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स्टीयरिक अम्ल (SA) का उपयोग ऊर्जा भंडारण उपकरणों में चरण परिवर्तन पदार्थ (PCM) के रूप में किया जाता है। इस अध्ययन में, SiO2 शेल सर्फेक्टेंट को सूक्ष्म रूप से समाहित करने के लिए सोल-जेल विधि का उपयोग किया गया। 10 मिलीलीटर टेट्राएथिल ऑर्थोसिलिकेट (TEOS) में SA की विभिन्न मात्राएँ (5, 10, 15, 20, 30 और 50 ग्राम) समाहित की गईं। संश्लेषित सूक्ष्म रूप से समाहित चरण परिवर्तन पदार्थ (MEPCM) का लक्षण वर्णन फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FT-IR), एक्स-रे विवर्तन (XRD), एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) द्वारा किया गया। लक्षण वर्णन परिणामों से पता चला कि SA को SiO2 द्वारा सफलतापूर्वक समाहित किया गया था। थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (TGA) से पता चला कि MEPCM की तापीय स्थिरता CA की तुलना में बेहतर है। डिफरेंशियल स्कैनिंग कैलोरीमेट्री (DSC) का उपयोग करके यह पाया गया कि MEPCM का एन्थैल्पी मान 30 बार गर्म करने और ठंडा करने के चक्रों के बाद भी अपरिवर्तित रहा। सभी माइक्रोएनकैप्सुलेटेड नमूनों में, MEPCM युक्त 50 ग्राम SA में पिघलने और जमने की गुप्त ऊष्मा सबसे अधिक थी, जो क्रमशः 182.53 J/g और 160.12 J/g थी। थर्मल डेटा का उपयोग करके पैकेज दक्षता मान की गणना की गई और इसी नमूने के लिए उच्चतम दक्षता 86.68% पाई गई।
निर्माण उद्योग में उपयोग होने वाली लगभग 58% ऊर्जा इमारतों को गर्म और ठंडा करने में खर्च होती है1। इसलिए, पर्यावरण प्रदूषण को ध्यान में रखते हुए कुशल ऊर्जा प्रणालियाँ बनाना सबसे आवश्यक है2। चरण परिवर्तन सामग्री (पीसीएम) का उपयोग करने वाली गुप्त ऊष्मा प्रौद्योगिकी कम तापमान उतार-चढ़ाव पर उच्च ऊर्जा का भंडारण कर सकती है3,4,5,6 और ऊष्मा स्थानांतरण, सौर ऊर्जा भंडारण, अंतरिक्ष और एयर कंडीशनिंग जैसे क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग की जा सकती है7,8,9। पीसीएम दिन के दौरान इमारतों के बाहरी भाग से ऊष्मीय ऊर्जा को अवशोषित करता है और रात में ऊर्जा मुक्त करता है10। इसलिए, चरण परिवर्तन सामग्री को ऊष्मीय ऊर्जा भंडारण सामग्री के रूप में अनुशंसित किया जाता है। इसके अलावा, पीसीएम के विभिन्न प्रकार हैं जैसे ठोस-ठोस, ठोस-तरल, तरल-गैस और ठोस-गैस11। इनमें से, सबसे लोकप्रिय और अक्सर उपयोग की जाने वाली चरण परिवर्तन सामग्री ठोस-ठोस चरण परिवर्तन सामग्री और ठोस-तरल चरण परिवर्तन सामग्री हैं। हालांकि, तरल-गैस और ठोस-गैस चरण परिवर्तन सामग्री के भारी आयतन परिवर्तन के कारण इनका अनुप्रयोग बहुत कठिन है।
पीसीएम के गुणों के कारण इसके कई अनुप्रयोग हैं: जो 15°C से कम तापमान पर पिघलते हैं उनका उपयोग एयर कंडीशनिंग सिस्टम में ठंडे तापमान को बनाए रखने के लिए किया जा सकता है, और जो 90°C से अधिक तापमान पर पिघलते हैं उनका उपयोग हीटिंग सिस्टम में आग से बचाव के लिए किया जा सकता है12। अनुप्रयोग और गलनांक सीमा के आधार पर, विभिन्न कार्बनिक और अकार्बनिक रसायनों से विभिन्न चरण परिवर्तन सामग्री संश्लेषित की गई हैं13,14,15। पैराफिन सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली चरण परिवर्तन सामग्री है जिसमें उच्च गुप्त ऊष्मा, गैर-संक्षारकता, सुरक्षा और एक विस्तृत गलनांक सीमा होती है16,17,18,19,20,21।
हालाँकि, चरण परिवर्तन पदार्थों की कम तापीय चालकता के कारण, चरण परिवर्तन प्रक्रिया के दौरान आधार सामग्री के रिसाव को रोकने के लिए उन्हें एक खोल (बाहरी परत) में बंद करना आवश्यक होता है22। इसके अतिरिक्त, परिचालन त्रुटियों या बाहरी दबाव से बाहरी परत (क्लैडिंग) को नुकसान पहुँच सकता है, और पिघला हुआ चरण परिवर्तन पदार्थ भवन निर्माण सामग्री के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है, जिससे अंतर्निहित स्टील बार में जंग लग सकती है, जिससे भवन की उपयोगिता कम हो जाती है23। इसलिए, पर्याप्त खोल सामग्री के साथ संलग्न चरण परिवर्तन पदार्थों का संश्लेषण करना महत्वपूर्ण है, जो उपरोक्त समस्याओं का समाधान कर सकता है24।
