nature.comን ስለጎበኙ እናመሰግናለን። የሚጠቀሙበት የአሳሽ ስሪት የተወሰነ የCSS ድጋፍ አለው። ለተሻለ ተሞክሮ፣ የቅርብ ጊዜውን የአሳሽ ስሪት (ወይም በኢንተርኔት ኤክስፕሎረር ውስጥ የተኳሃኝነት ሁነታን ማጥፋት) እንዲጠቀሙ እንመክራለን። በተጨማሪም፣ ቀጣይነት ያለው ድጋፍ ለማረጋገጥ፣ ይህ ጣቢያ ቅጦችን ወይም ጃቫስክሪፕትን አያካትትም።
በክላስቲክ ማጠራቀሚያዎች ውስጥ የሼል መስፋፋት ከፍተኛ ችግሮችን ይፈጥራል፣ ይህም ወደ ጉድጓዱ አለመረጋጋት ይመራል። ለአካባቢ ጥበቃ ሲባል፣ ከዘይት ላይ ከተመሠረተ የቁፋሮ ፈሳሽ ይልቅ በውሃ ላይ የተመሠረተ የቁፋሮ ፈሳሽ መጠቀም ይመረጣል። አዮኒክ ፈሳሾች (ILs) በተለዋዋጭ ባህሪያቸው እና ጠንካራ የኤሌክትሮስታቲክ ባህሪያት ምክንያት እንደ ሼል አጋቾች ብዙ ትኩረትን ስበዋል። ሆኖም፣ በቁፋሮ ፈሳሾች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ የሚውሉት ኢሚዳዞሊል ላይ የተመሰረቱ አዮኒክ ፈሳሾች (ILs) መርዛማ፣ ባዮግራድድ የማይሆኑ እና ውድ እንደሆኑ ተረጋግጧል። ጥልቅ ዩቱቲክ ፈሳሾች (DES) ለአዮኒክ ፈሳሾች የበለጠ ወጪ ቆጣቢ እና ብዙም መርዛማ ያልሆነ አማራጭ እንደሆኑ ይቆጠራሉ፣ ነገር ግን አሁንም ከሚፈለገው የአካባቢ ዘላቂነት አያገኙም። በዚህ መስክ በቅርብ ጊዜ የተደረጉ እድገቶች በእውነተኛ የአካባቢ ወዳጃዊነታቸው የሚታወቁ የተፈጥሮ ጥልቅ ዩቱቲክ ፈሳሾች (NADES) እንዲገቡ ምክንያት ሆነዋል። ይህ ጥናት ሲትሪክ አሲድ (እንደ ሃይድሮጂን ቦንድ ተቀባይ) እና ግሊሰሮል (እንደ ሃይድሮጂን ቦንድ ለጋሽ) የያዙትን NADESs መርምሯል። በNADES ላይ የተመሰረቱ የቁፋሮ ፈሳሾች በኤፒአይ 13B-1 መሠረት የተገነቡ ሲሆን አፈፃፀማቸው ከፖታስየም ክሎራይድ ላይ የተመሰረቱ የቁፋሮ ፈሳሾች፣ ከኢሚዳዞሊየም ላይ የተመሰረቱ አዮኒክ ፈሳሾች እና ከኮሊን ክሎራይድ፡ ዩሪያ-ዲኢኤስ ላይ የተመሰረቱ የቁፋሮ ፈሳሾች ጋር ተነጻጽሯል። የባለቤትነት መብት ያላቸው NADES ፊዚኮኬሚካላዊ ባህሪያት በዝርዝር ተገልጸዋል። የቁፋሮ ፈሳሹ የሩዮሎጂካል ባህሪያት፣ የፈሳሽ መጥፋት እና የሼል መከላከያ ባህሪያት በጥናቱ ወቅት ተገምግመዋል፣ እና በ3% NADESs ክምችት፣ የምርት ውጥረት/ፕላስቲክ viscosity ጥምርታ (YP/PV) ጨምሯል፣ የጭቃ ኬክ ውፍረት በ26% ቀንሷል፣ እና የማጣሪያ መጠን በ30.1% ቀንሷል። በተለይም NADES አስደናቂ የማስፋፊያ መከላከያ መጠን 49.14% እና የሼል ምርት በ86.36% ጨምሯል። እነዚህ ውጤቶች የተገለጹት በዚህ ጽሑፍ ውስጥ የተብራሩትን መሰረታዊ ዘዴዎች ለመረዳት የNADES የገጽታ እንቅስቃሴን፣ የዜታ አቅምን እና የሸክላዎችን መካከል ያለውን ክፍተት የመቀየር ችሎታ ነው። ይህ ዘላቂ የቁፋሮ ፈሳሽ ከባህላዊ የሼል ዝገት አጋቾች ጋር መርዛማ ያልሆነ፣ ወጪ ቆጣቢ እና በጣም ውጤታማ አማራጭ በማቅረብ የቁፋሮ ኢንዱስትሪውን አብዮት እንደሚፈጥር ይጠበቃል፣ ይህም ለአካባቢ ተስማሚ የቁፋሮ ልምዶች መንገድ ይጠርጋል።
ሼል ሁለገብ ድንጋይ ሲሆን እንደ ሃይድሮካርቦኖች ምንጭም ሆነ ማጠራቀሚያ ሆኖ የሚያገለግል ሲሆን ቀዳዳ ያለው አወቃቀሩ1 እነዚህን ጠቃሚ ሀብቶች ለማምረትም ሆነ ለማከማቸት አቅም ይሰጣል። ሆኖም ሼል እንደ ሞንትሞሪሎናይት፣ ስሜክታይት፣ ካኦሊኒት እና ኢላይት ባሉ የሸክላ ማዕድናት የበለፀገ ሲሆን ይህም ለውሃ ሲጋለጥ እብጠት እንዲጋለጥ ያደርገዋል፣ ይህም በቁፋሮ ስራዎች ወቅት የጉድጓድ አለመረጋጋትን ያስከትላል2,3። እነዚህ ችግሮች ውጤታማ ያልሆነ ጊዜ (NPT) እና የተጣበቁ ቱቦዎች፣ የጭቃ ዝውውር መጥፋት፣ የጉድጓድ መሰባበር እና የቢት ብክለትን ጨምሮ በርካታ የአሠራር ችግሮች ሊያስከትሉ ይችላሉ፣ ይህም የማገገሚያ ጊዜ እና ወጪን ይጨምራል። በባህላዊ መልኩ፣ በዘይት ላይ የተመሰረቱ የቁፋሮ ፈሳሾች (OBDF) የሼል መስፋፋትን የመቋቋም ችሎታቸው ምክንያት ለሼል ምስረታ ተመራጭ ምርጫ ናቸው። ሆኖም፣ በዘይት ላይ የተመሰረቱ የቁፋሮ ፈሳሾችን መጠቀም ከፍተኛ ወጪዎችን እና የአካባቢ አደጋዎችን ያስከትላል። ሰው ሰራሽ ላይ የተመሰረቱ የቁፋሮ ፈሳሾች (SBDF) እንደ አማራጭ ተቆጥረዋል፣ ነገር ግን በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ ተስማሚነታቸው አጥጋቢ አይደለም። የውሃ ላይ የተመሰረቱ የቁፋሮ ፈሳሾች (WBDF) ማራኪ መፍትሄ ናቸው ምክንያቱም ከ OBDF5 የበለጠ ደህንነታቸው የተጠበቀ፣ ለአካባቢ ተስማሚ እና ወጪ ቆጣቢ ናቸው። የተለያዩ የሼል አጋቾች የ WBDFን የሼል አጋቾችን የመከልከል አቅም ለማሳደግ ጥቅም ላይ ውለዋል፣ ይህም እንደ ፖታሲየም ክሎራይድ፣ ሎሚ፣ ሲሊኬት እና ፖሊመር ያሉ ባህላዊ አጋቾችን ያካትታል። ሆኖም ግን፣ እነዚህ አጋቾች በተለይም በፖታሲየም ክሎራይድ አጋቾች ውስጥ ባለው ከፍተኛ የ K+ ክምችት እና በሲሊኬቶች የፒኤች ስሜታዊነት ምክንያት በውጤታማነት እና በአካባቢ ተጽእኖ ረገድ ገደቦች አሏቸው። 6 ተመራማሪዎች የቁፋሮ ፈሳሽ rheologyን ለማሻሻል እና የሼል እብጠትን እና የሃይድሬት መፈጠርን ለመከላከል አዮኒክ ፈሳሾችን እንደ ቁፋሮ ፈሳሽ ተጨማሪዎች የመጠቀም እድልን ዳስሰዋል። ሆኖም፣ እነዚህ አዮኒክ ፈሳሾች፣ በተለይም ኢሚዳዞሊል ካቴሽን የያዙት፣ በአጠቃላይ መርዛማ፣ ውድ፣ ባዮግራዲድ የማይሆኑ እና ውስብስብ የዝግጅት ሂደቶችን ይፈልጋሉ። እነዚህን ችግሮች ለመፍታት ሰዎች የበለጠ ኢኮኖሚያዊ እና ለአካባቢ ተስማሚ የሆነ አማራጭ መፈለግ ጀመሩ፣ ይህም ጥልቅ የኢውቴክቲክ ሟሟቶች (DES) እንዲታዩ ምክንያት ሆኗል። DES በተወሰነ የሞላር ጥምርታ እና የሙቀት መጠን በሃይድሮጂን ቦንድ ለጋሽ (HBD) እና በሃይድሮጂን ቦንድ ተቀባይ (HBA) የሚፈጠር የኢውቴክቲክ ድብልቅ ነው። እነዚህ የኢውቴክቲክ ድብልቆች ከግለሰብ ክፍሎቻቸው ያነሰ የመቅለጥ ነጥቦች አሏቸው፣ በዋናነት በሃይድሮጂን ቦንዶች ምክንያት በሚከሰተው የኃይል መለዋወጥ ምክንያት። የላቲስ ኢነርጂ፣ የኢንትሮፒ ለውጥ እና በአኒዮኖች እና በኤችቢዲ መካከል ያሉ ግንኙነቶችን ጨምሮ ብዙ ምክንያቶች የDESን የመቅለጥ ነጥብ በመቀነስ ረገድ ቁልፍ ሚና ይጫወታሉ።
