Konsantre güneş enerjisi (CSP), talep üzerine enerji dağıtmak için termal enerji depolama (TES) ve geleneksel ısı motorları kullanarak diğer yenilenebilir enerji kaynaklarından ayrılır. Ancak, rekabetçi seviyelendirilmiş bir enerji maliyeti (LCOE) elde etmek için CSP sistem maliyetlerinin düşürülmesi gerekir.
Isı eşanjörleri olarak birkaç üçlü periyodik minimum yüzey (TPMS) ve periyodik düğüm yüzeyleri üzerine yapılan son araştırmalar, Schwarz-D TPMS yüzeylerinin mükemmel ısı transfer özelliklerine sahip olduğunu göstermiştir. grup IV-VI geçiş metali karbürleri, borürler ve kompozitler en yaygın ultra yüksek sıcaklık seramik (UHTC) malzemeleridir. Katmanlı imalatın tanıtılmasından önce, TPMS cihazlarının imal edilmesi zordu.
Seramik TPMS yapılarını imal etmenin önceki yöntemleriyle karşılaştırıldığında, adeziv jet katkılı imalat, seramik şekillendirmenin umut verici ve ölçeklenebilir bir yöntemi olarak gelişiyor. Yapışkan püskürtmeli baskı, reaktif sızma ile birlikte UHTC ısı eşanjör plakalarını imal etmek için kullanılmış, ancak yüksek bağıl yoğunluklara sinterlenmiş UHTC TPMS yapılarını imal etmek için kullanılmamıştır. Sinterleme nanomalzemelerinden öğrenilen dersler, kalıplama sırasında düşük ham yoğunluğun her zaman bir sorun olmadığını ve iyi bir tekdüzelik elde etmenin daha önemli olduğunu göstermektedir.
Bu çalışmada yazarlar, boş adayları sinterleyerek ve yazdırarak UHTC-TPMS yapılarının yapışkan sprey katkılı üretiminin fizibilitesini gösterdiler. Yine TPMS'nin bir parçası olan, en az yüzde 92 teorik bağıl yoğunluğa sahip bileşenler oluşturuldu.
Hedef yoğunluk, karmaşık ağa yakın formları tam yoğunluğa sinterlemek ve sinterleme HIP tekniğini kullanarak gaz geçirgenliğini bastırmak için gerekli olan sinterlemenin orta aşamasından son aşamasına geçişi temsil eder. Gösterim TPMS bölümünün amacı, test numunelerinden elde edilen baskı ve sinterleme parametrelerinin, ısı eşanjörü tasarımı için kullanılacak karmaşık geometriye uygulanabilir olup olmadığını görmekti.
Ekip 9 cm 3 kübik TPMS parçaları basmış ve bunları bozmadan ve kırmadan sinterlemiştir. CSP ısı eşanjörlerinde erimiş klorür tuzlarında sınıfının en iyisi performansı elde etmek için tasarım topolojileri, malzemeler ve imalat ilerlemeleri sunulmaktadır.
Araştırmacılar, ZrB2-MoSi2-bazlı UHTC-TPMS hücreleri oluşturmak için bağlayıcı püskürtme katkılı üretim ve sinterleme kombinasyonunun kullanımını tartışıyorlar. İyi işleme özellikleri ve kalitesi nedeniyle ZrB2-MoSi2, bu uygulama için en iyi UHTC malzemesi belirlenene kadar bir UHTC-TPMS ısı eşanjörünün fizibilitesini göstermek için kasıtlı olarak geçersiz bir aday olarak seçildi.
Yapıştırıcı sprey katkılı imalatın UHTC-TPMS yapılarını basmak ve sinterlemek için kullanılabileceği gösterildi. Distorsiyonu etkili bir şekilde sınırlamak için, alanı sınırlayan bir stratejiye ihtiyaç duyulduğu bulundu. Yaklaşık 2-3 m'lik bir d50'ye sahip, geleneksel UHTC işlemede kullanılanla aynı boyutta olan geleneksel toz besleme stokunu kullanabildi. Bu malzemeler, ısı eşanjörü sıvılarının duvarlardan geçmesini, iki bölgeyi ayırmasını ve daha yüksek yoğunluklar gerektiğinde termal izostatik basınca izin vermesini önlemek için yeterli olan yüzde 92-98'lik bir teorik bağıl yoğunluğa kadar sinterlenir.