Skoncentrowana energia słoneczna (CSP) odróżnia się od innych odnawialnych źródeł energii poprzez wykorzystanie magazynowania energii cieplnej (TES) i konwencjonalnych silników cieplnych do przesyłania energii na żądanie.Jednak w celu uzyskania konkurencyjnego uśrednionego kosztu energii (LCOE), koszty systemu CSP muszą zostać obniżone.
Ostatnie badania kilku potrójnych okresowych powierzchni minimalnych (TPMS) i okresowych powierzchni węzłowych jako wymienników ciepła wykazały, że powierzchnie Schwarz-D TPMS mają doskonałe właściwości przenoszenia ciepła.Węgliki, borki i kompozyty metali przejściowych z grupy IV-VI są najpowszechniejszymi materiałami ceramicznymi o ultrawysokiej temperaturze (UHTC).Przed wprowadzeniem wytwarzania przyrostowego urządzenia TPMS były trudne do wyprodukowania.
W porównaniu z poprzednimi metodami wytwarzania ceramicznych struktur TPMS, wytwarzanie addytywne ze strumieniem adhezyjnym staje się obiecującą i skalowalną metodą formowania ceramiki.Druk strumieniowy kleju był stosowany do wytwarzania płyt wymiennika ciepła UHTC w połączeniu z reaktywną infiltracją, ale nie był stosowany do wytwarzania struktur UHTC TPMS spiekanych do wysokich gęstości względnych.Wnioski wyciągnięte ze spiekania nanomateriałów sugerują, że niska gęstość surowa podczas formowania nie zawsze stanowi problem i że ważniejsze jest osiągnięcie dobrej jednorodności.
W tym badaniu autorzy zademonstrowali wykonalność wytwarzania addytywnego kleju natryskowego struktur UHTC-TPMS poprzez spiekanie i drukowanie pustych kandydatów.Stworzono komponenty o co najmniej 92% teoretycznej gęstości względnej, które są również częścią TPMS.
Gęstość docelowa reprezentuje przejście od pośredniego do końcowego etapu spiekania, który jest niezbędny do spiekania złożonych form prawie netto do pełnej gęstości i tłumienia przenikania gazu przy użyciu techniki spiekania HIP.Celem demonstracyjnej części TPMS było sprawdzenie, czy parametry drukowania i spiekania uzyskane z próbek testowych mają zastosowanie do złożonej geometrii, która zostanie wykorzystana do projektu wymiennika ciepła.
Zespół wydrukował 9 cm 3 sześcienne kawałki TPMS i spiekał je bez zniekształcania lub łamania.Przedstawiono topologie projektowe, materiały i postępy w produkcji, aby osiągnąć najlepszą w swojej klasie wydajność w stopionych solach chlorkowych w wymiennikach ciepła CSP.
Naukowcy omawiają zastosowanie połączenia wytwarzania addytywnego strumienia spoiwa i spiekania do budowy ogniw UHTC-TPMS na bazie ZrB2-MoSi2.Ze względu na dobre właściwości przetwarzania i jakość, ZrB2-MoSi2 został celowo wybrany jako nieważny kandydat do wykazania wykonalności wymiennika ciepła UHTC-TPMS, dopóki nie zostanie określony najlepszy materiał UHTC do tego zastosowania.
Wykazano, że wytwarzanie kleju natryskowego może być wykorzystywane do drukowania i spiekania struktur UHTC-TPMS.Stwierdzono, że w celu skutecznego ograniczenia zniekształceń potrzebna jest strategia ograniczania przestrzeni.Był w stanie użyć konwencjonalnego surowca proszkowego o d50 około 2-3 m, tego samego rozmiaru, co w konwencjonalnym przetwarzaniu UHTC.Materiały te są spiekane do teoretycznej gęstości względnej 92-98%, co jest wystarczające, aby zapobiec przenikaniu płynów z wymiennika ciepła przez ściany, oddzielając dwa obszary i umożliwiając termiczne ciśnienie izostatyczne, gdy wymagane są wyższe gęstości.