በቀደሙት ጥናቶች፣ የሼል ማስፋፊያ ችግርን ለመፍታት የተለያዩ ተጨማሪዎች በውሃ ላይ በተመሰረተ የቁፋሮ ፈሳሽ ላይ ተጨምረዋል። ​​ለምሳሌ፣ ኦፌይ እና ሌሎች 1-butyl-3-methylimidazolium ክሎራይድ (BMIM-Cl) አክለዋል፣ ይህም የጭቃ ኬክ ውፍረትን (እስከ 50%) በእጅጉ ቀንሶ የYP/PV እሴትን በተለያዩ የሙቀት መጠኖች በ11 ቀንሶታል። ሁዋንግ እና ሌሎችም ከNa-Bt ቅንጣቶች ጋር በማጣመር አዮኒክ ፈሳሾችን (በተለይም 1-hexyl-3-methylimidazolium bromide እና 1,2-bis(3-hexylimidazole-1-yl)ethane bromide) ተጠቅመው የሼል እብጠትን በቅደም ተከተል በ86.43% እና 94.17% በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሰዋል12። በተጨማሪም፣ ያንግ እና ሌሎች 1-vinyl-3-dodecylimidazolium bromide እና 1-vinyl-3-tetradecylimidazolium bromide በቅደም ተከተል በ16.91% እና 5.81% ተጠቅመዋል። 13 ያንግ እና ሌሎችም 1-ቪኒል-3-ኤቲሊሚዳዞሊየም ብሮሚድ ተጠቅመው የሼል መስፋፋትን በ31.62% ቀንሰዋል፣ የሼል መልሶ ማግኛን በ40.60% በመጠበቅ። 14 በተጨማሪም፣ ሉኦ እና ሌሎችም 1-ኦክቲል-3-ሜቲሊሚዳዞሊየም ቴትራፍሎሮቦሬትን ተጠቅመው የሼል እብጠትን በ80% ለመቀነስ 15፣ 16 ዳይ እና ሌሎችም ሼልን ለመግታት አዮኒክ ፈሳሽ ኮፖሊመሮችን ተጠቅመው ከአሚን አጋቾች ጋር ሲነጻጸር 18% የመስመር መልሶ ማግኛን አስመዝግበዋል። 17
የአዮኒክ ፈሳሾች እራሳቸው አንዳንድ ጉዳቶች አሏቸው፣ ይህም ሳይንቲስቶች ለአዮኒክ ፈሳሾች የበለጠ ለአካባቢ ተስማሚ የሆኑ አማራጮችን እንዲፈልጉ አነሳስቷቸዋል፣ በዚህም ምክንያት DES ተወለደ። ሃንጂያ የቪኒል ክሎራይድ ፕሮፒዮኒክ አሲድ (1:1)፣ ቪኒል ክሎራይድ 3-ፌኒልፕሮፒዮኒክ አሲድ (1:2) እና 3-ሜርካፕቶፕሮፒዮኒክ አሲድ + ኢታኮኒክ አሲድ + ቪኒል ክሎራይድ (1:1:2) ያካተቱ ጥልቅ የዩቲክ ሟሟቶችን (DES) የተጠቀመች የመጀመሪያዋ ነበረች፣ ይህም የቤንቶኔትን እብጠት በቅደም ተከተል በ68%፣ 58% እና 58% ዘግይቷል። 18 በነጻ ሙከራ፣ ኤምኤች ራስል የ2:1 ግሊሰሮል እና ፖታሲየም ካርቦኔት (DES) ጥምርታ ተጠቅሞ የሼል ናሙናዎችን እብጠት በ87% 19,20 በእጅጉ ቀንሷል። ማ የሼል መስፋፋትን በ67% በከፍተኛ ሁኔታ ለመቀነስ ዩሪያ፡ቪኒል ክሎራይድን ተጠቅሟል።21 ራስል እና ሌሎችም። የDES እና ፖሊመር ጥምረት እንደ ባለሁለት እርምጃ የሼል መከላከያ ጥቅም ላይ ውሏል፣ ይህም እጅግ በጣም ጥሩ የሼል መከላከያ ውጤት አስገኝቷል22።
ጥልቅ የኢውቴክቲክ መሟሟቶች (DES) በአጠቃላይ ከአዮኒክ ፈሳሾች ይልቅ አረንጓዴ አማራጭ እንደሆኑ ቢቆጠሩም፣ እንደ አሞኒየም ጨዎችን ያሉ መርዛማ ንጥረ ነገሮችንም ይይዛሉ፣ ይህም ለአካባቢ ተስማሚነታቸው አጠራጣሪ ያደርገዋል። ይህ ችግር የተፈጥሮ ጥልቅ የኢውቴክቲክ መሟሟቶችን (NADES) እንዲፈጠር ምክንያት ሆኗል። አሁንም እንደ DES ይመደባሉ፣ ነገር ግን ፖታሲየም ክሎራይድ (KCl)፣ ካልሲየም ክሎራይድ (CaCl2)፣ የኤፕሶም ጨዎችን (MgSO4.7H2O) እና ሌሎችንም ጨምሮ ከተፈጥሯዊ ንጥረ ነገሮች እና ጨዎች የተዋቀሩ ናቸው። በርካታ የDES እና የNADES እምቅ ጥምረት በዚህ አካባቢ ለምርምር ሰፊ ወሰን ይከፍታል እና በተለያዩ መስኮች አፕሊኬሽኖችን እንደሚያገኙ ይጠበቃል። በርካታ ተመራማሪዎች በተለያዩ አፕሊኬሽኖች ውጤታማ መሆናቸውን ያረጋገጡ አዳዲስ የDES ውህዶችን በተሳካ ሁኔታ አዘጋጅተዋል። ለምሳሌ፣ ናሰር እና ሌሎችም 2013 ፖታሲየም ካርቦኔት ላይ የተመሠረተ DESን አዋህደው የሙቀት ፊዚካል ባህሪያቱን አጥንተዋል፣ ይህም በኋላ በሃይድሬት መከልከል፣ በመቆፈር ፈሳሽ ተጨማሪዎች፣ በማላቅነት እና በናኖፊብሪሌሽን አካባቢዎች አፕሊኬሽኖችን አግኝቷል። 23 ጆርዲ ኪም እና የስራ ባልደረቦቻቸው አስኮርቢክ አሲድ ላይ የተመሠረተ NADES አዘጋጅተው በተለያዩ አፕሊኬሽኖች ውስጥ የፀረ-ኦክሲዳንት ባህሪያቱን ገምግመዋል። 24 ክሪስተር እና ሌሎችም ሲትሪክ አሲድ ላይ የተመሰረተ NADES አዘጋጅተው ለኮላጅን ምርቶች አጋዥ እንደሆነ ለይተው አውቀዋል። 