (SA necnon SA microcapsulata) vibrationibus extensionis symmetricis gregum –CH3 et –CH2, respective, attribuuntur10,50. Cacumen ad 1705 cm⁻¹ extensioni vibrationali nexus C=O respondet. Cacumina ad 1470 cm⁻¹ et 1295 cm⁻¹ vibrationi flexionis in plano gregis functionalis –OH attribuuntur, dum cacumina ad 940 cm⁻¹ et 719 cm⁻¹ vibrationi in plano et vibrationi deformationis in plano, respective, gregis –OH, respondent. Cacumina absorptionis SA apud 2910, 2850, 1705, 1470, 1295, 940 et 719 cm⁻¹ etiam in omnibus SA microcapsulatis observata sunt. Praeterea, cacumen nuper inventum apud 1103 cm⁻¹, vibrationi extensionis antisymmetricae fasciae Si-O-Si respondens, in microcapsula SA observatum est. Resultata FT-IR congruunt cum Yuan et al. 50. SA microcapsulatum feliciter in proportione ammoniae/ethanoli praeparaverunt et invenerunt nullam interactionem chemicam inter SA et SiO₂ evenisse. Resultata studii FT-IR praesentis ostendunt testam SiO₂ SA (nucleum) feliciter per processum condensationis et polymerisationem TEOS hydrolyzati encapsulasse. Ad minorem contentum SA, intensitas cacuminis fasciae Si-O-Si altior est (Fig. 3b-d). Cum quantitas SA ad plus quam 15 g crescit, intensitas apicis et dilatatio zonae Si-O-Si paulatim decrescit, quod formationem tenuis strati SiO2 in superficie SA indicat.
Spectra FTIR (a) SA, (b) SATEOS1, (c) SATEOS2, (d) SATEOS3, (e) SATEOS4, (f) SATEOS5 et (g) SATEOS6.
Exempla diffractionis radiorum X (XRD) SA in massa et SA microcapsulatae in Figura 4 monstrantur. Cacumina XRD sita sunt ad 2θ = 6.50° (300), 10.94° (500), 15.46° (700), 20.26° ((\overline {5}secundum JCPDS No. 0381923, 02)\), 21.42° in omnibus exemplaribus (311), 24.04° (602) et 39.98° (913) SA assignantur. Distortio et hybriditas cum CA in massa propter factores incertos ut surfactans (SLS), alias substantias residuas et microencapsulationem SiO250. Post encapsulationem, intensitas cacuminum principalium (300), (500), (311), et (602) gradatim decrescit comparata cum CA in massa, indicando decrementum in crystallinitate exemplaris.
Formae diffractionis radiorum X (a) SA, (b) SATEOS1, (c) SATEOS2, (d) SATEOS3, (e) SATEOS4, (f) SATEOS5 et (g) SATEOS6.
Intensitas SATEOS1 acriter decrescit comparata cum aliis exemplaribus. Nullae aliae cacumina in omnibus exemplaribus microincapsulatis observata sunt (Fig. 4b-g), quod confirmat adsorptionem physicam SiO252 potius quam interactionem chemicam in superficie SA fieri. Praeterea, etiam conclusum est microincapsulationem SA non ad apparitionem ullius novae structurae duxisse. SiO2 integrum manet in superficie SA sine ulla reactione chemica, et cum quantitas SA decrescit, cacumina existentes magis manifesta fiunt (SATEOS1). Hoc resultat indicat SiO2 praecipue superficiem SA includere. Cacumen ad (700) omnino evanescit, et cacumen ad \((\overline{5}02)\) gibbum fit in SATEOS 1 (Fig. 4b), quod cum crystallinitate reducta et amorphismo aucto coniungitur. SiO2 natura sua amorpha est, itaque cacumina ab 2θ = 19° ad 25° observata gibbum et dilatationem53 habent (Fig. 4b–g), quod existentiam SiO252 amorphi confirmat. Intensitas cacuminis diffractionis inferior SA microincapsulati debetur effectui nucleationis parietis interioris silicae et limitanti crystallizationis comportamento49. Creditur, cum minore contento SA, crassior testa silicae formari propter praesentiam magnae quantitatis TEOS, quae plerumque adsorpta est in superficie externa SA. Attamen, cum quantitas SA crescit, area superficialis guttarum SA in solutione emulsionis augetur et plus TEOS requiritur ad rectam encapsulationem. Ergo, cum altiore contento SA, cacumen SiO2 in FT-IR supprimitur (Fig. 3), et intensitas cacuminis diffractionis prope 2θ = 19–25° in XRF (Fig. 4) decrescit et expansio etiam decrescit. Non visibile. Attamen, ut in Figura 4 videri potest, simulac quantitas SA a 5 g (SATEOS1) ad 50 g (SATEOS6) augetur, cacumina SA plerumque proxima fiunt, et cacumen apud (700) cum omnibus intensitatibus cacuminum identificatis apparet. Hoc resultat cum resultatibus FT-IR congruit, ubi intensitas cacuminis SiO2 SATEOS6 ad 1103 cm-1 decrescit (Fig. 3g).