फेज चेंज मैटेरियल्स का माइक्रोएनकैप्सुलेशन ऊष्मा स्थानांतरण को प्रभावी ढंग से बढ़ा सकता है, पर्यावरणीय प्रतिक्रियाशीलता को कम कर सकता है और आयतन परिवर्तन को नियंत्रित कर सकता है। पीसीएम एनकैप्सुलेशन के लिए विभिन्न विधियाँ विकसित की गई हैं, जैसे कि इंटरफेशियल पॉलीमराइजेशन25,26,27,28, इन सीटू पॉलीमराइजेशन29,30,31,32, कोएसेर्वेशन33,34,35 और सोल-जेल प्रक्रियाएँ36,37,38,39। फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन का उपयोग माइक्रोएनकैप्सुलेशन के लिए किया जा सकता है40,41,42,43। मेलामाइन-फॉर्मेल्डिहाइड और यूरिया-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन का उपयोग शेल सामग्री के रूप में किया जाता है, जो अक्सर संचालन के दौरान विषाक्त फॉर्मेल्डिहाइड उत्सर्जित करते हैं। इसलिए, इन सामग्रियों का उपयोग पैकेजिंग प्रक्रियाओं में प्रतिबंधित है। हालांकि, वसा अम्लों और लिग्निन पर आधारित हाइब्रिड नैनोकैप्सूल का उपयोग करके स्केलेबल थर्मल ऊर्जा भंडारण के लिए पर्यावरण के अनुकूल फेज चेंज मैटेरियल्स का संश्लेषण किया जा सकता है44।
झांग एट अल 45 एट अल ने टेट्राएथिल ऑर्थोसिलिकेट से लॉरिक एसिड का संश्लेषण किया और निष्कर्ष निकाला कि जैसे-जैसे मिथाइलट्राइएथोक्सीसिलैन और टेट्राएथिल ऑर्थोसिलिकेट का आयतन अनुपात बढ़ता है, गुप्त ऊष्मा घटती है और सतह की जल-विरोधकता बढ़ती है। लॉरिक एसिड कपोक फाइबर के लिए एक संभावित और प्रभावी कोर सामग्री हो सकता है46। इसके अतिरिक्त, लतीबारी एट अल. 47 ने TiO2 को शेल सामग्री के रूप में उपयोग करके स्टीयरिक एसिड-आधारित पीसीएम का संश्लेषण किया। झू एट अल. ने संभावित पीसीएम के रूप में एन-ऑक्टाडेकेन और सिलिकॉन नैनोकैप्सूल तैयार किए48। साहित्य की समीक्षा से, प्रभावी और स्थिर माइक्रोएनकैप्सुलेटेड फेज चेंज मैटेरियल्स के निर्माण के लिए अनुशंसित खुराक को समझना मुश्किल है।
इसलिए, लेखकों के ज्ञान के अनुसार, कुशल और स्थिर माइक्रोएनकैप्सुलेटेड फेज चेंज मैटेरियल्स के उत्पादन के लिए माइक्रोएनकैप्सुलेशन में प्रयुक्त फेज चेंज मैटेरियल की मात्रा एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। फेज चेंज मैटेरियल्स की विभिन्न मात्राओं का उपयोग करके हम माइक्रोएनकैप्सुलेटेड फेज चेंज मैटेरियल्स के विभिन्न गुणों और स्थिरता को स्पष्ट कर सकते हैं। स्टीयरिक एसिड (फैटी एसिड) एक पर्यावरण के अनुकूल, चिकित्सकीय रूप से महत्वपूर्ण और किफायती पदार्थ है जिसका उपयोग ऊष्मीय ऊर्जा को संग्रहित करने के लिए किया जा सकता है क्योंकि इसका एन्थैल्पी मान उच्च (~200 J/g) होता है और यह 72°C तक के तापमान को सहन कर सकता है। इसके अलावा, SiO2 ज्वलनशील नहीं है, कोर सामग्रियों को उच्च यांत्रिक शक्ति, ऊष्मीय चालकता और बेहतर रासायनिक प्रतिरोध प्रदान करता है, और निर्माण में पोज़ोलैनिक पदार्थ के रूप में कार्य करता है। जब सीमेंट को पानी के साथ मिलाया जाता है, तो बड़े कंक्रीट संरचनाओं में उत्पन्न यांत्रिक घिसाव और उच्च तापमान (हाइड्रेशन की ऊष्मा) के कारण खराब तरीके से एनकैप्सुलेटेड पीसीएम में दरारें पड़ सकती हैं। इसलिए, SiO2 शेल के साथ माइक्रोएनकैप्सुलेटेड सीए का उपयोग इस समस्या का समाधान कर सकता है। अतः, इस अध्ययन का उद्देश्य निर्माण कार्यों में सोल-जेल प्रक्रिया द्वारा संश्लेषित पीसीएम के प्रदर्शन और दक्षता का परीक्षण करना था। इस कार्य में, हमने SiO2 परतों में समाहित 5, 10, 15, 20, 30 और 50 ग्राम की विभिन्न मात्राओं (आधार सामग्री के रूप में) वाले एसए का व्यवस्थित अध्ययन किया। SiO2 परत के निर्माण के लिए 10 मिलीलीटर आयतन में टेट्राएथिलऑर्थोसिलिकेट (टीईओएस) की एक निश्चित मात्रा को अग्रदूत विलयन के रूप में उपयोग किया गया।
कोर सामग्री के रूप में रिएक्टिव ग्रेड स्टीयरिक एसिड (SA, C18H36O2, गलनांक: 72°C) को दक्षिण कोरिया के ग्योंगगी-डो स्थित डेजंग केमिकल एंड मेटल्स कंपनी लिमिटेड से खरीदा गया था। प्रीकर्सर सॉल्यूशन के रूप में टेट्राएथिलऑर्थोसिलिकेट (TEOS, C8H20O4Si) को बेल्जियम के गीएल स्थित एक्रोस ऑर्गेनिक्स से खरीदा गया था। इसके अतिरिक्त, एब्सोल्यूट इथेनॉल (EA, C2H5OH) और सोडियम लॉरिल सल्फेट (SLS, C12H25NaO4S) को भी दक्षिण कोरिया के ग्योंगगी-डो स्थित डेजंग केमिकल एंड मेटल्स कंपनी लिमिटेड से खरीदा गया था और इनका उपयोग क्रमशः विलायक और सर्फेक्टेंट के रूप में किया गया था। आसुत जल का भी विलायक के रूप में उपयोग किया गया था।