25 ሊዩ ዪ እና የስራ ባልደረቦቻቸው የNADESን አተገባበር እንደ ማውጣት እና ክሮማቶግራፊ ሚዲያዎች በአጠቃላይ ግምገማ ጠቅለል አድርገው ሲገልጹ፣ ሚሳን እና ሌሎችም በግብርና-ምግብ ዘርፍ የNADESን ስኬታማ አተገባበር ተወያይተዋል። የቁፋሮ ፈሳሽ ተመራማሪዎች በ NADES አተገባበራቸው ውስጥ ስላለው ውጤታማነት ትኩረት መስጠት መጀመር በጣም አስፈላጊ ነው። በቅርብ ጊዜ። በ2023 ራስል እና ሌሎችም በአስትሮቢክ አሲድ26፣ ካልሲየም ክሎራይድ27፣ ፖታሲየም ክሎራይድ28 እና ኤፕሶም ጨው29 ላይ የተመሰረቱ የተለያዩ የተፈጥሮ ጥልቅ ዩቱቲክ መሟሟቶችን ጥምረት ተጠቅመው አስደናቂ የሼል እገዳ እና የሼል መልሶ ማግኛ አግኝተዋል። ይህ ጥናት NADES (በተለይም የሲትሪክ አሲድ እና ግሊሰሮል ላይ የተመሰረተ ፎርሙላ) በውሃ ላይ በተመሰረቱ ቁፋሮ ፈሳሾች ውስጥ ለአካባቢ ተስማሚ እና ውጤታማ የሼል መከላከያን ለማስተዋወቅ የመጀመሪያዎቹ ጥናቶች አንዱ ሲሆን ይህም እጅግ በጣም ጥሩ የአካባቢ መረጋጋት፣ የተሻሻለ የሼል እገዳ ችሎታ እና እንደ KCl፣ imidazolyl ላይ የተመሰረቱ አዮኒክ ፈሳሾች እና ባህላዊ DES ካሉ ባህላዊ አጋቾች ጋር ሲነጻጸር የተሻሻለ የፈሳሽ አፈጻጸም አለው።
ጥናቱ የሲትሪክ አሲድ (CA) ላይ የተመሰረተ NADES ውስጣዊ ዝግጅትን ያካትታል፣ ከዚያም ዝርዝር የፊዚኮኬሚካላዊ ባህሪ እና የቁፋሮ ፈሳሽ ተጨማሪ አጠቃቀምን በመከተል የቁፋሮ ፈሳሽ ባህሪያትን እና የእብጠት መከላከያ ችሎታውን ለመገምገም እንደ ቁፋሮ ፈሳሽ ተጨማሪ ጥቅም ላይ ይውላል። በዚህ ጥናት፣ CA እንደ ሃይድሮጂን ቦንድ ተቀባይ ሆኖ ያገለግላል፣ ግሊሰሮል (Gly) ደግሞ በሼል መከላከያ ጥናቶች ውስጥ ለNADES ምስረታ/ምርጫ በMH ማጣሪያ መስፈርቶች ላይ በመመስረት እንደ የሃይድሮጂን ቦንድ ለጋሽ ሆኖ ያገለግላል30። የፎሪየር ትራንስፎርም ኢንፍራሬድ ስፔክትሮስኮፒ (FTIR)፣ የኤክስሬይ ዲፍራክሽን (XRD) እና የዜታ እምቅ (ZP) መለኪያዎች የNADES-ሸክላ መስተጋብሮችን እና የሸክላ እብጠት መከላከያን የሚከላከለውን ዘዴ ያብራራሉ። በተጨማሪም፣ ይህ ጥናት በሼል መከላከያ እና የቁፋሮ ፈሳሽ አፈፃፀምን ለማሻሻል በ1-ኤቲል-3-ሜቲሊሚዳዞሊየም ክሎራይድ [EMIM]Cl7,12,14,17,31, KCl እና choline chloride:urea (1:2) ላይ በመመስረት CA NADES ላይ የተመሰረተ የቁፋሮ ፈሳሽ ከ DES32 ጋር ያወዳድራል።
ሲትሪክ አሲድ (ሞኖሃይድሬት)፣ ግሊሰሮል (99 USP) እና ዩሪያ ከኢቫኬም፣ ኩዋላ ላምፑር፣ ማሌዥያ የተገዙ ናቸው። ቾሊን ክሎራይድ (>98%)፣ [EMIM]Cl 98% እና ፖታሲየም ክሎራይድ የተገዙት ከሲግማ አልድሪች፣ ማሌዥያ ነው። የሁሉም ኬሚካሎች የኬሚካል አወቃቀሮች በስእል 1 ላይ ይታያሉ። አረንጓዴው ዲያግራም በዚህ ጥናት ውስጥ ጥቅም ላይ የዋሉትን ዋና ዋና ኬሚካሎች ያወዳድራል፡ ኢሚዳዞሊል አዮኒክ ፈሳሽ፣ ኮሊን ክሎራይድ (DES)፣ ሲትሪክ አሲድ፣ ግሊሰሮል፣ ፖታሲየም ክሎራይድ እና NADES (ሲትሪክ አሲድ እና ግሊሰሮል)። በዚህ ጥናት ውስጥ ጥቅም ላይ የዋሉት ኬሚካሎች ለአካባቢ ተስማሚ የሆነ ሠንጠረዥ በሰንጠረዥ 1 ውስጥ ቀርቧል። በሰንጠረዡ ውስጥ እያንዳንዱ ኬሚካል በመርዛማነት፣ በባዮዲግሬዳሊቲ፣ በወጪ እና በአካባቢ ዘላቂነት ላይ የተመሠረተ ደረጃ ተሰጥቶታል።
በዚህ ጥናት ውስጥ ጥቅም ላይ የዋሉት ቁሳቁሶች የኬሚካል አወቃቀሮች፡ (ሀ) ሲትሪክ አሲድ፣ (ለ) [EMIM]Cl፣ (ሐ) ኮሊን ክሎራይድ፣ እና (መ) ግሊሰሮል።
የሃይድሮጂን ቦንድ ለጋሽ (HBD) እና የሃይድሮጂን ቦንድ ተቀባይ (HBA) እጩዎች በMH 30 የምርጫ መስፈርቶች መሠረት በጥንቃቄ ተመርጠዋል፣ እነዚህም NADES እንደ ውጤታማ የሼል አጋቾች ለማዘጋጀት የታሰቡ ናቸው። በዚህ መስፈርት መሠረት፣ ከፍተኛ ቁጥር ያላቸው የሃይድሮጂን ቦንድ ለጋሾች እና ተቀባይዎች እንዲሁም የዋልታ ተግባራዊ ቡድኖች ያሏቸው ክፍሎች ለNADES ልማት ተስማሚ እንደሆኑ ይቆጠራሉ።
በተጨማሪም፣ በዚህ ጥናት ውስጥ የአዮኒክ ፈሳሽ [EMIM]Cl እና የኮሊን ክሎራይድ፡ ዩሪያ ጥልቅ ዩቱቲክ solvent (DES) ለንፅፅር ተመርጠዋል ምክንያቱም በስፋት እንደ ቁፋሮ ፈሳሽ ተጨማሪዎች33,34,35,36 ጥቅም ላይ ይውላሉ። በተጨማሪም፣ ፖታሲየም ክሎራይድ (KCl) ተነጻጽሯል ምክንያቱም የተለመደ አጋች ነው።
ሲትሪክ አሲድ እና ግሊሰሮል የኢውቴክቲክ ድብልቆችን ለማግኘት በተለያዩ የሞላር ሬሾዎች ተቀላቅለዋል። የእይታ ምርመራ እንደሚያሳየው የኢውቴክቲክ ድብልቅ ያለ ድፍርስነት ተመሳሳይነት ያለው፣ ግልጽ የሆነ ፈሳሽ መሆኑን ያሳያል፣ ይህም የሃይድሮጂን ቦንድ ለጋሽ (HBD) እና የሃይድሮጂን ቦንድ ተቀባይ (HBA) በዚህ የኢውቴክቲክ ቅንብር ውስጥ በተሳካ ሁኔታ መቀላቀላቸውን ያሳያል። የኤችቢዲ እና የኤችቢአይ የመቀላቀል ሂደት የሙቀት-ጥገኛ ባህሪን ለመመልከት የመጀመሪያ ሙከራዎች ተካሂደዋል። በሚገኙ ጽሑፎች መሠረት የኢውቴክቲክ ድብልቆች መጠን ከ50 °ሴ፣ 70 °ሴ እና 100 °ሴ በላይ በሆኑ ሶስት ልዩ የሙቀት መጠኖች ተገምግሟል፣ ይህም የኢውቴክቲክ የሙቀት መጠን ብዙውን ጊዜ ከ50-80 °ሴ ክልል ውስጥ መሆኑን ያሳያል። የኤችቢዲ እና የኤችቢአይ ክፍሎችን በትክክል ለመመዘን የሜትለር ዲጂታል ሚዛን ጥቅም ላይ ውሏል፣ እና የቴርሞ ፊሸር ሆት ፕሌት በ100 rpm ቁጥጥር በሚደረግባቸው ሁኔታዎች HBD እና HBAን ለማሞቅ እና ለማነሳሳት ጥቅም ላይ ውሏል።
