พลังงานแสงอาทิตย์แบบเข้มข้น (CSP) แตกต่างจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ โดยใช้การจัดเก็บพลังงานความร้อน (TES) และเครื่องยนต์ความร้อนแบบธรรมดาเพื่อจ่ายพลังงานตามความต้องการอย่างไรก็ตาม เพื่อให้ได้ต้นทุนพลังงานในระดับที่แข่งขันได้ (LCOE) ต้นทุนของระบบ CSP จะต้องลดลง
การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้เกี่ยวกับพื้นผิวขั้นต่ำที่มีระยะสามเท่า (TPMS) และพื้นผิวของปมเป็นระยะเนื่องจากตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแสดงให้เห็นว่าพื้นผิว Schwarz-D TPMS มีคุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนที่ดีเยี่ยมคาร์ไบด์ บอไรด์ และคอมโพสิตของโลหะทรานสิชันกลุ่ม IV-VI เป็นวัสดุเซรามิกที่มีอุณหภูมิสูงพิเศษ (UHTC) ที่พบได้บ่อยที่สุดก่อนที่จะมีการผลิตสารเติมแต่ง อุปกรณ์ TPMS นั้นประดิษฐ์ได้ยาก
เมื่อเทียบกับวิธีการผลิตโครงสร้างเซรามิก TPMS แบบเดิม การผลิตสารเติมแต่งด้วยกาวเจ็ตกำลังพัฒนาเป็นวิธีที่มีแนวโน้มและปรับขนาดได้ในการขึ้นรูปเซรามิกการพิมพ์ด้วยกาวใช้ในการผลิตแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน UHTC ร่วมกับการแทรกซึมปฏิกิริยา แต่ไม่ได้ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างโครงสร้าง UHTC TPMS ที่เผาด้วยความหนาแน่นสัมพัทธ์สูงบทเรียนที่ได้จากการเผาผนึกวัสดุนาโนแนะนำว่าความหนาแน่นของวัตถุดิบต่ำในระหว่างการขึ้นรูปไม่ใช่ปัญหาเสมอไป และการบรรลุถึงความสม่ำเสมอที่ดีนั้นสำคัญกว่า
ในการศึกษานี้ ผู้เขียนได้สาธิตความเป็นไปได้ในการผลิตสารเติมแต่งสเปรย์กาวของโครงสร้าง UHTC-TPMS โดยการเผาผนึกและพิมพ์ตัวเปล่ามีการสร้างส่วนประกอบที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์ตามทฤษฎีอย่างน้อย 92% ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ TPMS ด้วย
ความหนาแน่นเป้าหมายแสดงถึงการเปลี่ยนจากขั้นกลางเป็นขั้นตอนสุดท้ายของการเผาผนึก ซึ่งจำเป็นในการเผารูปแบบที่ซับซ้อนใกล้ตาข่ายให้กลายเป็นความหนาแน่นเต็มที่และยับยั้งการซึมผ่านของก๊าซโดยใช้เทคนิค HIP สำหรับการเผาผนึกจุดประสงค์ของชิ้นส่วน TPMS สาธิตคือเพื่อดูว่าพารามิเตอร์การพิมพ์และการเผาผนึกที่ได้จากตัวอย่างทดสอบนั้นใช้ได้กับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนที่จะใช้สำหรับการออกแบบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือไม่
ทีมงานพิมพ์ชิ้นงาน TPMS ขนาด 9 ซม. 3 ลูกบาศก์เมตร และเผาโดยไม่ทำให้บิดเบี้ยวหรือแตกหักการออกแบบโทโพโลยี วัสดุ และความก้าวหน้าในการผลิตถูกนำเสนอเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในระดับเดียวกันในเกลือคลอไรด์ที่หลอมละลายในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน CSP
นักวิจัยหารือเกี่ยวกับการใช้ส่วนผสมของการผลิตสารเติมแต่งสารยึดเกาะและการเผาผนึกเพื่อสร้างเซลล์ UHTC-TPMS ที่ใช้ ZrB2-MoSi2เนื่องจากคุณสมบัติและคุณภาพในการประมวลผลที่ดี ZrB2-MoSi2 จึงถูกเลือกโดยเจตนาให้เป็นตัวเลือกที่ไม่ถูกต้องเพื่อแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน UHTC-TPMS จนกว่าจะสามารถกำหนดวัสดุ UHTC ที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานนี้ได้
แสดงให้เห็นว่าการผลิตสารเติมแต่งสเปรย์กาวสามารถใช้ในการพิมพ์และเผาโครงสร้าง UHTC-TPMS ได้เพื่อจำกัดการบิดเบือนอย่างมีประสิทธิภาพ พบว่าจำเป็นต้องมีกลยุทธ์การจำกัดพื้นที่สามารถใช้วัตถุดิบที่เป็นผงธรรมดาที่มี d50 ประมาณ 2-3 ม. ซึ่งเป็นขนาดเดียวกับที่ใช้ในกระบวนการผลิต UHTC แบบเดิมวัสดุเหล่านี้ถูกเผาให้มีความหนาแน่นสัมพัทธ์ตามทฤษฎีที่ 92-98% ซึ่งเพียงพอต่อการป้องกันไม่ให้ของเหลวแลกเปลี่ยนความร้อนไหลผ่านผนัง การแยกส่วนทั้งสองออกจากกัน และยอมให้มีแรงดันไอโซสแตติกจากความร้อนเมื่อต้องการความหนาแน่นที่สูงขึ้น