अलग-अलग मात्रा में SA को 100 मिलीलीटर आसुत जल में सोडियम लॉरिल सल्फेट (SLS) के अलग-अलग अनुपातों के साथ मिलाकर, चुंबकीय स्टिरर का उपयोग करके 800 आरपीएम और 75 डिग्री सेल्सियस पर 1 घंटे तक अभिक्रिया कराई गई (तालिका 1)। SA इमल्शन को दो समूहों में विभाजित किया गया: (1) 5, 10 और 15 ग्राम SA को 0.10 ग्राम SLS के साथ 100 मिलीलीटर आसुत जल में मिलाया गया (SATEOS1, SATEOS2 और SATEOS3), (2) 20, 30 और 50 ग्राम SA को 0.15, 0.20 और 0.25 ग्राम SLS के साथ 100 मिलीलीटर आसुत जल में मिलाया गया (SATEOS4, SATEOS5 और SATEOS6)। संबंधित इमल्शन बनाने के लिए 5, 10 और 15 ग्राम SA के साथ 0.10 ग्राम SLS का उपयोग किया गया। इसके बाद, SATEOS4, SATEOS5 और SATEOS6 के लिए SLS की संख्या बढ़ाने का प्रस्ताव रखा गया। तालिका 1 में स्थिर इमल्शन विलयन प्राप्त करने के लिए उपयोग किए गए CA और SLS के अनुपात दर्शाए गए हैं।
एक 100 मिलीलीटर बीकर में 10 मिलीलीटर TEOS, 10 मिलीलीटर इथेनॉल (EA) और 20 मिलीलीटर आसुत जल डालें। SA और SiO2 के विभिन्न अनुपातों की एनकैप्सुलेशन दक्षता का अध्ययन करने के लिए, सभी नमूनों के संश्लेषण गुणांक को रिकॉर्ड किया गया। मिश्रण को 400 rpm और 60°C पर 1 घंटे के लिए चुंबकीय स्टिरर से हिलाया गया। इसके बाद, तैयार SA इमल्शन में प्रीकर्सर घोल को बूंद-बूंद करके मिलाया गया, 800 rpm और 75°C पर 2 घंटे के लिए तेजी से हिलाया गया और छानकर सफेद पाउडर प्राप्त किया गया। सफेद पाउडर को आसुत जल से धोकर अवशिष्ट SA को हटा दिया गया और 45°C पर 24 घंटे के लिए वैक्यूम ओवन में सुखाया गया। परिणामस्वरूप, SiO2 के खोल वाला एक माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SC प्राप्त हुआ। माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SA के संश्लेषण और निर्माण की पूरी प्रक्रिया चित्र 1 में दर्शाई गई है।
SiO2 शेल वाले SA माइक्रो कैप्सूल सोल-जेल विधि द्वारा तैयार किए गए थे, और उनकी एनकैप्सुलेशन प्रक्रिया चित्र 2 में दर्शाई गई है। पहले चरण में, SLS को सर्फेक्टेंट के रूप में उपयोग करके जलीय विलयन में SA इमल्शन तैयार किया जाता है। इस स्थिति में, SA अणु का हाइड्रोफोबिक सिरा SLS से और हाइड्रोफिलिक सिरा जल अणुओं से जुड़कर एक स्थिर इमल्शन बनाता है। इस प्रकार, SLS के हाइड्रोफोबिक भाग सुरक्षित रहते हैं और SA बूंद की सतह को ढक लेते हैं। दूसरी ओर, TEOS विलयनों का जल अपघटन जल अणुओं द्वारा धीरे-धीरे होता है, जिससे इथेनॉल की उपस्थिति में जल अपघटित TEOS का निर्माण होता है (चित्र 2a) 49,50,51। जल अपघटित TEOS संघनन अभिक्रिया से गुजरता है, जिसके दौरान n-जल अपघटित TEOS सिलिका क्लस्टर बनाता है (चित्र 2b)। सिलिका क्लस्टर को एसएलएस की उपस्थिति में एसए52 द्वारा एनकैप्सुलेट किया गया था (चित्र 2सी), जिसे माइक्रोएनकैप्सुलेशन प्रक्रिया कहा जाता है।
SiO2 के खोल के साथ CA के माइक्रोएनकैप्सुलेशन का योजनाबद्ध आरेख (a) TEOS का जल अपघटन (b) हाइड्रोलाइज़ेट का संघनन और (c) SiO2 के खोल के साथ CA का एनकैप्सुलेशन।
बल्क एसए और माइक्रोएनकैप्सुलेटेड एसए का रासायनिक विश्लेषण फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर (एफटी-आईआर, पर्किन एल्मर यूएटीआर टू, यूएसए) का उपयोग करके किया गया और स्पेक्ट्रा को 500 से 4000 सेमी-1 की रेंज में रिकॉर्ड किया गया।
बल्क एसए फेज़ और माइक्रो कैप्सूल सामग्री के विश्लेषण के लिए एक एक्स-रे डिफ्रेक्टोमीटर (एक्सआरडी, डी/मैक्स-2500, रिगाकू, जापान) का उपयोग किया गया था। एक्स-रे संरचनात्मक स्कैनिंग 2θ = 5°–95° की सीमा में 4°/मिनट की स्कैनिंग गति के साथ, Cu-Kα विकिरण (λ = 1.541 Å) का उपयोग करते हुए, 25 kV और 100 mA की परिचालन स्थितियों में, निरंतर स्कैनिंग मोड में की गई थी। एक्स-रे छवियां 2θ = 5–50° की सीमा में निर्मित की गईं, क्योंकि सभी नमूनों में 50° के बाद कोई शिखर नहीं देखा गया था।
बल्क एसए की रासायनिक अवस्था और एनकैप्सुलेशन सामग्री में मौजूद तत्वों को समझने के लिए, एल केα (1486.6 ईवी) को एक्स-रे स्रोत के रूप में उपयोग करके एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस, साइंटिया ओमिक्रॉन आर3000, यूएसए) का प्रयोग किया गया। एकत्रित एक्सपीएस स्पेक्ट्रा को एक विशिष्ट कार्बन (बंधन ऊर्जा 284.6 ईवी) का उपयोग करके सी 1एस शिखर के अनुरूप कैलिब्रेट किया गया। शर्ली विधि का उपयोग करके पृष्ठभूमि सुधार के बाद, प्रत्येक तत्व के उच्च-रिज़ॉल्यूशन शिखरों को सीएएसए एक्सपीएस सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके डीकनवोल्यूट किया गया और गॉसियन/लोरेंट्ज़ियन फ़ंक्शन में फिट किया गया।
बल्क एससी और माइक्रोएनकैप्सुलेटेड एससी की मॉर्फोलॉजी का अध्ययन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम, एमआईआरए3, टेस्कैन, ब्रनो, चेक गणराज्य) का उपयोग करके किया गया, जिसमें 15 केवी पर ऊर्जा-प्रकीर्णन एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईडीएस) की सुविधा उपलब्ध थी। एसईएम इमेजिंग से पहले, चार्जिंग प्रभावों से बचने के लिए नमूनों को प्लैटिनम (पीटी) से लेपित किया गया था।