የተዋሃደው ጥልቅ የኢውቴክቲክ ሟሟችን (DES) ቴርሞፊዚካል ባህሪያት፣ ጥግግት፣ የገጽታ ውጥረት፣ የሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ እና viscosityን ጨምሮ፣ ከ289.15 እስከ 333.15 ኪ.ሜ ባለው የሙቀት ክልል ውስጥ በትክክል ተለክተዋል። ይህ የሙቀት ክልል በዋናነት የተመረጠው በነባር መሳሪያዎች ውስንነት ምክንያት መሆኑን ልብ ሊባል ይገባል። አጠቃላይ ትንታኔው የዚህን የNADES ፎርሙላ የተለያዩ የሙቀት ፊዚካል ባህሪያትን በጥልቀት ማጥናትን ያካተተ ሲሆን ባህሪያቸውን በተለያዩ የሙቀት መጠኖች ያሳያል። በዚህ የተወሰነ የሙቀት ክልል ላይ ማተኮር ለተለያዩ አፕሊኬሽኖች በተለይ አስፈላጊ የሆኑትን የNADES ባህሪያት ግንዛቤ ይሰጣል።
እንደተዘጋጀው የ NADES የገጽታ ውጥረት የሚለካው ከ289.15 እስከ 333.15 K ባለው ክልል ውስጥ በኢንተርፌሻል ቴስትሜትር መለኪያ (IFT700) በመጠቀም ነው። የ NADES ጠብታዎች የሚፈጠሩት በተወሰነ የሙቀት መጠን እና የግፊት ሁኔታዎች ስር በካፒላሪ መርፌ በመጠቀም በትልቅ ፈሳሽ በተሞላ ክፍል ውስጥ ነው። ዘመናዊ የምስል ስርዓቶች የላፕላስ እኩልታን በመጠቀም የፊት ለፊት ውጥረትን ለማስላት ተገቢ የሆኑ የጂኦሜትሪክ መለኪያዎችን ያስተዋውቃሉ።
አዲስ የተዘጋጁትን NADES የማጣቀሻ ኢንዴክስ ከ289.15 እስከ 333.15 ኪ.ሜ ባለው የሙቀት ክልል ውስጥ ለመወሰን የ ATAGO ሪፍራክቶሜትር ጥቅም ላይ ውሏል። መሳሪያው የብርሃን የማጣቀሻ መጠንን ለመገመት የሙቀት ሞጁልን ይጠቀማል፣ ይህም የማያቋርጥ የሙቀት መጠን ያለው የውሃ መታጠቢያ አስፈላጊነትን ያስወግዳል። የሪፍራክቶሜትር ፕሪዝም ወለል ማጽዳት እና የናሙና መፍትሄው በላዩ ላይ በእኩል መሰራጨት አለበት። በሚታወቅ መደበኛ መፍትሄ ያስተካክሉት፣ ከዚያም ከማያ ገጹ ላይ ያለውን የማጣቀሻ ኢንዴክስ ያንብቡ።
እንደተዘጋጀው የ NADES viscosity የሚለካው ከ289.15 እስከ 333.15 K ባለው የሙቀት ክልል ውስጥ በብሩክፊልድ የሚሽከረከር ቪስኮሜትር (ክሪዮጀኒክ አይነት) በ30 rpm የመቁረጥ ፍጥነት እና በ6 ስፒንድል መጠን በመጠቀም ነው። ቪስኮሜትር viscosityን የሚለካው በፈሳሽ ናሙና ውስጥ ስፒንድሉን በቋሚ ፍጥነት ለማዞር የሚያስፈልገውን ጉልበት በመወሰን ነው። ናሙናው በስክሪኑ ላይ ከተቀመጠ እና ከተጠበበ በኋላ፣ ቪስኮሜትር በሴንቲፖይዝ (cP) ውስጥ viscosityን ያሳያል፣ ይህም ስለ ፈሳሹ rheological ባህሪያት ጠቃሚ መረጃ ይሰጣል።
ተንቀሳቃሽ የጥግግት መለኪያ DMA 35 Basic በ289.15–333.15 K የሙቀት ክልል ውስጥ አዲስ የተዘጋጀ የተፈጥሮ ጥልቅ የኢውቴክቲክ ሶልቬት (NDEES) ጥግግት ለመወሰን ጥቅም ላይ ውሏል። መሳሪያው አብሮ የተሰራ ማሞቂያ ስለሌለው፣ የNADES ጥግግት መለኪያውን ከመጠቀምዎ በፊት በተጠቀሰው የሙቀት መጠን (± 2 °C) ማሞቅ አለበት። ቢያንስ 2 ሚሊ ሊትር ናሙና በቱቦው ውስጥ ይሳሉ፣ እና ጥግግቱ ወዲያውኑ በማያ ገጹ ላይ ይታያል። አብሮ የተሰራ ማሞቂያ ባለመኖሩ የመለኪያ ውጤቶቹ ± 2 °C ስህተት እንዳላቸው ልብ ሊባል ይገባል።
አዲስ የተዘጋጁትን የNADES ፒኤች በ289.15–333.15 K የሙቀት ክልል ውስጥ ለመገምገም፣ የኬኒስ ቤንችቶፕ ፒኤች ሜትር ተጠቅመናል። አብሮ የተሰራ የማሞቂያ መሳሪያ ስለሌለ፣ NADES መጀመሪያ ወደሚፈለገው የሙቀት መጠን (±2°ሴ) በሆትፕሌት በመጠቀም ይሞቃል ከዚያም በቀጥታ በፒኤች ሜትር ይለካል። የፒኤች ሜትር ምርመራውን በNADES ውስጥ ሙሉ በሙሉ ያጥሉት እና ንባቡ ከተረጋጋ በኋላ የመጨረሻውን እሴት ይመዝግቡ።
የቴርሞግራቪሜትሪክ ትንተና (TGA) የተፈጥሮ ጥልቅ የኢውቴክቲክ ሟሟቶች (NADES) የሙቀት መረጋጋትን ለመገምገም ጥቅም ላይ ውሏል። ናሙናዎች በማሞቅ ጊዜ ተተነተኑ። ከፍተኛ ትክክለኛነት ያለው ሚዛን በመጠቀም እና የማሞቂያ ሂደቱን በጥንቃቄ በመከታተል የጅምላ ኪሳራ እና የሙቀት መጠን ሴራ ተፈጥሯል። NADES በደቂቃ 1°ሴ ፍጥነት ከ0 እስከ 500°ሴ ድረስ ሞቋል።
ሂደቱን ለመጀመር፣ የNADES ናሙናው በደንብ መቀላቀል፣ ተመሳሳይነት ያለው መሆን እና የገጽታ እርጥበት መወገድ አለበት። ከዚያም የተዘጋጀው ናሙና በተለምዶ እንደ አሉሚኒየም ካሉ የማይንቀሳቀስ ቁሳቁስ በተሰራው በTGA ኩቬት ውስጥ ይቀመጣል። ትክክለኛ ውጤቶችን ለማረጋገጥ፣ የTGA መሳሪያዎች በማጣቀሻ ቁሳቁሶች፣ በተለይም በክብደት ደረጃዎች፣ ይለካሉ። አንዴ ከተስተካከለ በኋላ፣ የTGA ሙከራ ይጀምራል እና ናሙናው በተቆጣጠረ መንገድ ይሞቃል፣ ብዙውን ጊዜ በቋሚ ፍጥነት። በናሙና ክብደት እና በሙቀት መካከል ያለውን ግንኙነት ቀጣይነት ያለው ክትትል የሙከራው ቁልፍ አካል ነው። የTGA መሳሪያዎች ስለ ሙቀት፣ ክብደት እና እንደ ጋዝ ፍሰት ወይም የናሙና ሙቀት ያሉ ሌሎች መለኪያዎችን መረጃ ይሰበስባሉ። የTGA ሙከራው ከተጠናቀቀ በኋላ፣ የተሰበሰበው መረጃ በናሙና ክብደት ላይ ያለውን ለውጥ እንደ የሙቀት መጠን ለመወሰን ይተነትናል። ይህ መረጃ እንደ መቅለጥ፣ ትነት፣ ኦክሳይድ ወይም መበስበስ ያሉ ሂደቶችን ጨምሮ በናሙናው ውስጥ ካሉ አካላዊ እና ኬሚካላዊ ለውጦች ጋር የተያያዙ የሙቀት ክልሎችን ለመወሰን ጠቃሚ ነው።
