मांग पर ऊर्जा भेजने के लिए थर्मल ऊर्जा भंडारण (टीईएस) और पारंपरिक ताप इंजन का उपयोग करके केंद्रित सौर ऊर्जा (सीएसपी) अन्य नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों से अलग है। हालांकि, प्रतिस्पर्धी स्तरीय ऊर्जा लागत (एलसीओई) प्राप्त करने के लिए, सीएसपी सिस्टम लागत को कम किया जाना चाहिए।
हीट एक्सचेंजर्स के रूप में कई ट्रिपल आवधिक न्यूनतम सतहों (टीपीएमएस) और आवधिक नोडल सतहों के हाल के अध्ययनों से पता चला है कि श्वार्ज-डी टीपीएमएस सतहों में उत्कृष्ट गर्मी हस्तांतरण गुण हैं। समूह IV-VI संक्रमण धातु कार्बाइड, बोराइड और कंपोजिट सबसे आम अति-उच्च तापमान सिरेमिक (यूएचटीसी) सामग्री हैं। योज्य निर्माण की शुरूआत से पहले, टीपीएमएस उपकरणों को बनाना मुश्किल था।
सिरेमिक टीपीएमएस संरचनाओं के निर्माण के पिछले तरीकों की तुलना में, चिपकने वाला जेट एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग सिरेमिक बनाने की एक आशाजनक और स्केलेबल विधि के रूप में विकसित हो रहा है। प्रतिक्रियाशील घुसपैठ के संयोजन में यूएचटीसी हीट एक्सचेंजर प्लेटों को बनाने के लिए चिपकने वाला जेट प्रिंटिंग का उपयोग किया गया है, लेकिन यूएचटीसी टीपीएमएस संरचनाओं को उच्च सापेक्ष घनत्वों के लिए तैयार करने के लिए उपयोग नहीं किया गया है। सिंटरिंग नैनोमैटेरियल्स से सीखे गए सबक बताते हैं कि मोल्डिंग के दौरान कम कच्चा घनत्व हमेशा एक मुद्दा नहीं होता है और अच्छी एकरूपता प्राप्त करना अधिक महत्वपूर्ण होता है।
इस अध्ययन में, लेखकों ने खाली उम्मीदवारों को सिंटरिंग और प्रिंट करके यूएचटीसी-टीपीएमएस संरचनाओं के चिपकने वाले स्प्रे योगात्मक निर्माण की व्यवहार्यता का प्रदर्शन किया। कम से कम 92 प्रतिशत सैद्धांतिक सापेक्ष घनत्व वाले घटक बनाए गए, जो टीपीएमएस का भी हिस्सा हैं।
लक्ष्य घनत्व मध्यवर्ती से सिंटरिंग के अंतिम चरण में संक्रमण का प्रतिनिधित्व करता है, जो सिंटरिंग एचआईपी तकनीक का उपयोग करके पूर्ण घनत्व के निकट-शुद्ध रूपों और गैस पारगमन को दबाने के लिए आवश्यक है। प्रदर्शन टीपीएमएस भाग का उद्देश्य यह देखना था कि क्या परीक्षण नमूनों से प्राप्त छपाई और सिंटरिंग पैरामीटर उस जटिल ज्यामिति पर लागू होते हैं जिसका उपयोग हीट एक्सचेंजर डिजाइन के लिए किया जाएगा।
टीम ने 9 सेमी 3 क्यूबिक टीपीएमएस के टुकड़ों को प्रिंट किया और उन्हें विकृत या तोड़े बिना सिंटर किया। सीएसपी हीट एक्सचेंजर्स में पिघले हुए क्लोराइड लवणों में सर्वश्रेष्ठ-इन-क्लास प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए डिजाइन टोपोलॉजी, सामग्री और निर्माण अग्रिम प्रस्तुत किए जाते हैं।
शोधकर्ता ZrB2-MoSi2-आधारित UHTC-TPMS सेल के निर्माण के लिए बाइंडर जेट एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग और सिंटरिंग के संयोजन के उपयोग पर चर्चा करते हैं। इसकी अच्छी प्रसंस्करण विशेषताओं और गुणवत्ता के कारण, ZrB2-MoSi2 को जानबूझकर एक UHTC-TPMS हीट एक्सचेंजर की व्यवहार्यता प्रदर्शित करने के लिए एक अवैध उम्मीदवार के रूप में चुना गया था जब तक कि इस एप्लिकेशन के लिए सर्वोत्तम UHTC सामग्री निर्धारित नहीं की जा सकती।
यह दिखाया गया था कि चिपकने वाला स्प्रे एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग यूएचटीसी-टीपीएमएस संरचनाओं को प्रिंट और सिंटर करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। विरूपण को प्रभावी ढंग से सीमित करने के लिए, यह पाया गया कि अंतरिक्ष-सीमित रणनीति की आवश्यकता थी। यह लगभग 2-3 मीटर के d50 के साथ पारंपरिक पाउडर फीडस्टॉक का उपयोग करने में सक्षम था, वही आकार जो पारंपरिक UHTC प्रसंस्करण में उपयोग किया जाता था। इन सामग्रियों को 92-98 प्रतिशत के सैद्धांतिक सापेक्षिक घनत्व के लिए सिंटर किया जाता है, जो हीट एक्सचेंजर तरल पदार्थों को दीवारों से गुजरने से रोकने के लिए पर्याप्त है, दो क्षेत्रों को अलग करता है और उच्च घनत्व की आवश्यकता होने पर थर्मल आइसोस्टैटिक दबाव की अनुमति देता है।