थर्मल गुणधर्म (पिघलने/जमने का बिंदु और गुप्त ऊष्मा) और विश्वसनीयता (थर्मल साइक्लिंग) का निर्धारण डिफरेंशियल स्कैनिंग कैलोरीमेट्री (DSC, TA इंस्ट्रूमेंट, डिस्कवरी DSC, न्यूकैसल, USA) द्वारा 40°C और 90°C तापमान पर 10°C/मिनट की तापन/शीतलन दर पर निरंतर नाइट्रोजन प्रवाह के साथ किया गया। भार हानि विश्लेषण TGA विश्लेषक (TA इंस्ट्रूमेंट, डिस्कवरी TGA, न्यूकैसल, USA) का उपयोग करके 40-600°C तापमान से शुरू होकर 10°C/मिनट की तापन दर पर निरंतर नाइट्रोजन प्रवाह में किया गया।
चित्र 3 में बल्क एससी और माइक्रोएनकैप्सुलेटेड एससी (SATEOS1, SATEOS2, SATEOS3, SATEOS4, SATEOS5 और SATEOS6) के FTIR स्पेक्ट्रा दर्शाए गए हैं। सभी नमूनों (SA और माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SA) में 2910 cm⁻¹ और 2850 cm⁻¹ पर अवशोषण शिखर क्रमशः –CH₃ और –CH₂ समूहों के सममित खिंचाव कंपन के कारण होते हैं¹⁰,⁵⁰। 1705 cm⁻¹ पर शिखर C=O बंध के कंपन खिंचाव से मेल खाता है। 1470 cm⁻¹ और 1295 cm⁻¹ पर शिखर –OH कार्यात्मक समूह के समतलीय बेंडिंग कंपन के कारण होते हैं, जबकि 940 cm⁻¹ और 719 cm⁻¹ पर शिखर क्रमशः समतलीय कंपन और –OH समूह के समतलीय विरूपण कंपन से मेल खाते हैं। सभी माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SA में 2910, 2850, 1705, 1470, 1295, 940 और 719 cm⁻¹ पर SA के अवशोषण शिखर देखे गए। इसके अतिरिक्त, SA माइक्रो कैप्सूल में Si-O-Si बैंड के असममित खिंचाव कंपन के अनुरूप 1103 cm⁻¹ पर एक नया शिखर देखा गया। FT-IR परिणाम युआन एट अल.⁵⁰ के निष्कर्षों के अनुरूप हैं। उन्होंने अमोनिया/इथेनॉल अनुपात में माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SA को सफलतापूर्वक तैयार किया और पाया कि SA और SiO₂ के बीच कोई रासायनिक अंतःक्रिया नहीं हुई। वर्तमान FT-IR अध्ययन के परिणाम दर्शाते हैं कि SiO₂ शेल ने संघनन प्रक्रिया और हाइड्रोलाइज्ड TEOS के बहुलकीकरण के माध्यम से SA (कोर) को सफलतापूर्वक एनकैप्सुलेट किया। कम SA सामग्री पर, Si-O-Si बैंड की शिखर तीव्रता अधिक होती है (चित्र 3b-d)। जैसे-जैसे SA की मात्रा 15 ग्राम से अधिक होती है, शिखर की तीव्रता और Si-O-Si बैंड का फैलाव धीरे-धीरे कम होता जाता है, जो SA की सतह पर SiO2 की एक पतली परत के निर्माण को दर्शाता है।
(a) SA, (b) SATEOS1, (c) SATEOS2, (d) SATEOS3, (e) SATEOS4, (f) SATEOS5 और (g) SATEOS6 के FTIR स्पेक्ट्रा।
बल्क SA और माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SA के XRD पैटर्न चित्र 4 में दर्शाए गए हैं। XRD पीक 2θ = 6.50° (300), 10.94° (500), 15.46° (700), 20.26° (JCPDS संख्या 0381923, 02 के अनुसार), सभी नमूनों में 21.42° (311), 24.04° (602) और 39.98° (913) पर स्थित हैं, जिन्हें SA से संबंधित माना गया है। सर्फेक्टेंट (SLS), अन्य अवशिष्ट पदार्थों और SiO250 के माइक्रोएनकैप्सुलेशन जैसे अनिश्चित कारकों के कारण बल्क CA के साथ विकृति और संकरता देखी गई है। एनकैप्सुलेशन होने के बाद, मुख्य चोटियों (300), (500), (311), और (602) की तीव्रता बल्क सीए की तुलना में धीरे-धीरे कम हो जाती है, जो नमूने की क्रिस्टलीयता में कमी को दर्शाता है।
(a) SA, (b) SATEOS1, (c) SATEOS2, (d) SATEOS3, (e) SATEOS4, (f) SATEOS5 और (g) SATEOS6 के XRD पैटर्न।
अन्य नमूनों की तुलना में SATEOS1 की तीव्रता में तेज़ी से कमी आती है। सभी माइक्रोएनकैप्सुलेटेड नमूनों में कोई अन्य शिखर नहीं देखा गया (चित्र 4b–g), जो इस बात की पुष्टि करता है कि SA सतह पर रासायनिक अंतःक्रिया के बजाय SiO252 का भौतिक अधिशोषण होता है। इसके अलावा, यह भी निष्कर्ष निकाला गया कि SA के माइक्रोएनकैप्सुलेशन से किसी भी नई संरचना का निर्माण नहीं हुआ। SiO2 बिना किसी रासायनिक अभिक्रिया के SA सतह पर बरकरार रहता है, और जैसे-जैसे SA की मात्रा कम होती है, मौजूदा शिखर अधिक स्पष्ट हो जाते हैं (SATEOS1)। यह परिणाम इंगित करता है कि SiO2 मुख्य रूप से SA सतह को एनकैप्सुलेट करता है। (700) पर शिखर पूरी तरह से गायब हो जाता है, और SATEOS 1 में \((\overline{5}02)\) पर शिखर एक उभार बन जाता है (चित्र 4b), जो क्रिस्टलीयता में कमी और अक्रिस्टलीयता में वृद्धि से संबंधित है। SiO2 प्रकृति में अनाकार होता है, इसलिए 2θ = 19° से 25° तक देखे गए शिखरों में उभार और