Năng lượng mặt trời tập trung (CSP) được phân biệt với các nguồn năng lượng tái tạo khác bằng cách sử dụng bộ lưu trữ năng lượng nhiệt (TES) và động cơ nhiệt thông thường để truyền năng lượng theo yêu cầu. Tuy nhiên, để đạt được chi phí năng lượng bình đẳng cạnh tranh (LCOE), chi phí hệ thống CSP phải giảm.
Các nghiên cứu gần đây về một số bề mặt tối thiểu ba chu kỳ (TPMS) và các bề mặt nút định kỳ làm bộ trao đổi nhiệt đã chỉ ra rằng các bề mặt TPMS Schwarz-D có đặc tính truyền nhiệt tuyệt vời. cacbua, borua và composit kim loại chuyển tiếp nhóm IV-VI là những vật liệu gốm chịu nhiệt độ cực cao (UHTC) phổ biến nhất. Trước khi giới thiệu công nghệ sản xuất bồi đắp, các thiết bị TPMS rất khó chế tạo.
So với các phương pháp sản xuất cấu trúc TPMS gốm trước đây, sản xuất phụ gia phản lực kết dính đang phát triển như một phương pháp tạo hình gốm đầy hứa hẹn và có khả năng mở rộng. In phun keo đã được sử dụng để chế tạo các tấm trao đổi nhiệt UHTC kết hợp với thấm phản ứng, nhưng không được sử dụng để chế tạo các cấu trúc TPMS UHTC thiêu kết với mật độ tương đối cao. Các bài học rút ra từ quá trình thiêu kết vật liệu nano cho thấy rằng mật độ thô thấp trong quá trình đúc không phải lúc nào cũng là vấn đề và việc đạt được tính đồng nhất tốt là điều quan trọng hơn.
Trong nghiên cứu này, các tác giả đã chứng minh tính khả thi của việc sản xuất phụ gia phun chất kết dính của các cấu trúc UHTC-TPMS bằng cách thiêu kết và in các ứng cử viên trống. Các thành phần có mật độ tương đối theo lý thuyết ít nhất là 92 phần trăm đã được tạo ra, đây cũng là một phần của TPMS.
Mật độ mục tiêu đại diện cho quá trình chuyển đổi từ giai đoạn trung gian sang giai đoạn cuối cùng của quá trình thiêu kết, cần thiết để thiêu kết các dạng gần lưới phức tạp thành mật độ đầy đủ và ngăn chặn sự thẩm thấu khí bằng kỹ thuật HIP thiêu kết. Mục đích của phần trình diễn TPMS là để xem liệu các thông số in và thiêu kết thu được từ các mẫu thử nghiệm có thể áp dụng cho hình dạng phức tạp sẽ được sử dụng cho thiết kế bộ trao đổi nhiệt hay không.
Nhóm đã in các mảnh TPMS khối 9 cm 3 và thiêu kết chúng mà không làm biến dạng hoặc gãy chúng. Các cấu trúc liên kết thiết kế, vật liệu và những tiến bộ trong chế tạo được trình bày để đạt được hiệu suất tốt nhất trong lớp đối với muối clorua nóng chảy trong bộ trao đổi nhiệt CSP.
Các nhà nghiên cứu thảo luận về việc sử dụng kết hợp quá trình sản xuất phụ gia phản lực chất kết dính và quá trình thiêu kết để tạo ra các tế bào UHTC-TPMS dựa trên ZrB2-MoSi2-. Do các đặc tính và chất lượng xử lý tốt của nó, ZrB2-MoSi2 đã được cố ý chọn làm ứng cử viên không hợp lệ để chứng minh tính khả thi của bộ trao đổi nhiệt UHTC-TPMS cho đến khi có thể xác định được vật liệu UHTC tốt nhất cho ứng dụng này.
Nó đã chỉ ra rằng sản xuất phụ gia phun chất kết dính có thể được sử dụng để in và thiêu kết các cấu trúc UHTC-TPMS. Để hạn chế biến dạng một cách hiệu quả, người ta thấy rằng cần có một chiến lược giới hạn không gian. Nó có thể sử dụng nguyên liệu bột thông thường với d50 xấp xỉ 2-3 m, cùng kích thước được sử dụng trong quá trình xử lý UHTC thông thường. Các vật liệu này được thiêu kết với mật độ tương đối theo lý thuyết là 92-98 phần trăm, đủ để ngăn chất lỏng trao đổi nhiệt đi qua thành, ngăn cách hai vùng và cho phép tạo ra áp suất đẳng nhiệt khi cần có mật độ cao hơn.