Status chemici elementorum in SA, SATEOS1 et SATEOS6 praesentium in Figuris 1 et 2, Figurae 5, 6, 7 et 8 et Tabula 2 monstrantur. Imagines mensurarum pro SA, SATEOS1 et SATEOS6 in Figura 5 monstrantur, et imagines altae resolutionis pro C 1s, O 1s et Si 2p in Figuris 5, 6, 7 et 8 et Tabula 2 respective. Valores energiae ligationis per XPS obtenti in Tabula 2 summatim describuntur. Ut ex Figura 5 videri potest, cacumina manifesta Si 2s et Si 2p in SATEOS1 et SATEOS6 observata sunt, ubi microencapsulatio testae SiO2 facta est. Investigatores priores similem cacumen Si 2s ad 155.1 eV54 rettulerunt. Praesentia cacuminum Si in SATEOS1 (Fig. 5b) et SATEOS6 (Fig. 5c) data FT-IR (Fig. 3) et XRD (Fig. 4) confirmat.
Ut in Figura 6a demonstratur, C 1s SA in massa tres diversos cacumina habet, CC, caliphaticum, et O=C=O, ad energiam ligationis, quae sunt 284.5 eV, 285.2 eV, et 289.5 eV respective. Cacumina C–C, caliphatica, et O=C=O etiam in SATEOS1 (Fig. 6b) et SATEOS6 (Fig. 6c) observata sunt et in Tabula 2 summarizantur. Praeterea, cacumen C 1s etiam cacumini Si-C additionali ad 283.1 eV (SATEOS1) et 283.5 eV (SATEOS6) respondet. Energiae ligationis nostrae observatae pro C–C, caliphatico, O=C=O et Si–C bene cum aliis fontibus correlantur55,56.
Spectra XPS O₁SA, SATEOS1 et SATEOS6 in Figuris 7a-c respective monstrantur. Cacumen O₁s SA in massa deconvolutum est et duos cacumina habet, scilicet C=O/C–O (531.9 eV) et C–O–H (533.0 eV), dum O₁ SATEOS1 et SATEOS6 congruunt. Tantum tres cacumina sunt: ​​C=O/C–O, C–O–H et Si–OH₂55,57,58. Energia ligationis O₁s in SATEOS1 et SATEOS6 leviter mutatur comparata cum SA in massa, quod cum mutatione in fragmento chemico propter praesentiam SiO₂ et Si-OH in materia testae coniungitur.
Spectra XPS Si2p pro SATEOS1 et SATEOS6 in Figura 8a et b respective monstrantur. In CA aggregato, Si2p propter absentiam SiO2 non observatum est. Cacumen Si2p 105.4 eV pro SATEOS1 et 105.0 eV pro SATEOS6 respondet, quod Si-O-Si respondet, dum cacumen SATEOS1 103.5 eV et cacumen SATEOS6 103.3 eV est, quod Si-OH55 respondet. Aptatio cacuminum Si-O-Si et Si-OH in SATEOS1 et SATEOS6 microencapsulationem prosperam SiO2 in superficie nuclei SA ostendit.