फैलाव होता है53 (चित्र 4b–g), जो अनाकार SiO252 के अस्तित्व की पुष्टि करता है। सूक्ष्म संधारित SA की निम्न विवर्तन शिखर तीव्रता सिलिका की आंतरिक दीवार के नाभिकीयकरण प्रभाव और सीमित क्रिस्टलीकरण व्यवहार49 के कारण होती है। ऐसा माना जाता है कि कम SA सामग्री के साथ, TEOS की बड़ी मात्रा की उपस्थिति के कारण एक मोटा सिलिका खोल बनता है, जो SA की बाहरी सतह पर बड़े पैमाने पर अधिशोषित होता है। हालांकि, जैसे-जैसे SA की मात्रा बढ़ती है, इमल्शन घोल में SA बूंदों का सतही क्षेत्रफल बढ़ता है और उचित संधारण के लिए अधिक TEOS की आवश्यकता होती है। इसलिए, उच्च SA सामग्री के साथ, FT-IR में SiO2 शिखर दब जाता है (चित्र 3), और XRF में 2θ = 19–25° के निकट विवर्तन शिखर की तीव्रता कम हो जाती है (चित्र 4), और विस्तार भी कम हो जाता है। हालांकि, जैसा कि चित्र 4 में देखा जा सकता है, जैसे ही SA की मात्रा 5 ग्राम (SATEOS1) से बढ़ाकर 50 ग्राम (SATEOS6) की जाती है, शिखर थोक SA के बहुत करीब आ जाते हैं, और (700) पर शिखर सभी पहचानी गई शिखर तीव्रताओं के साथ दिखाई देता है। यह परिणाम FT-IR परिणामों से मेल खाता है, जहां 1103 cm-1 पर SiO2 SATEOS6 शिखर की तीव्रता कम हो जाती है (चित्र 3g)।
SA, SATEOS1 और SATEOS6 में मौजूद तत्वों की रासायनिक अवस्थाएँ चित्र 1 और 2, चित्र 5, 6, 7 और 8 तथा तालिका 2 में दर्शाई गई हैं। थोक SA, SATEOS1 और SATEOS6 के लिए मापन स्कैन चित्र 5 में तथा C 1s, O 1s और Si 2p के लिए उच्च रिज़ॉल्यूशन स्कैन चित्र 5, 6, 7 और 8 तथा तालिका 2 में दर्शाए गए हैं। XPS द्वारा प्राप्त बंधन ऊर्जा मान तालिका 2 में संक्षेपित किए गए हैं। चित्र 5 से देखा जा सकता है कि SATEOS1 और SATEOS6 में स्पष्ट Si 2s और Si 2p शिखर देखे गए, जहाँ SiO2 शेल का सूक्ष्म संधारण हुआ। पिछले शोधकर्ताओं ने 155.1 eV54 पर इसी प्रकार के Si 2s शिखर की सूचना दी है। SATEOS1 (चित्र 5b) और SATEOS6 (चित्र 5c) में Si चोटियों की उपस्थिति FT-IR (चित्र 3) और XRD (चित्र 4) डेटा की पुष्टि करती है।
चित्र 6a में दर्शाए अनुसार, बल्क SA के C 1s में CC, कैलिफैटिक और O=C=O के तीन अलग-अलग शिखर हैं, जिनकी बंधन ऊर्जा क्रमशः 284.5 eV, 285.2 eV और 289.5 eV है। C–C, कैलिफैटिक और O=C=O शिखर SATEOS1 (चित्र 6b) और SATEOS6 (चित्र 6c) में भी देखे गए और इन्हें तालिका 2 में संक्षेपित किया गया है। इसके अतिरिक्त, C 1s शिखर 283.1 eV (SATEOS1) और 283.5 eV (SATEOS6) पर एक अतिरिक्त Si-C शिखर से भी मेल खाता है। C–C, कैलिफैटिक, O=C=O और Si–C के लिए हमारी प्रेक्षित बंधन ऊर्जाएँ अन्य स्रोतों55,56 के साथ अच्छी तरह से मेल खाती हैं।
O 1 SA, SATEOS1 और SATEOS6 के XPS स्पेक्ट्रा क्रमशः चित्र 7a–c में दर्शाए गए हैं। बल्क SA के O 1s शिखर को विखंडित करने पर दो शिखर दिखाई देते हैं, अर्थात् C=O/C–O (531.9 eV) और C–O–H (533.0 eV), जबकि SATEOS1 और SATEOS6 के O 1 में केवल तीन शिखर हैं: C=O/C–O, C–O–H और Si–OH55,57,58। SATEOS1 और SATEOS6 में O 1s बंधन ऊर्जा बल्क SA की तुलना में थोड़ी बदल जाती है, जो शेल सामग्री में SiO2 और Si-OH की उपस्थिति के कारण रासायनिक खंड में परिवर्तन से संबंधित है।
SATEOS1 और SATEOS6 के Si 2p XPS स्पेक्ट्रा क्रमशः चित्र 8a और 8b में दर्शाए गए हैं। बल्क CA में, SiO2 की अनुपस्थिति के कारण Si 2p का अवलोकन नहीं किया गया। SATEOS1 के लिए Si 2p शिखर 105.4 eV और SATEOS6 के लिए 105.0 eV पर है, जो Si-O-Si के अनुरूप है, जबकि SATEOS1 का शिखर 103.5 eV और SATEOS6 का शिखर 103.3 eV पर है, जो Si-OH55 के अनुरूप है। SATEOS1 और SATEOS6 में Si-O-Si और Si-OH शिखर फिटिंग से SA कोर सतह पर SiO2 का सफल माइक्रोएनकैप्सुलेशन प्रकट हुआ।
माइक्रोएनकैप्सुलेटेड सामग्री की आकृति विज्ञान बहुत महत्वपूर्ण है, जो घुलनशीलता, स्थिरता, रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता, प्रवाह क्षमता और मजबूती को प्रभावित करती है।59 इसलिए, थोक SA (100×) और माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SA (500×) की आकृति विज्ञान को दर्शाने के लिए SEM का उपयोग किया गया, जैसा कि चित्र 9 में दिखाया गया है। चित्र 9a से देखा जा सकता है कि SA ब्लॉक का आकार अंडाकार है। कण का आकार 500 माइक्रोन से अधिक है। हालांकि, माइक्रोएनकैप्सुलेशन प्रक्रिया जारी रहने पर, आकृति विज्ञान में नाटकीय परिवर्तन होता है, जैसा कि चित्र 9b-g में दिखाया गया है।
