أبحاث وتطبيقات

مخاريط مقلوبة مطبوعة بتقنية DIW: مبخرات سيراميكية تطرد الملح

دراسة من جامعة تشونغتشينغ للتكنولوجيا تجمع المسام المضبوطة وطلاء الأنابيب الكربونية والعاكس لتحقيق التبخير الشمسي واسترجاع الملح.

KUNWU · Research & application notes · تاريخ الإعداد

ترجمة تحريرية للمقال البحثي المقدم. تخص القيم الدراسة المذكورة، لا أداء طابعة مضمونًا أو منتجًا مؤهلًا من KUNWU. لم تتغير لوحات الأشكال وتسمياتها ومقاييسها. تعذر الوصول المستقل إلى النص الكامل لدى الناشر أثناء التحديث؛ راجع الورقة الأصلية قبل إعادة الإجراء.

1 · لماذا نطبع الهيكل المسامي؟

يركز التبخير الشمسي البيني الطاقة الضوئية الحرارية قرب سطح الماء والهواء بدل تسخين الخزان كله. يعتمد أداؤه على امتصاص الضوء وإمداد الماء والإدارة الحرارية معًا. تحد طرق القوالب والتجفيف بالتجميد والتلبيد بخطوة واحدة من ضبط حجم المسام واتصالها؛ وقد يتبلور الملح عشوائيًا فيسد القنوات ويغطي الماص. تعالج الدراسة المفاضلة بتصميم رقمي لهيكل سيراميكي مسامي ودمج التبخير مع جمع الملح.

يستخدم الباحثون DIW مع تشكيل حبر سيراميكي بمساعدة ضوئية. تضبط مسافات المسار قنوات اسمية 0.19 أو0.29 أو0.39 mm مع بناء المخروط المقلوب قطعة واحدة. يُجفف الجسم الأخضر ويُلبد ليصبح هيكلًا سيراميكيًا ثابتًا محبًا للماء. التحكم الرقمي يخص الهندسة المصممة؛ وتظل أبعاد القنوات الفعلية والنقل بحاجة إلى قياس بعد المعالجة.

بيانات الورقة · Renewable Energy، 275 (2026)،126275.
01بيانات الورقة · Renewable Energy، 275 (2026)،126275.
الشكل 1 · مخطط DIW وتحضير المبخر السيراميكي.
02الشكل 1 · مخطط DIW وتحضير المبخر السيراميكي.

2 · الهندسة المقلوبة والمناطق الحرارية

يتسع المخروط إلى أعلى: تقلل مساحة التلامس السفلية الصغيرة التوصيل إلى الخزان، وتشجع المساحة العليا الأوسع انتشار الماء الشعري شعاعيًا. يكون الطرف أبرد من المركز بسبب تبريده الأكبر. يُستفاد من التدرج لتوجيه التبلور إلى الحافة حيث تسقط البلورات بالجاذبية بدل تغطية السطح النشط. تضبط المسام التوازن بين التغذية الشعرية ومقاومة الانسداد الملحي.

الشكل 2 · جهاز الرصد وهندسة المخروط المقلوب.
03الشكل 2 · جهاز الرصد وهندسة المخروط المقلوب.

3 · الطلاء والبلل وامتصاص الضوء

تُرش أنابيب كربونية متعددة الجدران مكربوكسلة MWCNT-COOH على السطحين العلوي والجانبي. يذكر المصدر امتصاصًا عريض النطاق نحو 95%. تقارن SEM والبلل الديناميكي الركيزة الأصلية بطلاءي 2 و5 mg؛ وتقيم الأطياف ومنحنيات الحرارة والصور الحرارية التسخين تحت إضاءة شمس واحدة. تتبع تسلسلات مرئية وحرارية نقل الماء مع الطلاء ودونه، بما فيها تجربة تحقق بلوح تسخين.

الشكل 3 · البنية والبلل قبل طلاءMWCNT-COOH بكمية2 و5mg وبعده.
04الشكل 3 · البنية والبلل قبل طلاءMWCNT-COOH بكمية2 و5mg وبعده.
الشكل 4 · الامتصاص والحرارة والصور الحرارية تحت شمس واحدة.
05الشكل 4 · الامتصاص والحرارة والصور الحرارية تحت شمس واحدة.
الشكل 5 · نقل الماء مرئيًا وحراريًا والتحقق بلوح التسخين.
06الشكل 5 · نقل الماء مرئيًا وحراريًا والتحقق بلوح التسخين.

4 · حجم المسام يربط إمداد الماء بالتبخير

تُقارن القنوات 0.19 و0.29 و0.39 mm بالمجهر والتصوير الحراري الزمني لنقل الماء وفقد الكتلة ومعدل التبخير وتوزع الحرارة تحت شمس واحدة. تعزز الممرات الأصغر الشعرية لكنها تغير المقاومة الهيدروليكية والحيز المتاح للملح. إنها مسألة تصميم هندسي وحراري مترابط، لا قاعدة بأن أصغر مسام تعطي أفضل أداء طويل الأمد.

الشكل 6 · البنية ونقل الماء باختلاف حجم المسام.
07الشكل 6 · البنية ونقل الماء باختلاف حجم المسام.
الشكل 7 · فقد الكتلة والتبخير والحرارة لأحجام المسام المختلفة.
08الشكل 7 · فقد الكتلة والتبخير والحرارة لأحجام المسام المختلفة.

5 · التبخير مع استرجاع الملح

يعيد عاكس حلقي مخروطي مائل 20° توجيه الضوء غير المستخدم إلى الجوانب المطلية، ويوجه الملح الساقط إلى موضع جمع. في NaCl بتركيز 15% وزنيًا يحقق النظام معدلًا مستقرًا 2.05 kg m⁻² h⁻¹ خلال اختبار أربع ساعات مع استرجاع الملح. تقارن الأشكال ترسب الملح لأحجام المسام المختلفة، وتعرض تجربة ثماني ساعات في NaCl بنسبة25% ومقارنة بمبخرات منشورة للملوحة العالية.

تربط الدراسة التصنيع الرقمي والمسامية والتكامل الوظيفي. من مؤلفيها الباحث المراسل Zhenting Xie والمؤلف الأول Xuefeng He من جامعة تشونغتشينغ للتكنولوجيا. لا تثبت الإضاءة المختبرية والمحلول المحدد واختبارات4/8 ساعات أداءً موسميًا خارجيًا أو مطابقة ماء الشرب أو متانة الطلاء أو الجدوى عند التوسع؛ يلزم تحقق مستقل. DIW والبلمرة الضوئية مساران مختلفان، فلا تُعرض الحالة بوصفها نتيجة مثبتة لـDD50 أوADT-D-M48.

الشكل 8 · التبلور والتصوير الحراري وتبخير4ساعات في15%NaCl.
09الشكل 8 · التبلور والتصوير الحراري وتبخير4ساعات في15%NaCl.
الشكل 9 · العاكس واسترجاع الملح؛4ساعات في15% و8ساعات في25%NaCl والمقارنة المرجعية.
10الشكل 9 · العاكس واسترجاع الملح؛4ساعات في15% و8ساعات في25%NaCl والمقارنة المرجعية.

المصادر

الورقة الأصلية · DOI
Xuefeng He, Jing He, Zhenting Xie, Yuan Zhou, Hao Lei, Liu Liu, Nianbing Zhong. Interfacial water evaporation performance of 3D printed inverted conical porous ceramic skeletons. Renewable Energy, 2026, 275: 126275.