በውሃ ላይ የተመሰረተው የቁፋሮ ፈሳሽ በኤፒአይ 13B-1 መስፈርት መሰረት በጥንቃቄ የተቀረፀ ሲሆን፣ ልዩ ቅንብሩም በሰንጠረዥ 2 ውስጥ ለማጣቀሻነት ተዘርዝሯል። ሲትሪክ አሲድ እና ግሊሰሮል (99 USP) የተገዙት ተፈጥሯዊ ጥልቅ የዩቲክ ሟሟት (NADES) ለማዘጋጀት ከሲግማ አልድሪክ፣ ማሌዥያ ነው። በተጨማሪም፣ የተለመደው የሼል አጋች ፖታሲየም ክሎራይድ (KCl) ከሲግማ አልድሪክ፣ ማሌዥያም ተገዝቷል። 1-ኤቲል፣ 3-ሜቲሊሚዳዞሊየም ክሎራይድ ([EMIM]Cl) ከ98% በላይ ንፁህ የሆነ የቁፋሮ ፈሳሽ እና የሼል አጋፋትን በማሻሻል ረገድ ባለው ጉልህ ተጽእኖ ምክንያት ተመርጧል፣ ይህም በቀደሙት ጥናቶች ተረጋግጧል። ሁለቱም KCl እና ([EMIM]Cl) የNADESን የሼል አጋፋት አፈፃፀም ለመገምገም በንፅፅር ትንተና ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ።
ብዙ ተመራማሪዎች የሼል እብጠትን ለማጥናት የቤንቶኔት ፍሌክስን መጠቀም ይመርጣሉ ምክንያቱም ቤንቶኔት የሼል እብጠትን የሚያመጣውን ተመሳሳይ "ሞንትሞሪሎን" ቡድን ይዟል። እውነተኛ የሼል ኮር ናሙናዎችን ማግኘት አስቸጋሪ ነው ምክንያቱም የኮርኒንግ ሂደቱ ሼልን ስለሚያዛባ፣ ሙሉ በሙሉ ሼል ያልሆኑ ነገር ግን በተለምዶ የአሸዋ ድንጋይ እና የኖራ ድንጋይ ንብርብሮችን ድብልቅ የያዙ ናሙናዎችን ያስከትላል። በተጨማሪም፣ የሼል ናሙናዎች በተለምዶ የሼል እብጠትን የሚያስከትሉ የሞንትሞሪሎን ቡድኖች የላቸውም እና ስለዚህ እብጠትን ለመከልከል ሙከራዎች ተስማሚ አይደሉም።
በዚህ ጥናት ውስጥ፣ በግምት 2.54 ሴ.ሜ የሆነ ዲያሜትር ያላቸው የተዋሃዱ የቤንቶኔት ቅንጣቶችን ተጠቅመናል። ጥራጥሬዎቹ የተሠሩት በ1600 psi በሃይድሮሊክ ፕሬስ ውስጥ 11.5 ግራም የሶዲየም ቤንቶኔት ዱቄት በመጫን ነው። የጥራጥሬዎቹ ውፍረት በመስመራዊ ዲላቶሜትር (LD) ውስጥ ከመቀመጡ በፊት በትክክል ተለክቷል። ከዚያም ቅንጣቶቹ በፈሳሽ ናሙናዎች ውስጥ ተጠመቁ፣ የመሠረት ናሙናዎችን እና የሼል እብጠትን ለመከላከል የሚያገለግሉ አጋቾች የተወጉ ናሙናዎችን ጨምሮ። ከዚያም የጥራጥሬ ውፍረት ለውጥ በLD በመጠቀም በጥንቃቄ ክትትል ተደርጎበታል፣ መለኪያዎች በ60 ሰከንድ ክፍተቶች ለ24 ሰዓታት ተመዝግበዋል።
የኤክስሬይ ዲፍራክሽን እንደሚያሳየው የቤንቶኔት ስብጥር፣ በተለይም 47% የሞንትሞሪሎንቴ ክፍል፣ የጂኦሎጂካል ባህሪያቱን ለመረዳት ቁልፍ ነገር ነው። ከቤንቶኔት የሞንትሞሪሎንቴ ክፍሎች መካከል፣ ሞንትሞሪሎንቴ ዋናው አካል ሲሆን ከጠቅላላው ክፍሎች 88.6% ይይዛል። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ ኳርትዝ 29%፣ ኢላይት 7% እና ካርቦኔት 9% ይይዛል። አንድ ትንሽ ክፍል (ወደ 3.2%) የኢላይት እና የሞንትሞሪሎንቴ ድብልቅ ነው። በተጨማሪም፣ እንደ Fe2O3 (4.7%)፣ የብር አሉሚኖሲሊኬት (1.2%)፣ ሙስኮቪት (4%) እና ፎስፌት (2.3%) ያሉ የመከታተያ ንጥረ ነገሮችን ይዟል። በተጨማሪም፣ አነስተኛ መጠን ያለው Na2O (1.83%) እና የብረት ሲሊኬት (2.17%) ይገኛሉ፣ ይህም የቤንቶኔትን ንጥረ ነገሮች እና የየራሳቸውን መጠን ሙሉ በሙሉ ለመረዳት ያስችላል።
ይህ አጠቃላይ የጥናት ክፍል በተፈጥሮ ጥልቅ ዩቱቲክ ሶልቬት (NADES) የተዘጋጁ እና በተለያዩ ክምችቶች (1%፣ 3% እና 5%) ላይ እንደ ቁፋሮ ፈሳሽ ተጨማሪ ጥቅም ላይ የሚውሉ የቁፋሮ ፈሳሽ ናሙናዎችን የሩዮሎጂ እና የማጣሪያ ባህሪያትን ይዘረዝራል። ከዚያም በNADES ላይ የተመሰረቱ የቁፋሮ ናሙናዎች ፖታሲየም ክሎራይድ (KCl)፣ CC:urea DES (choline chloride deep eutectic solvent:urea) እና ionic fluidsን ባካተቱ የቁፋሮ ናሙናዎች ተነጻጽረው ተተነተኑ። በዚህ ጥናት ውስጥ በ100°ሴ እና 150°ሴ ላይ ለእርጅና ሁኔታዎች ከመጋለጥዎ በፊት እና በኋላ በFANN viscometer የተገኙ የቁፋሮ ንባቦችን ጨምሮ በርካታ ቁልፍ መለኪያዎች ተሸፍነዋል። መለኪያዎች በተለያዩ የማሽከርከር ፍጥነቶች (3 rpm፣ 6 rpm፣ 300 rpm እና 600 rpm) ተወስደዋል ይህም የቁፋሮ ፈሳሽ ባህሪን አጠቃላይ ትንተና ያስችላል። ከዚያም የተገኘው መረጃ እንደ የትርፍ ነጥብ (YP) እና የፕላስቲክ viscosity (PV) ያሉ ቁልፍ ባህሪያትን ለመወሰን ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል፣ ይህም በተለያዩ ሁኔታዎች ውስጥ ያለውን የፈሳሽ አፈፃፀም ግንዛቤ ይሰጣል። በ400 psi እና 150°ሴ (በከፍተኛ የሙቀት ጉድጓዶች ውስጥ የተለመዱ የሙቀት መጠኖች) ከፍተኛ ግፊት ያለው ከፍተኛ የሙቀት መጠን (HPHT) የማጣሪያ ሙከራዎች የማጣሪያ አፈጻጸምን (የኬክ ውፍረት እና የማጣሪያ መጠን) ይወስናሉ።
ይህ ክፍል የውሃ ላይ የተመሰረቱ የቁፋሮ ፈሳሾቻችንን የሼል እብጠት መከላከያ ባህሪያትን በጥልቀት ለመገምገም ዘመናዊ መሳሪያዎችን ማለትም ግሬስ HPHT ሊኒያር ዲላቶሜትር (M4600) ይጠቀማል። LSM ሁለት ክፍሎችን ያቀፈ ዘመናዊ ማሽን ነው፡ የፕላት ኮምፓክት እና መስመራዊ ዲላቶሜትር (ሞዴል፡ M4600)። የቤንቶኔት ሳህኖች በግሬስ ኮር/ፕሌት ኮምፓክትተር በመጠቀም ለመተንተን ተዘጋጅተዋል። ከዚያም LSM በእነዚህ ሳህኖች ላይ ፈጣን የማበጥ መረጃ ይሰጣል፣ ይህም የሼል እብጠት መከላከያ ባህሪያትን አጠቃላይ ግምገማ ያስችላል። የሼል መስፋፋት ሙከራዎች የተካሄዱት በአካባቢው ሁኔታዎች ማለትም በ25°ሴ እና በ1 psia ነው።