(a) SA (×100), (b) SATEOS1, (c) SATEOS2, (d) SATEOS3, (e) SATEOS4, (f) SATEOS5 और (g) SATEOS6 की ×500 आवर्धन पर SEM छवियां।
SATEOS1 नमूने में, खुरदरी सतह वाले छोटे अर्ध-गोलाकार SiO2-लिपटे SA कण देखे गए (चित्र 9b), जो SA सतह पर TEOS के जल अपघटन और संघनन बहुलकीकरण के कारण हो सकता है, जिससे इथेनॉल अणुओं का तीव्र प्रसार होता है। परिणामस्वरूप, SiO2 कण जमा हो जाते हैं और समूहीकरण देखा जाता है52,60। यह SiO2 परत सूक्ष्म संधारित CA कणों को यांत्रिक शक्ति प्रदान करती है और उच्च तापमान पर पिघले हुए CA के रिसाव को भी रोकती है10। यह परिणाम दर्शाता है कि SiO2 युक्त SA सूक्ष्म कैप्सूल का उपयोग संभावित ऊर्जा भंडारण सामग्री के रूप में किया जा सकता है61। जैसा कि चित्र 9b से देखा जा सकता है, SATEOS1 नमूने में एक समान कण वितरण है जिसमें SA को घेरने वाली एक मोटी SiO2 परत है। सूक्ष्म संधारित SA (SATEOS1) का कण आकार लगभग 10-20 μm है (चित्र 9b), जो कम SA सामग्री के कारण थोक SA की तुलना में काफी छोटा है। माइक्रो कैप्सूल परत की मोटाई अग्रदूत घोल के हाइड्रोलिसिस और संघनन बहुलकीकरण के कारण होती है। एसए की कम खुराक पर, यानी 15 ग्राम तक (चित्र 9बी-डी), एकत्रीकरण होता है, लेकिन जैसे ही खुराक बढ़ाई जाती है, कोई एकत्रीकरण नहीं देखा जाता है, बल्कि स्पष्ट रूप से परिभाषित गोलाकार कण देखे जाते हैं (चित्र 9ई-जी) 62।
इसके अतिरिक्त, जब SLS सर्फेक्टेंट की मात्रा स्थिर होती है, तो SA सामग्री (SATEOS1, SATEOS2 और SATEOS3) भी दक्षता, आकार और कण आकार वितरण को प्रभावित करती है। इस प्रकार, SATEOS1 में छोटे कण आकार, एकसमान वितरण और सघन सतह पाई गई (चित्र 9b), जिसका कारण स्थिर सर्फेक्टेंट की उपस्थिति में द्वितीयक न्यूक्लिएशन को बढ़ावा देने वाली SA की हाइड्रोफिलिक प्रकृति थी।63 ऐसा माना जाता है कि SA सामग्री को 5 से 15 ग्राम (SATEOS1, SATEOS2 और SATEOS3) तक बढ़ाने और सर्फेक्टेंट की स्थिर मात्रा, यानी 0.10 ग्राम SLS (तालिका 1) का उपयोग करने से, सर्फेक्टेंट अणु के प्रत्येक कण का योगदान कम हो जाएगा, जिससे कण आकार और कण आकार में कमी आएगी। SATEOS2 (चित्र 9c) और SATEOS3 (चित्र 9d) का वितरण SATEOS 1 (चित्र 9b) के वितरण से भिन्न है।
SATEOS1 (चित्र 9b) की तुलना में, SATEOS2 ने सूक्ष्म संधारित SA की सघन आकृति दिखाई और कण का आकार बढ़ गया (चित्र 9c)। यह एग्लॉमरेशन 49 के कारण है, जो जमाव दर को कम करता है (चित्र 2b)। जैसे-जैसे SLS की मात्रा बढ़ने के साथ SC की मात्रा बढ़ती है, सूक्ष्म कैप्सूल स्पष्ट रूप से दिखाई देने लगते हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है कि एकत्रीकरण कैसे होता है। इसके अलावा, चित्र 9e-g दर्शाते हैं कि सभी कण स्पष्ट रूप से गोलाकार आकार के हैं। यह माना गया है कि SA की बड़ी मात्रा की उपस्थिति में, सिलिका ऑलिगोमर्स की उचित मात्रा प्राप्त की जा सकती है, जिससे उचित संघनन और संधारण होता है और इस प्रकार सुव्यवस्थित सूक्ष्म कैप्सूल का निर्माण होता है49। SEM परिणामों से यह स्पष्ट है कि SATEOS6 ने SA की कम मात्रा की तुलना में संगत सूक्ष्म कैप्सूल बनाए।
बल्क SA और माइक्रो कैप्सूल SA के ऊर्जा प्रकीर्णन एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) के परिणाम तालिका 3 में प्रस्तुत किए गए हैं। जैसा कि इस तालिका से देखा जा सकता है, Si की मात्रा SATEOS1 (12.34%) से SATEOS6 (2.68%) तक धीरे-धीरे घटती है। SA की मात्रा में वृद्धि के साथ, हम कह सकते हैं कि SA की मात्रा में वृद्धि से SA की सतह पर SiO2 के निक्षेपण में कमी आती है। EDS51 के अर्ध-मात्रात्मक विश्लेषण के कारण तालिका 3 में C और O की मात्रा के लिए कोई सुसंगत मान नहीं हैं। माइक्रो कैप्सूल SA की Si मात्रा को FT-IR, XRD और XPS परिणामों के साथ सहसंबंधित किया गया था।
थोक SA और SiO2 शेल के साथ माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SA के गलनांक और जमने के व्यवहार को चित्र 1 और 2 में दर्शाया गया है। इन्हें क्रमशः चित्र 10 और 11 में दिखाया गया है, और तापीय डेटा तालिका 4 में दर्शाया गया है। माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SA के गलनांक और जमने के तापमान में अंतर पाया गया। SA की मात्रा बढ़ने पर, गलनांक और जमने के तापमान बढ़ते हैं और थोक SA के मानों के करीब पहुँच जाते हैं। SA माइक्रोएनकैप्सुलेशन के बाद, सिलिका की दीवार क्रिस्टलीकरण तापमान को बढ़ाती है, और इसकी दीवार विषमता को बढ़ावा देने के लिए एक कोर के रूप में कार्य करती है। इसलिए, SA की मात्रा बढ़ने पर, गलनांक (चित्र 10) और जमने (चित्र 11) के तापमान भी धीरे-धीरे बढ़ते हैं49,51,64। सभी माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SA नमूनों में, SATEOS6 ने उच्चतम गलनांक और जमने के तापमान प्रदर्शित किए, इसके बाद SATEOS5, SATEOS4, SATEOS3, SATEOS2 और SATEOS1 का स्थान रहा।