Morphologia materiae microcapsulatae magni momenti est, solubilitatem, stabilitatem, reactivitatem chemicam, fluiditatem et robur afficiens59. Quapropter, microscopia electronica per scanning (SEM) adhibita est ad morphologiam materiae salinae in massa (100×) et materiae salinae microcapsulatae (500×) describendam, ut in Figura 9 demonstratur. Ut ex Figura 9a videri potest, massa materiae salinae formam ellipticam habet. Magnitudo particularum 500 microna excedit. Attamen, cum processus microcapsulationis continuatur, morphologia dramatice mutatur, ut in Figuris 9b–g demonstratur.
Imagines SEM (a) SA (×100), (b) SATEOS1, (c) SATEOS2, (d) SATEOS3, (e) SATEOS4, (f) SATEOS5 et (g) SATEOS6 ad ×500.
In exemplo SATEOS1, particulae SA quasi sphaericae minores, SiO2 involutae, superficie aspera observantur (Fig. 9b), quod fortasse ex hydrolysi et condensatione polymerizationis TEOS in superficie SA oritur, diffusionem rapidam molecularum ethanoli accelerans. Quam ob rem, particulae SiO2 deponuntur et agglomeratio observatur52,60. Haec testa SiO2 robur mechanicum particulis CA microcapsulatis praebet et etiam effusionem CA liquefacti ad temperaturas altiores impedit10. Hoc resultat indicat microcapsulas SA SiO2 continentes ut materiae potentialis accumulationis energiae61 adhiberi posse. Ut ex Figura 9b videri potest, exemplum SATEOS1 distributionem particularum uniformem cum strato crasso SiO2 SA includente habet. Magnitudo particularum SA microcapsulati (SATEOS1) est circiter 10-20 μm (Fig. 9b), quae significanter minor est comparata cum SA in massa propter contentum SA inferiorem. Crassitudo strati microcapsulae ex hydrolysi et condensatione polymerizatione solutionis praecursoris oritur. Agglomeratio fit in dosibus SA minoribus, id est usque ad 15 g (Fig. 9b-d), sed simulac dosis augetur, nulla agglomeratio observatur, sed particulae sphaericae clare definitae (Fig. 9e-g)62.
Praeterea, cum quantitas surfactantis SLS constans est, contentum SA (SATEOS1, SATEOS2 et SATEOS3) etiam efficaciam, formam et distributionem magnitudinis particularum afficit. Ita SATEOS1 inventum est ostendere magnitudinem particularum minorem, distributionem uniformem et superficiem densam (Fig. 9b), quod naturae hydrophilicae SA attributum est, quae nucleationem secundariam sub surfactante constanti promovet63. Creditur, aucto contento SA a 5 ad 15 g (SATEOS1, SATEOS2 et SATEOS3) et utendo quantitate constanti surfactantis, i.e. 0.10 g SLS (Tabula 1), contributionem cuiusque particulae moleculae surfactantis minui, ita magnitudinem particularum et magnitudinem particularum minuendo. Distributio SATEOS2 (Fig. 9c) et SATEOS3 (Fig. 9d) differt a distributione SATEOS 1 (Fig. 9b).
Comparatum cum SATEOS1 (Fig. 9b), SATEOS2 morphologiam densam SA microcapsulatae ostendit et magnitudo particularum aucta est (Fig. 9c). Hoc propter agglomerationem 49 fit, quae ratem coagulationis minuit (Fig. 2b). Cum quantitas SC crescit cum SLS crescente, microcapsulae clare conspicuae fiunt, ut in Fig. demonstratur quomodo aggregatio fit. Praeterea, Figurae 9e-g ostendunt omnes particulas clare sphaericas esse forma et magnitudine. Agnitum est, in praesentia magnarum quantitatum SA, aptam quantitatem oligomerorum silicae obtineri posse, condensationem et encapsulationem aptam causans et ergo formationem microcapsularum bene definitarum 49. Ex resultatibus SEM, manifestum est SATEOS6 microcapsulas correspondentes formasse comparatum cum parva quantitate SA.