የሼል መረጋጋት ሙከራ ብዙውን ጊዜ የሼል ማገገሚያ ሙከራ፣ የሼል ዲፕ ሙከራ ወይም የሼል ስርጭት ሙከራ በመባል የሚታወቀውን ቁልፍ ሙከራ ያካትታል። ይህንን ግምገማ ለመጀመር የሼል መቆራረጦች በ#6 BSS ስክሪን ላይ ተለያይተው በ#10 ስክሪን ላይ ይቀመጣሉ። ከዚያም መቆራረጦቹ ወደ መያዣ ማጠራቀሚያ ይመገባሉ፤ እዚያም NADES (የተፈጥሮ ጥልቅ ዩቱቲክ ሟሟት) የያዘ የመሠረት ፈሳሽ እና የቁፋሮ ጭቃ ጋር ይቀላቀላሉ። የሚቀጥለው እርምጃ ድብልቁን ለከፍተኛ ሙቀት የሚሽከረከር ሂደት በምድጃ ውስጥ ማስቀመጥ ሲሆን መቆራረጦቹ እና ጭቃው በደንብ መቀላቀላቸውን ያረጋግጣል። ከ16 ሰዓታት በኋላ መቆራረጦቹ ከቆሻሻው ውስጥ ይወገዳሉ፣ ይህም የመቁረጫ ክብደትን ይቀንሳል። የሼል ማገገሚያ ሙከራው የተካሄደው የሼል መቆራረጦች በ24 ሰዓታት ውስጥ በ150°ሴ እና በ1000 psi. ኢንች ውስጥ በቆፋሪ ጭቃ ውስጥ ከተያዙ በኋላ ነው።
የሼል ጭቃ መልሶ ማግኛን ለመለካት፣ በቀጭን ስክሪን (40 ሜሽ) አጣርተን፣ ከዚያም በውሃ በደንብ አጠብነው፣ እና በመጨረሻም በምድጃ ውስጥ አደርቀነዋል። ይህ አድካሚ ሂደት የተገኘውን ጭቃ ከመጀመሪያው ክብደት ጋር በማነፃፀር ለመገመት ያስችለናል፣ በመጨረሻም በተሳካ ሁኔታ የተገኘውን የሼል ጭቃ መቶኛ በማስላት። የሼል ናሙናዎች ምንጭ ከኒያህ ዲስትሪክት፣ ሚሪ ዲስትሪክት፣ ሳራዋክ፣ ማሌዥያ ነው። ከመበተኑ እና ከማገገሚያ ሙከራዎች በፊት፣ የሼል ናሙናዎች የሸክላ ስብስባቸውን ለመለካት እና ለሙከራ ተስማሚነታቸውን ለማረጋገጥ ጥልቅ የኤክስሬይ ዲፍራክሽን (XRD) ትንተና ተደርጎባቸዋል። የናሙናው የሸክላ ማዕድን ስብጥር እንደሚከተለው ነው፡- ኢላይት 18%፣ ካኦሊኒት 31%፣ ክሎራይት 22%፣ ቨርሚኩላይት 10% እና ሚካ 19%።
የገጽታ ውጥረት የውሃ ካቴሽኖች በካፒላሪ ተግባር ወደ ሼል ማይክሮፖሮች ውስጥ ዘልቀው እንዲገቡ የሚቆጣጠር ቁልፍ ነገር ሲሆን በዚህ ክፍል በዝርዝር ይብራራል። ይህ ጽሑፍ የገጽታ ውጥረት በመቆፈሪያ ፈሳሾች ውስጥ ያለውን ሚና ይመረምራል፣ በተለይም በሼል እገዳ ላይ ያለውን ጠቃሚ ተጽእኖ ያጎላል። የቁፋሮ ፈሳሽ ናሙናዎችን የገጽታ ውጥረት በትክክል ለመለካት ኢንተርፋሻል ቴንስዮሜትር (IFT700) ተጠቅመናል፣ ይህም በሼል እገዳ አውድ ውስጥ የፈሳሽ ባህሪን አስፈላጊ ገጽታ ያሳያል።
ይህ ክፍል በአሉሚኖሲሊኬት ንብርብሮች እና በሸክላዎች ውስጥ በአንድ የአሉሚኖሲሊኬት ንብርብር መካከል ያለውን የ d-layer ክፍተት በዝርዝር ያብራራል። ትንታኔው 1%፣ 3% እና 5% CA NADES የያዙ እርጥብ የጭቃ ናሙናዎችን እንዲሁም ለማነፃፀር 3% KCl፣ 3% [EMIM]Cl እና 3% CC:urea ላይ የተመሠረተ DES ን ይሸፍናል። በ40 mA እና 45 kV በ Cu-Kα ጨረር (λ = 1.54059 Å) የሚሰራ ዘመናዊ የቤንችቶፕ ኤክስ-ሬይ ዲፍራክቶሜትር (D2 Phaser) እርጥብ እና ደረቅ የ Na-Bt ናሙናዎችን የ X-ray diffraction ጫፎችን በመመዝገብ ረገድ ወሳኝ ሚና ተጫውቷል። የ Bragg እኩልታ አተገባበር የ d-layer ክፍተትን በትክክል ለመወሰን ያስችላል፣ በዚህም ስለ ሸክላ ባህሪ ጠቃሚ መረጃ ይሰጣል።
ይህ ክፍል የዜታ እምቅ አቅምን በትክክል ለመለካት የላቀውን የማልቨርን ዜታዚዘር ናኖ ZSP መሳሪያ ይጠቀማል። ይህ ግምገማ 1%፣ 3% እና 5% CA NADES የያዙ የተሟሟ የጭቃ ናሙናዎች የኃይል መሙያ ባህሪያትን እንዲሁም 3% KCl፣ 3% [EMIM]Cl እና 3% CC:urea-based DES ን ለማነጻጸር ትንተና ጠቃሚ መረጃዎችን ሰጥቷል። እነዚህ ውጤቶች የኮሎይዳል ውህዶችን መረጋጋት እና በፈሳሾች ውስጥ ስላላቸው መስተጋብር ያለንን ግንዛቤ ለማሳደግ አስተዋጽኦ ያደርጋሉ።
የሸክላ ናሙናዎቹ ከተፈጥሮ ጥልቅ የዩቲክ ሟሟት (NADES) ጋር ከመገናኘታቸው በፊት እና በኋላ በኢነርጂ መበታተን የሚችል ኤክስሬይ (EDX) የተገጠመለትን የዜይስ ሱፕራ 55 ቪፒ የመስክ ልቀት ቅኝት ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (FESEM) በመጠቀም ተመርምረዋል። ​​የምስል ጥራት 500 nm ሲሆን የኤሌክትሮን ጨረር ኃይል 30 kV እና 50 kV ነበር። FESEM የሸክላ ናሙናዎችን የገጽታ ሞርፎሎጂ እና መዋቅራዊ ባህሪያትን ከፍተኛ ጥራት ያለው እይታ ይሰጣል። የዚህ ጥናት ዓላማ ከመጋለጥ በፊት እና በኋላ የተገኙትን ምስሎች በማነፃፀር NADES በሸክላ ናሙናዎች ላይ ስላለው ተጽእኖ መረጃ ማግኘት ነበር።
በዚህ ጥናት፣ የNADES በአጉሊ መነጽር ደረጃ ላይ ባሉ የሸክላ ናሙናዎች ላይ የሚያሳድረውን ተጽዕኖ ለመመርመር የመስክ ልቀት ቅኝት ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፒ (FESEM) ቴክኖሎጂ ጥቅም ላይ ውሏል። የዚህ ጥናት ዓላማ የNADESን ሊሆኑ የሚችሉ አተገባበሮችን እና በሸክላ ሞርፎሎጂ እና በአማካይ የቅንጣት መጠን ላይ ያለውን ተጽእኖ ግልጽ ማድረግ ሲሆን ይህም በዚህ መስክ ለምርምር ጠቃሚ መረጃ ይሰጣል።