SATEOS1 का गलनांक (68.97 °C) और जमने का तापमान (60.60 °C) सबसे कम है। इसका कारण कणों का छोटा आकार है, जिसमें माइक्रो कैप्सूल के अंदर SA कणों की गति बहुत कम होती है और SiO2 का आवरण एक मोटी परत बनाता है, जिससे कोर सामग्री खिंचाव और गति को सीमित करती है।49 यह परिकल्पना SEM परिणामों से संबंधित है, जिसमें SATEOS1 का कण आकार छोटा दिखाया गया है (चित्र 9b), जिसका कारण यह है कि SA अणु माइक्रो कैप्सूल के बहुत छोटे क्षेत्र में सीमित होते हैं। मुख्य द्रव्यमान के साथ-साथ SiO2 आवरण वाले सभी SA माइक्रो कैप्सूल के गलनांक और जमने के तापमान में अंतर 6.10–8.37 °C की सीमा में है। यह परिणाम दर्शाता है कि SiO2 आवरण की अच्छी तापीय चालकता के कारण माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SA को संभावित ऊर्जा भंडारण सामग्री के रूप में उपयोग किया जा सकता है।65
तालिका 4 से देखा जा सकता है कि SATEOS6 में सभी माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SCs (चित्र 9g) के बीच उच्चतम एन्थैल्पी है, जो SEM द्वारा देखे गए उचित एनकैप्सुलेशन के कारण है। SA पैकिंग दर की गणना समीकरण (1) का उपयोग करके की जा सकती है। (1) माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SA49 के गुप्त ऊष्मा डेटा की तुलना करके।
R मान माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SC की एनकैप्सुलेशन डिग्री (%) को दर्शाता है, ΔHMEPCM,m माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SC की गुप्त ऊष्मा का प्रतिनिधित्व करता है, और ΔHPCM,m SC की गुप्त ऊष्मा का प्रतिनिधित्व करता है। इसके अतिरिक्त, पैकेजिंग दक्षता (%) की गणना एक अन्य महत्वपूर्ण तकनीकी पैरामीटर के रूप में की जाती है, जैसा कि समीकरण (1) में दिखाया गया है। (2)49.
E मान माइक्रोएनकैप्सुलेटेड CA की एनकैप्सुलेशन दक्षता (%) को दर्शाता है, ΔHMEPCM,s माइक्रोएनकैप्सुलेटेड CA की गुप्त ऊष्मा को दर्शाता है, और ΔHPCM,s CA की गुप्त ऊष्मा को दर्शाता है।
तालिका 4 में दर्शाए अनुसार, SATEOS1 की पैकिंग डिग्री और दक्षता क्रमशः 71.89% और 67.68% है, जबकि SATEOS6 की पैकिंग डिग्री और दक्षता क्रमशः 90.86% और 86.68% है (तालिका 4)। सभी माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SA में से SATEOS6 नमूने का एनकैप्सुलेशन गुणांक और दक्षता सबसे अधिक है, जो इसकी उच्च तापीय क्षमता को दर्शाता है। इसलिए, ठोस से तरल अवस्था में परिवर्तन के लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, शीतलन प्रक्रिया के दौरान सभी SA माइक्रो कैप्सूल और बल्क SA के गलनांक और जमने के तापमान में अंतर यह दर्शाता है कि माइक्रो कैप्सूल संश्लेषण के दौरान सिलिका शेल स्थानिक रूप से सीमित रहता है। इस प्रकार, परिणाम दर्शाते हैं कि SC की मात्रा बढ़ने पर एनकैप्सुलेशन दर और दक्षता धीरे-धीरे बढ़ती है (तालिका 4)।
बल्क SA और SiO2 शेल वाले माइक्रो कैप्सूल SA (SATEOS1, SATEOS3 और SATEOS6) के TGA वक्र चित्र 12 में दर्शाए गए हैं। बल्क SA (SATEOS1, SATEOS3 और SATEOS6) के तापीय स्थिरता गुणों की तुलना माइक्रो कैप्सूल नमूनों से की गई। TGA वक्र से स्पष्ट है कि बल्क SA और माइक्रो कैप्सूल SA दोनों का भार 40°C से 190°C तक एकसमान और बहुत कम घटता है। इस तापमान पर, बल्क SC का तापीय अपघटन नहीं होता है, जबकि माइक्रो कैप्सूल SC 45°C पर 24 घंटे तक सुखाने के बाद भी अवशोषित जल छोड़ता है। इसके परिणामस्वरूप भार में थोड़ी कमी आती है,49 लेकिन इस तापमान से आगे सामग्री का अपघटन शुरू हो जाता है। कम SA सामग्री (अर्थात SATEOS1) पर, अवशोषित जल की मात्रा अधिक होती है और इसलिए 190°C तक द्रव्यमान में कमी अधिक होती है (चित्र 12 में इनसेट)। जैसे ही तापमान 190°C से ऊपर बढ़ता है, अपघटन प्रक्रियाओं के कारण नमूने का द्रव्यमान घटने लगता है। 190°C पर थोक SA का अपघटन शुरू हो जाता है और 260°C पर केवल 4% शेष रह जाता है, जबकि SATEOS1, SATEOS3 और SATEOS6 इस तापमान पर क्रमशः 50%, 20% और 12% शेष रखते हैं। 