Resultata spectroscopiae radiorum X per dispersionem energiae (EDS) SA in massa et SA microcapsularum in Tabula 3 exhibentur. Ut ex hac tabula videri potest, contentum Si gradatim decrescit ab SATEOS1 (12.34%) ad SATEOS6 (2.68%). Incrementum SA. Ergo, dicere possumus augmentum quantitatis SA ad diminutionem depositionis SiO2 in superficie SA ducere. Nullae sunt valores constantes pro contentis C et O in Tabula 3 propter analysin semiquantitativam EDS51. Contentum Si SA microcapsulati cum resultatis FT-IR, XRD et XPS correlatum est.
Modus liquefactionis et solidificationis SA in massa necnon SA microcapsulatae cum involucro SiO2 in Figuris 1 et 2 monstratur. Hae temperaturae in Figuris 10 et 11 respective monstrantur, et data thermica in Tabula 4 monstrantur. Temperaturae liquefactionis et solidificationis SA microcapsulatae differentes inventae sunt. Cum quantitas SA crescit, temperaturae liquefactionis et solidificationis augentur et ad valores SA in massa accedunt. Post microcapsulationem SA, paries silicae temperaturam crystallizationis auget, et paries eius quasi nucleus agit ad heterogeneitatem promovendam. Ergo, cum quantitas SA crescit, temperaturae liquefactionis (Fig. 10) et solidificationis (Fig. 11) etiam gradatim augentur49,51,64. Inter omnia exempla SA microcapsulata, SATEOS6 altissimas temperaturas liquefactionis et solidificationis exhibuit, deinde SATEOS5, SATEOS4, SATEOS3, SATEOS2, et SATEOS1.
SATEOS1 infimum punctum liquefactionis (68.97°C) et temperaturam solidificationis (60.60°C) ostendit, quod propter minorem magnitudinem particularum est, in qua motus particularum SA intra microcapsulas minimus est et testa SiO2 crassum stratum format, atque ideo Materia Centralis extensionem et motum limitat. Haec hypothesis cum resultatibus SEM coniungitur, ubi SATEOS1 minorem magnitudinem particularum ostendit (Fig. 9b), quod propterea est moleculae SA intra aream microcapsularum minimam contineri. Differentia in temperaturis liquefactionis et solidificationis massae principalis, necnon omnium microcapsularum SA cum testa SiO2, in intervallo 6.10–8.37°C est. Hoc resultat indicat SA microcapsulatum adhiberi posse ut materia potentialis accumulationis energiae propter bonam conductivitatem thermalem testae SiO2.
Ut ex Tabula 4 videri potest, SATEOS6 maximam enthalpiam inter omnes SCs microcapsulatas habet (Fig. 9g) propter encapsulationem propriam per SEM observatam. Ratio compactionis SA utens aequatione (1) calculari potest. (1) Comparando data caloris latentis SA49 microcapsulati.
Valor R gradum encapsulationis (%) SC microcapsulati repraesentat, ΔHMEPCM,m calorem latentem fusionis SC microcapsulati, et ΔHPCM,m calorem latentem fusionis SC repraesentat. Praeterea, efficacia incapsulationis (%) ut alius parameter technicus magni momenti computatur, ut in Aequatione (1) demonstratur. (2)49.
Valor E efficientiam encapsulationis (%) CA microcapsulati repraesentat, ΔHMEPCM,s calorem latentem curationis CA microcapsulati, et ΔHPCM,s calorem latentem curationis CA repraesentat.
Ut in Tabula 4 demonstratur, gradus compactionis et efficacia SATEOS1 sunt 71.89% et 67.68% respective, gradus compactionis et efficacia SATEOS6 sunt 90.86% et 86.68% respective (Tabula 4). Exemplum SATEOS6 maximum coefficientem encapsulationis et efficaciam inter omnes capsulas silicae microencapsulatas exhibet, quod eius capacitatem thermalem magnam indicat. Ergo, transitus a solido ad liquidum magnas energiae quantitates requirit. Praeterea, differentia in temperaturis liquefactionis et solidificationis omnium microcapsularum silicae et capsulae silicae in massa per processum refrigerationis indicat corticem silicae spatialiter coarctatum esse per synthesin microcapsularum. Itaque, eventus ostendunt ut, cum quantitas silicae silicae crescit, rata encapsulationis et efficacia gradatim augeantur (Tabula 4).