በዚህ ጥናት ውስጥ፣ የስህተት አሞሌዎች በሙከራ ሁኔታዎች ውስጥ ያለውን አማካይ መቶኛ ስህተት (AMPE) ተለዋዋጭነት እና እርግጠኛ አለመሆን በምስል ለመግለጽ ጥቅም ላይ ውለዋል። የግለሰብ AMPE እሴቶችን ከማቀድ ይልቅ (የAMPE እሴቶችን መሳል አዝማሚያዎችን ሊደብቅ እና ትናንሽ ልዩነቶችን ሊያጋንን ስለሚችል)፣ የስህተት አሞሌዎችን በ5% ደንብ እንሰላለን። ይህ አካሄድ እያንዳንዱ የስህተት አሞሌ የ95% የመተማመን ክፍተት እና የAMPE እሴቶች 100% እንደሚወድቁ የሚጠበቅበትን የጊዜ ክፍተት እንደሚወክል ያረጋግጣል፣ በዚህም ለእያንዳንዱ የሙከራ ሁኔታ የውሂብ ስርጭት ግልጽ እና የበለጠ አጭር ማጠቃለያ ይሰጣል። በ5% ደንብ ላይ የተመሰረቱ የስህተት አሞሌዎችን መጠቀም የግራፊክ ውክልናዎችን ትርጓሜ እና አስተማማኝነት ያሻሽላል እና ውጤቶቹን እና አንድምታዎቻቸውን የበለጠ ዝርዝር ግንዛቤ ለመስጠት ይረዳል።
በተፈጥሮ ጥልቅ የኢውቴክቲክ መሟሟቶች (NADES) ውህደት ውስጥ፣ በቤት ውስጥ በሚዘጋጅበት ሂደት ውስጥ በርካታ ቁልፍ መለኪያዎች በጥንቃቄ ጥናት ተደርጎባቸዋል። እነዚህ ወሳኝ ምክንያቶች የሙቀት መጠን፣ የሞላር ጥምርታ እና የማደባለቅ ፍጥነት ያካትታሉ። ሙከራዎቻችን እንደሚያሳዩት HBA (ሲትሪክ አሲድ) እና HBD (ግሊሰሮል) በ50°ሴ በ1፡4 የሞላር ጥምርታ ሲቀላቀሉ፣ የኢውቴክቲክ ድብልቅ ይፈጠራል። የኢውቴክቲክ ድብልቅ ልዩ ባህሪ ግልጽ፣ ተመሳሳይነት ያለው መልክ እና የደለል አለመኖር ነው። ስለዚህ፣ ይህ ቁልፍ እርምጃ የሞላር ጥምርታ፣ የሙቀት መጠን እና የማደባለቅ ፍጥነት አስፈላጊነትን ያጎላል፣ ከእነዚህም ውስጥ የሞላር ጥምርታ በምስል 2 እንደሚታየው በDES እና NADES ዝግጅት ውስጥ በጣም ተጽዕኖ ፈጣሪ ነገር ነበር።
የማጣቀሻ ኢንዴክስ (n) በቫክዩም ውስጥ የብርሃን ፍጥነት ከሁለተኛው ጥቅጥቅ ባለ መካከለኛ የብርሃን ፍጥነት ጋር ያለውን ጥምርታ ያሳያል። የማጣቀሻ ኢንዴክስ እንደ ባዮሴንሰሮች ያሉ ኦፕቲካል ስሱ አፕሊኬሽኖችን ሲያስቡ ለተፈጥሮ ጥልቅ ኢውቴክቲክ ሟሟቶች (NADES) ልዩ ትኩረት ይሰጣል። በ25°ሴ ላይ የተጠናው የNADES የማጣቀሻ ኢንዴክስ 1.452 ነበር፣ ይህም ከግሊሰሮል ጋር ሲነጻጸር በሚያስገርም ሁኔታ ዝቅተኛ ነው።
የNADES የማጣቀሻ ኢንዴክስ ከሙቀት ጋር እንደሚቀንስ ልብ ሊባል የሚገባው ሲሆን ይህ አዝማሚያ በቀመር (1) እና በስእል 3 በትክክል ሊገለጽ ይችላል፣ ፍጹም አማካይ መቶኛ ስህተት (AMPE) 0% ላይ ደርሷል። ይህ የሙቀት-ጥገኛ ባህሪ በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ ባለው የviscosity እና ጥግግት መቀነስ ይገለጻል፣ ይህም ብርሃኑ በከፍተኛ ፍጥነት በመካከለኛው ውስጥ እንዲጓዝ በማድረግ ዝቅተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ (n) እሴት ያስከትላል። እነዚህ ውጤቶች የNADES በኦፕቲካል ሴንሰር ውስጥ ስላለው ስትራቴጂካዊ አጠቃቀም ጠቃሚ ግንዛቤዎችን ይሰጣሉ፣ ይህም ለባዮሴንሰር አፕሊኬሽኖች ያላቸውን አቅም ያጎላል።
የፈሳሽ ወለል አካባቢውን የመቀነስ አዝማሚያን የሚያንፀባርቀው የገጽታ ውጥረት፣ ለካፒላሪ ግፊት-ተኮር አፕሊኬሽኖች የተፈጥሮ ጥልቅ ዩቱቲክ መሟሟቶችን (NADES) ተስማሚነት ለመገምገም ትልቅ ጠቀሜታ አለው። ከ25-60 °C ባለው የሙቀት ክልል ውስጥ የገጽታ ውጥረት ጥናት ጠቃሚ መረጃ ይሰጣል። በ25 °C፣ የሲትሪክ አሲድ ላይ የተመሰረተ NADES የገጽታ ውጥረት 55.42 mN/m2 ነበር፣ ይህም ከውሃ እና ከግሊሰሮል በእጅጉ ያነሰ ነው። ምስል 4 የሚያሳየው የገጽታ ውጥረት እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን በከፍተኛ ሁኔታ እንደሚቀንስ ነው። ይህ ክስተት በሞለኪውላዊ ኪነቲክ ኃይል መጨመር እና በቀጣይ በመካከለኛ ሞለኪውላር ማራኪ ኃይሎች መቀነስ ሊብራራ ይችላል።
በጥናቱ NADES ውስጥ የታየው የገጽታ ውጥረት መስመራዊ የመቀነስ አዝማሚያ በእኩልታ (2) በሚገባ ሊገለጽ ይችላል፣ ይህም በ25-60 °C የሙቀት ክልል ውስጥ ያለውን መሰረታዊ የሂሳብ ግንኙነት ያሳያል። በስእል 4 ላይ ያለው ግራፍ የገጽታ ውጥረት አዝማሚያን ከሙቀት ጋር በግልጽ ያሳያል፣ ይህም የ1.4% ፍጹም አማካይ መቶኛ ስህተት (AMPE) ያለው ሲሆን ይህም የተዘገበው የገጽታ ውጥረት እሴቶች ትክክለኛነትን ይለካል። እነዚህ ውጤቶች የNADES ባህሪን እና ሊሆኑ የሚችሉ አፕሊኬሽኖቹን ለመረዳት ጠቃሚ አንድምታዎች አሏቸው።
የተፈጥሮ ጥልቅ የኢውቴክቲክ መሟሟቶች (NADES) የጥግግት ተለዋዋጭነትን መረዳት በብዙ ሳይንሳዊ ጥናቶች ውስጥ አተገባበራቸውን ለማመቻቸት ወሳኝ ነው። በ25°ሴ የሲትሪክ አሲድ ላይ የተመሰረቱ NADES ጥግግት 1.361 ግ/ሴሜ3 ሲሆን ይህም ከወላጅ ግሊሰሮል ጥግግት ከፍ ያለ ነው። ይህ ልዩነት የሃይድሮጂን ቦንድ ተቀባይ (ሲትሪክ አሲድ) ወደ ግሊሰሮል በመጨመር ሊብራራ ይችላል።
እንደ ምሳሌ ሲትሬት ላይ የተመሠረተ NADES ን ስንወስድ፣ ጥግግቱ በ60°ሴ ወደ 1.19 ግ/ሴሜ3 ይቀንሳል። በማሞቅ ጊዜ የኪነቲክ ኃይል መጨመር የNADES ሞለኪውሎች እንዲበተኑ ያደርጋል፣ ይህም ከፍተኛ መጠን እንዲይዙ ስለሚያደርግ የጥግግት መቀነስ ያስከትላል። የሚታየው የጥግግት መቀነስ ከሙቀት መጨመር ጋር የተወሰነ መስመራዊ ትስስር ያሳያል፣ ይህም በቀመር (3) በትክክል ሊገለጽ ይችላል። ምስል 5 እነዚህን የNADES ጥግግት ለውጥ ባህሪያትን በግራፊክ በ1.12% ፍጹም አማካይ የመቶኛ ስህተት (AMPE) ያቀርባል፣ ይህም የተዘገበው የጥግግት እሴቶች ትክክለኛነትን በቁጥር መለኪያ ይሰጣል።