300°C के बाद, थोक SA का द्रव्यमान लगभग 97.60% कम हो जाता है, जबकि SATEOS1, SATEOS3 और SATEOS6 का द्रव्यमान क्रमशः लगभग 54.20%, 82.40% और 90.30% कम हो जाता है। SA की मात्रा बढ़ने के साथ, SiO2 की मात्रा घटती है (तालिका 3), और SEM में खोल का पतला होना देखा जाता है (चित्र 9)। इस प्रकार, माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SA का भार घटने की दर बल्क SA की तुलना में कम है, जिसका कारण SiO2 शेल के अनुकूल गुण हैं। यह गुण SA की सतह पर कार्बनयुक्त सिलिकेट-कार्बनयुक्त परत के निर्माण को बढ़ावा देता है, जिससे SA कोर अलग हो जाता है और परिणामस्वरूप वाष्पशील उत्पादों का उत्सर्जन धीमा हो जाता है।10 यह चारकोल परत ऊष्मीय अपघटन के दौरान एक भौतिक सुरक्षात्मक अवरोध बनाती है, जो ज्वलनशील अणुओं के गैसीय अवस्था में परिवर्तन को सीमित करती है।66,67 इसके अतिरिक्त, हम भार घटने के महत्वपूर्ण परिणाम भी देख सकते हैं: SATEOS1 का मान SATEOS3, SATEOS6 और SA की तुलना में कम है। ऐसा इसलिए है क्योंकि SATEOS1 में SA की मात्रा SATEOS3 और SATEOS6 की तुलना में कम है, जहाँ SiO2 शेल एक मोटी परत बनाता है। इसके विपरीत, बल्क SA का कुल भार घटने की दर 415 डिग्री सेल्सियस पर 99.50% तक पहुँच जाती है। हालांकि, SATEOS1, SATEOS3 और SATEOS6 ने 415 डिग्री सेल्सियस पर क्रमशः 62.50%, 85.50% और 93.76% भार में कमी दिखाई। यह परिणाम दर्शाता है कि TEOS के मिलाने से SA की सतह पर SiO2 परत बनकर SA का अपघटन बेहतर होता है। ये परतें एक भौतिक सुरक्षात्मक अवरोध का निर्माण कर सकती हैं, और इसलिए माइक्रोएनकैप्सुलेटेड CA की तापीय स्थिरता में सुधार देखा जा सकता है।
बल्क SA और सर्वोत्तम माइक्रोएनकैप्सुलेटेड नमूने (अर्थात SATEOS 6) के थर्मल विश्वसनीयता परिणाम, DSC51,52 के 30 तापन और शीतलन चक्रों के बाद, चित्र 13 में दर्शाए गए हैं। यह देखा जा सकता है कि बल्क SA (चित्र 13a) के गलनांक, ठोसकरण और एन्थैल्पी मान में कोई अंतर नहीं दिखता है, जबकि SATEOS6 (चित्र 13b) के तापमान और एन्थैल्पी मान में 30वें तापन और शीतलन चक्र के बाद भी कोई अंतर नहीं दिखता है। बल्क SA का गलनांक 72.10 °C, ठोसकरण तापमान 64.69 °C था, और पहले चक्र के बाद संलयन और ठोसकरण की ऊष्मा क्रमशः 201.0 J/g और 194.10 J/g थी। 30वें चक्र के बाद, इन मानों का गलनांक घटकर 71.24 °C हो गया, जमने का तापमान घटकर 63.53 °C हो गया और एन्थैल्पी मान में 10% की कमी आई। गलनांक और जमने के तापमान में परिवर्तन, साथ ही एन्थैल्पी मान में कमी, यह दर्शाते हैं कि थोक CA गैर-सूक्ष्म एनकैप्सुलेशन अनुप्रयोगों के लिए अविश्वसनीय है। हालांकि, उचित सूक्ष्म एनकैप्सुलेशन (SATEOS6) होने के बाद, गलनांक और जमने के तापमान और एन्थैल्पी मान में कोई परिवर्तन नहीं होता है (चित्र 13b)। SiO2 के आवरणों से सूक्ष्म एनकैप्सुलेट होने के बाद, SA को इसके इष्टतम गलनांक और जमने के तापमान और स्थिर एन्थैल्पी के कारण तापीय अनुप्रयोगों, विशेष रूप से निर्माण में, एक चरण परिवर्तन सामग्री के रूप में उपयोग किया जा सकता है।
नमूने SA (a) और SATEOS6 (b) के लिए पहले और 30वें तापन और शीतलन चक्रों पर प्राप्त DSC वक्र।
इस अध्ययन में, SA को कोर सामग्री और SiO2 को शेल सामग्री के रूप में उपयोग करके माइक्रोएनकैप्सुलेशन का व्यवस्थित अध्ययन किया गया। TEOS का उपयोग SA सतह पर SiO2 सपोर्ट लेयर और प्रोटेक्टिव लेयर बनाने के लिए प्रीकर्सर के रूप में किया गया। माइक्रोएनकैप्सुलेटेड SA के सफल संश्लेषण के बाद, FT-IR, XRD, XPS, SEM और EDS परिणामों ने SiO2 की उपस्थिति दर्शाई। SEM विश्लेषण से पता चलता है कि SATEOS6 नमूने में SA सतह पर SiO2 शेल से घिरे सुव्यवस्थित गोलाकार कण मौजूद हैं। हालांकि, कम SA सामग्री वाले MEPCM में एग्लॉमरेशन देखा गया, जिससे PCM का प्रदर्शन कम हो गया। XPS विश्लेषण ने माइक्रो कैप्सूल नमूनों में Si-O-Si और Si-OH की उपस्थिति दर्शाई, जिससे SA सतह पर SiO2 के अधिशोषण का पता चला। थर्मल परफॉर्मेंस विश्लेषण के अनुसार, SATEOS6 सबसे अधिक आशाजनक ऊष्मा भंडारण क्षमता प्रदर्शित करता है, जिसका गलनांक और जमने का तापमान क्रमशः 70.37°C और 64.27°C है, और गलनांक और जमने की गुप्त ऊष्मा क्रमशः 182.53 J/g और 160.12 J/g है। SATEOS6 की अधिकतम पैकेजिंग दक्षता 86.68% है। TGA और DSC थर्मल चक्र विश्लेषण ने पुष्टि की है कि 30 बार गर्म करने और ठंडा करने की प्रक्रियाओं के बाद भी SATEOS6 में अच्छी थर्मल स्थिरता और विश्वसनीयता बनी रहती है।
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