Curvae TGA SA in massa et SA microcapsulatae cum involucro SiO2 (SATEOS1, SATEOS3 et SATEOS6) in Figura 12 monstrantur. Proprietates stabilitatis thermalis SA in massa (SATEOS1, SATEOS3 et SATEOS6) cum exemplaribus microcapsulatis comparatae sunt. Ex curva TGA patet iacturam ponderis SA in massa necnon SA microcapsulatae lenem et levissimam decrementum ab 40°C ad 190°C ostendere. Hac temperatura, SC in massa non decompositionem thermalem subit, dum SC microcapsulata aquam adsorptam etiam post siccationem ad 45°C per 24 horas emittit. Hoc levem iacturam ponderis effecit,49 sed ultra hanc temperaturam materia degradari coepit. Ad minorem contentum SA (i.e. SATEOS1), contentum aquae adsorptae maius est et ergo iactura massae usque ad 190°C maius est (insertum in Figura 12). Simul ac temperatura supra 190°C ascendit, exemplum massam amittere incipit propter processus decompositionis. SA in massa putrescere incipit ad 190°C et tantum 4% remanet ad 260°C, cum SATEOS1, SATEOS3 et SATEOS6 50%, 20% et 12% ad hanc temperaturam respective retinent. Post 300°C, amissio massae SA in massa erat circiter 97.60%, dum amissio massae SATEOS1, SATEOS3 et SATEOS6 erat circiter 54.20%, 82.40% et 90.30% respective. Cum incremento in contento SA, contentum SiO2 decrescit (Tabula 3), et attenuatio testae in SEM observatur (Fig. 9). Itaque, amissio ponderis SA microcapsulati minor est comparata cum SA in massa, quod explicatur proprietatibus favorabilibus testae SiO2, quae formationem strati carbonacei silicato-carbonici in superficie SA promovet, ita nucleum SA isolans et emissionem productorum volatilium resultantium tardans10. Hoc stratum carbonis format impedimentum physicum protectivum durante decompositione thermali, transitum molecularum inflammabilium in phasim gaseosam limitans66,67. Praeter hoc, etiam videre possumus eventus significantes amissionis ponderis: SATEOS1 ostendit valores inferiores comparatus cum SATEOS3, SATEOS6 et SA. Hoc est quia quantitas SA in SATEOS1 minor est quam in SATEOS3 et SATEOS6, ubi testa SiO2 stratum crassum format. Contra, amissio ponderis totalis SA in massa attingit 99.50% ad 415°C. SATEOS1 autem, SATEOS3, et SATEOS6 62.50%, 85.50%, et 93.76% detrimentum ponderis respective ad 415°C ostenderunt. Hoc resultat indicat additionem TEOS degradationem SA emendare per formationem strati SiO2 in superficie SA. Haec strata possunt formare impedimentum physicum protectivum, et propterea emendatio in stabilitate thermali CA microcapsulatae observari potest.
Resultata firmitatis thermalis SA in massa et optimi exempli microcapsulati (i.e. SATEOS 6) post 30 cyclos calefactionis et refrigerationis DSC51,52 in Figura 13 monstrantur. Videtur SA in massa (Figura 13a) nullam differentiam in temperatura fusionis, solidificatione et valore enthalpiae ostendere, dum SATEOS6 (Fig. 13b) nullam differentiam in temperatura et valore enthalpiae etiam post tricesimum cyclum calefactionis et refrigerationis ostendit. SA in massa punctum fusionis 72.10°C, temperaturam solidificationis 64.69°C ostendit, et calorem fusionis et solidificationis post primum cyclum 201.0 J/g et 194.10 J/g respective fuerunt. Post tricesimum cyclum, punctum fusionis horum valorum ad 71.24°C decrevit, temperatura solidificationis ad 63.53°C decrevit, et valor enthalpiae 10% decrevit. Mutationes temperaturarum fusionis et solidificationis, necnon decrementa valorum enthalpiarum, indicant CA in massa non fidilem esse ad applicationes non-microencapsulationis. Attamen, postquam microencapsulatio propria facta est (SATEOS6), temperaturae fusionis et solidificationis nec valores enthalpiarum non mutantur (Fig. 13b). Semel microencapsulata involucris SiO2, SA adhiberi potest ut materia mutationis phasis in applicationibus thermalibus, praesertim in constructione, propter temperaturas fusionis et solidificationis optimas et enthalpiam stabilem.