ቬስኮሲቲ በተለያዩ የፈሳሽ ንብርብሮች መካከል የሚንቀሳቀስ ማራኪ ኃይል ሲሆን በተለያዩ አፕሊኬሽኖች ውስጥ የተፈጥሮ ጥልቅ የኢውቴክቲክ ሟሟቶች (NADES) ተግባራዊነትን በመረዳት ረገድ ቁልፍ ሚና ይጫወታል። በ25°ሴ፣ የNADES ቬስኮሲቲ 951 cP ሲሆን ይህም ከግሊሰሮል ከፍ ያለ ነው።
የሙቀት መጠኑ እየጨመረ በሄደ ቁጥር የሚታየው የviscosity መጠን መቀነስ በዋናነት የሚገለጸው በመካከለኛ ሞለኪውላር ማራኪ ኃይሎች መዳከም ነው። ይህ ክስተት የፈሳሹን viscosity መቀነስ ያስከትላል፣ ይህም በምስል 6 ላይ በግልጽ የታየ እና በእኩልታ (4) የሚለካ አዝማሚያ ነው። በተለይም በ60°ሴ፣ viscosity ወደ 898 cP ሲወርድ አጠቃላይ አማካይ መቶኛ ስህተት (AMPE) 1.4% ነው። በNADES ውስጥ ያለውን viscosity እና የሙቀት ጥገኛነት ዝርዝር ግንዛቤ ለተግባራዊ አተገባበሩ ትልቅ ጠቀሜታ አለው።
የመፍትሄው ፒኤች፣ በሃይድሮጂን አዮን ክምችት አሉታዊ ሎጋሪዝም የሚለካው፣ በተለይም እንደ ዲኤንኤ ውህደት ባሉ የፒኤች ስሜታዊ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ወሳኝ ነው፣ ስለዚህ የNADES ፒኤች ከመጠቀምዎ በፊት በጥንቃቄ ማጥናት አለበት። እንደ ምሳሌ ሲትሪክ አሲድ ላይ የተመሠረተ NADESን ስንወስድ፣ 1.91 የሆነ ግልጽ የሆነ አሲዳማ ፒኤች ሊታይ ይችላል፣ ይህም በአንጻራዊነት ገለልተኛ ከሆነው የግሊሰሮል ፒኤች ጋር በእጅጉ ይቃረናል።
የሚገርመው ነገር፣ የተፈጥሮ ሲትሪክ አሲድ ዴሃይድሮጂኔዝ የሚሟሟ ሶልቬት (NADES) ፒኤች የሙቀት መጠኑ እየጨመረ ሲሄድ መስመራዊ ያልሆነ የመቀነስ አዝማሚያ አሳይቷል። ይህ ክስተት በመፍትሔው ውስጥ ያለውን የH+ ሚዛን የሚያደናቅፉ የሞለኪውላዊ ንዝረቶች መጨመር ምክንያት ሲሆን ይህም የ[H]+ አየኖች መፈጠርን እና በተራው ደግሞ የpH እሴት ለውጥን ያስከትላል። የሲትሪክ አሲድ ተፈጥሯዊ ፒኤች ከ3 እስከ 5 ቢለያይም፣ በግሊሰሮል ውስጥ ያለው አሲዳማ ሃይድሮጂን መኖር ፒኤችን ወደ 1.91 ዝቅ ያደርገዋል።
በ25-60 °C የሙቀት ክልል ውስጥ የሲትሬት-ተኮር NADES የፒኤች ባህሪ በእኩልታ (5) በአግባቡ ሊወከል ይችላል፣ ይህም ለታየው የፒኤች አዝማሚያ የሂሳብ አገላለጽ ይሰጣል። ምስል 7 ይህንን አስደሳች ግንኙነት በግራፊክ ያሳያል፣ የሙቀት መጠን በ NADES ፒኤች ላይ ያለውን ተጽእኖ ያሳያል፣ ይህም ለ AMPE 1.4% እንደሆነ ተዘግቧል።
የተፈጥሮ ሲትሪክ አሲድ ጥልቅ ዩቱቲክ ሶልቬንት (NADES) ቴርሞግራቪሜትሪክ ትንተና (TGA) ከክፍል ሙቀት እስከ 500 °C ባለው የሙቀት ክልል ውስጥ በስርዓት ተካሂዷል። ከምስል 8a እና b እንደሚታየው፣ እስከ 100 °C የሚደርስ የመጀመሪያው የጅምላ ኪሳራ በዋናነት የተወሰደው ውሃ እና ከሲትሪክ አሲድ እና ከንፁህ ግሊሰሮል ጋር የተያያዘው የውሃ ውሃ ምክንያት ነው። እስከ 180 °C ድረስ 88% የሚደርስ ጉልህ የሆነ የጅምላ ማቆየት ታይቷል፣ ይህም በዋናነት የሲትሪክ አሲድ ወደ አኮኒቲክ አሲድ በመበታተን እና በቀጣይ ማሞቂያ ወቅት ሜቲልማሊክ አንሃይድሬድ (III) በመፈጠሩ ምክንያት ነው (ምስል 8 ለ)። ከ180 °C በላይ፣ በምስል 8b37 እንደሚታየው በግሊሰሮል ውስጥ የአክሮሊን (አክሬልዴይድ) ግልጽ የሆነ ገጽታም ሊታይ ይችላል።
የግሊሰሮል ቴርሞግራቪሜትሪክ ትንተና (TGA) ባለ ሁለት ደረጃ የጅምላ ኪሳራ ሂደትን አሳይቷል። የመጀመሪያው ደረጃ (ከ180 እስከ 220 °C) የአክሮሊን መፈጠርን ያካትታል፣ ከዚያም ከ230 እስከ 300 °C ባለው ከፍተኛ ሙቀት ከፍተኛ የጅምላ ኪሳራ ይከተላል (ምስል 8a)። የሙቀት መጠኑ እየጨመረ ሲሄድ አሴታልዴይድ፣ ካርቦን ዳይኦክሳይድ፣ ሚቴን እና ሃይድሮጂን በቅደም ተከተል ይፈጠራሉ። በተለይም፣ ከክብደቱ ውስጥ 28% ብቻ በ300 °C ተይዟል፣ ይህም የNADES 8(a)38,39 ውስጣዊ ባህሪያት ጉድለት ሊኖራቸው እንደሚችል ይጠቁማል።
ስለ አዳዲስ የኬሚካል ትስስር ምስረታ መረጃ ለማግኘት፣ አዲስ የተዘጋጁ የተፈጥሮ ጥልቅ የኢውቴክቲክ ሟሟቶች (NADES) እገዳዎች በፉሪየር ትራንስፎርም ኢንፍራሬድ ስፔክትሮስኮፒ (FTIR) ተተነተኑ። ትንታኔው የተከናወነው የNADES እገዳ ስፔክትረምን ከንፁህ ሲትሪክ አሲድ (CA) እና ግሊሰሮል (Gly) ስፔክትራ ጋር በማነፃፀር ነው። የCA ስፔክትረም በ1752 1/ሴሜ እና 1673 1/ሴሜ ግልጽ የሆኑ ጫፎችን አሳይቷል፣ እነዚህም የC=O ትስስርን የመለጠጥ ንዝረቶችን የሚወክሉ እና የCA ባህሪያት ናቸው። በተጨማሪም፣ በምስል 9 ላይ እንደሚታየው በ1360 1/ሴሜ ላይ ባለው የOH መታጠፍ ንዝረት ላይ ጉልህ ለውጥ በጣት አሻራ ክልል ውስጥ ታይቷል።
በተመሳሳይ፣ ግሊሰሮል በሚፈጠርበት ጊዜ፣ የOH የመለጠጥ እና የማጠፍ ንዝረቶች ፈረቃዎች በቅደም ተከተል በ3291 1/ሴሜ እና 1414 1/ሴሜ የሞገድ ቁጥሮች ተገኝተዋል። አሁን፣ እንደተዘጋጀው NADES ስፔክትረም በመተንተን፣ በስፔክትረም ውስጥ ጉልህ የሆነ ለውጥ ተገኝቷል። በስእል 7 ላይ እንደሚታየው፣ የC=O ቦንድ የመለጠጥ ንዝረት ከ1752 1/ሴሜ ወደ 1720 1/ሴሜ ተሸጋግሯል እና የግሊሰሮል -OH ቦንድ የታጠፈ ንዝረት ከ1414 1/ሴሜ ወደ 1359 1/ሴሜ ተሸጋግሯል። እነዚህ የሞገድ ቁጥሮች ለውጦች በNADES መዋቅር ውስጥ አዳዲስ የኬሚካል ቦንዶች መፈጠርን የሚያመለክት የኤሌክትሮኔጋቲቪቲ ለውጥን ያመለክታሉ።