Curvae DSC obtentae pro exemplis SA (a) et SATEOS6 (b) in primo et tricesimo cyclo calefactionis et refrigerationis.
In hoc studio, investigatio systematica microcapsulationis peracta est, utens SA ut materia nucleo et SiO2 ut materia testae. TEOS ut praecursor adhibitur ad formanda strata sustentatoria SiO2 et strata protectiva in superficie SA. Post synthesim prosperam SA microcapsulatae, eventus FT-IR, XRD, XPS, SEM et EDS praesentiam SiO2 ostenderunt. Analysis SEM ostendit specimen SATEOS6 exhibere particulas sphaericas bene definitas, testa SiO2 circumdatas, in superficie SA. Attamen, MEPCM cum minore contento SA agglomerationem exhibet, quae efficaciam PCM minuit. Analysis XPS praesentiam Si-O-Si et Si-OH in speciminibus microcapsularum ostendit, quod adsorptionem SiO2 in superficie SA revelavit. Secundum analysin effectuum thermalis, SATEOS6 facultatem accumulationis caloris optimam ostendit, cum temperaturis liquefactionis et solidificationis 70.37°C et 64.27°C respective, et calore latente liquefactionis et solidificationis 182.53 J/g et 160.12 J/g/g respective. Maxima efficientia involucri SATEOS6 est 86.68%. Analysis cycli thermalis TGA et DSC confirmavit SATEOS6 adhuc bonam stabilitatem thermalem et firmitatem habere, etiam post 30 processus calefactionis et refrigerationis.
Yang T., Wang XY et Li D. *Analysis Efficaciae Systematis Thermochemici Compositi Solido-Gasis Adsorptionis ad Accumulationem Energiae Thermalis et Augmentationem Efficaciae Eius*. *application*. *hot*. *engineer*. 150, 512–521 (2019).
Farid, MM, Khudhair, AM, Razak, S. et Al-Hallaj, S. Recensio accumulationis energiae per mutationem phasium: materiae et applicationes. *Energy convertor*. *Manager*. 45, 1597–1615 (2004).
Regin AF, Solanki SS et Saini JS. De effectu translationis caloris systematum accumulationis energiae thermalis capsulis PCM utentibus: recensio, renovatio, auxilium. Energy Rev 12, 2438–2458 (2008).
Liu, M., Saman, W. et Bruno, F. *Recensio Materiarum Reponendi et Technologiarum Augmentationis Efficaciae Thermalis pro Systematibus Reponendi Thermalis Mutationis Phasis Altae Temperaturae*. renovatio. subsidium. Energy Rev 16, 2118–2132 (2012).
Fang Guoying, Li Hong, Liu Xiang, Wu SM. Praeparatio et characterizatio materiarum nanoincapsulatarum energiae thermalis n-tetradecani mutationis phasis. Ingeniarius Chemicus. J. 153, 217–221 (2009).
Mu, B. et Li, M. Synthesis novarum materiarum compositarum mutatione phasis formae stabilis utens aerogellis graphenis modificatis ad conversionem et conservationem energiae solaris. Sol. Energy materials. Sol. Cell 191, 466–475 (2019).
Huang, K., Alva, G., Jia, Y., et Fang, G. De characterizatione morphologica et applicatione materiarum mutationis phasis in accumulatione energiae thermalis: recensio, renovatio, auxilium. *Energy Ed.* 72, 128–145 (2017).