Utafiti huu umechunguza ukapsulishaji wa nanoskopiki wa ethylene glycol distearate ndani ya ganda la silika, nyenzo ambayo inaweza kuhifadhi joto wakati wa kuyeyuka na ukristalishaji na kisha kuliachilia tena, pamoja na kuongeza chembe zilizopatikana kwenye filamu zinazotegemea mpira asilia kama kijazaji cha kudhibiti joto. Ethylene glycol distearate, kwa kifupi EGDS, ni diester inayotokana na asidi steariki. Watafiti walilenga kuzungushia kiini cha EGDS kwa ganda la SiO₂ ili kupunguza uvujaji unaoweza kutokea wakati wa kuwa kimiminika na kuongeza uwezekano wa chembe hizo kutumika ndani ya polima.

Nanokapsuli hazikutengenezwa kwa emulsion ya maji-ndani-ya-mafuta, bali kwa kuongeza sol ya silika iliyotayarishwa awali kwenye emulsion ya mafuta/maji ambamo awamu ya mafuta imetawanyika ndani ya maji. Uwiano wa ujazo kati ya ethanol na tetraethyl orthosilicate ulibadilishwa kuwa 6:1, 7,5:1 na 10,5:1. Hali ya 10,5:1, yenye kiwango cha juu zaidi cha ethanol, ilitoa kwenye picha za TEM za utafiti chembe zilizotawanyika vizuri zaidi zenye kipenyo cha wastani cha takriban 5 nm. Nanokapsuli katika hali hiyo hiyo zilionyesha ufanisi wa ukapsulishaji wa %82,80 na uwiano wa ukapsulishaji wa %82,41.

Kulingana na Jedwali 3, joto la kuyeyuka la EGDS safi ni 67,28 °C na enthalpi ya kuyeyuka ni 130,56 J/g. Kwa nanokapsuli za EGDS@SiO₂ zilizotayarishwa katika hali ya 10,5:1, joto la kuyeyuka lilipimwa kuwa 66,17 °C, enthalpi ya kuyeyuka 107,6 J/g, joto la ukristalishaji 54,6 °C na enthalpi ya ukristalishaji 111,56 J/g. Kinyume chake, katika muhtasari na sehemu ya hitimisho, enthalpi ya kuyeyuka ya nanokapsuli iliripotiwa kuwa 145,11 J/g. Chanzo hakielezi kama tofauti kati ya thamani hizi mbili inatokana na vifaa tofauti, mizunguko tofauti au mbinu tofauti za kukokotoa.

Nanokapsuli ziliongezwa kwenye lateksi ya mpira asilia iliyovulkanishwa awali kwa salfa na filamu za kompoziti zenye unene wa takriban 0,8 mm zikatayarishwa. Filamu yenye %5 EGDS@SiO₂ kwa uzito, ilipopashwa joto kutoka 40 °C hadi 85 °C, ilipata joto polepole zaidi kuliko mpira asilia safi na filamu za udhibiti zenye silika pekee. Wakati wa kupozwa, ilidumisha joto lake kwa muda mrefu zaidi. Tabia hii ilihusishwa na EGDS ndani ya kapsuli kuhifadhi nishati wakati wa kupashwa joto na kuachilia joto fiche lililohifadhiwa wakati wa kupozwa.

Nguvu ya utafiti ni kubadilisha nyenzo ya mabadiliko ya awamu inayohusishwa na vyanzo vinavyoweza kurejeshwa kuwa kompoziti inayofanya kazi ndani ya matriksi ya mpira asilia, na kulinganisha mpira safi, udhibiti wa silika na viwango tofauti vya nanokapsuli. Hata hivyo, udhibiti wa joto umeonyeshwa tu katika sampuli za filamu nyembamba, majaribio ya muda mfupi ya maabara na idadi ndogo ya mizunguko. Uimara wa kimitambo, unyumbufu, uwezo wa kuoshwa, tabia ya uchakavu, uvujaji wa kapsuli, utoaji wa chembe, kuzeeka kwa muda mrefu au utendaji wa kompoziti katika mazingira halisi ya nguo na vifungashio haukupimwa.

Tathmini kwa mtazamo wa Uturuki: Uturuki si mzalishaji wa mpira asilia na inaweza kutegemea vyanzo vya nje kwa malighafi ya mpira asilia; hata hivyo, kwa upande wa miundombinu ya nguo, nguo za kiufundi, vifungashio na uchakataji wa elastoma, zipo nyanja ambazo mbinu hii inaweza kuchunguzwa kwa utafiti na maendeleo wa ndani. Kwa matumizi katika mavazi ya kinga, vifungashio vinavyodhibitiwa joto au vipengele vya ujenzi, mwelekeo wa filamu ya maabara kupata joto na kupoa polepole pekee hautoshi. Katika urekebishaji utakaofanywa Uturuki, hali za hewa za eneo, michakato ya uzalishaji wa nguo, tabia ya moto, mgusano na binadamu, ustahimilivu wa kuoshwa, sifa za kimitambo, gharama ya uzalishaji wa mfululizo na usalama wa nanonyenzo lazima zithibitishwe kando.

Nyenzo ya mabadiliko ya awamu ni nini na hudhibiti joto vipi?

Nyenzo ya mabadiliko ya awamu ni nyenzo inayohifadhi na kuachilia kiasi kikubwa cha joto fiche inapobadilika kutoka hali ngumu kwenda hali ya kimiminika au kutoka kimiminika kwenda hali ngumu ndani ya kiwango fulani cha joto. Nyenzo ngumu inapoyeyuka huchukua nishati kutoka mazingira yake. Badala ya nishati hii kubadilika moja kwa moja kuwa ongezeko la haraka la joto, hutumika kuvuruga mpangilio wa molekuli. Nyenzo inapokristalika tena, nishati iliyohifadhiwa hurudishwa kwenye mazingira.

Kwa hiyo, nyenzo ya mabadiliko ya awamu inaweza kupunguza kasi ya mabadiliko ya joto katika mfumo ilimounganishwa hata kama haiwezi kusimamisha kabisa mabadiliko hayo. Filamu ya mpira asilia katika utafiti ilipopashwa joto, kiini cha EGDS kilihifadhi nishati kilipokaribia kuyeyuka, na kilipopozwa kiliachilia nishati wakati wa ukristalishaji.

Uwezo wa kuhifadhi nishati wa nyenzo ya mabadiliko ya awamu huonyeshwa kwa enthalpi ya kuyeyuka:

\[ Q = m \times \Delta H_m \]

Hapa Q inawakilisha joto fiche lililohifadhiwa, m ni wingi wa nyenzo ya mabadiliko ya awamu, na ΔH_m ni enthalpi ya kuyeyuka kwa kila kitengo cha wingi. Enthalpi ya juu ya kuyeyuka inaonyesha kwamba nishati zaidi inaweza kuhifadhiwa katika wingi uleule. Hata hivyo, katika kompoziti halisi, athari ya jumla ya joto hudhibitiwa na kiasi cha PCM hai ndani ya kapsuli na asilimia ya kapsuli zilizoongezwa kwenye kompoziti.

Kwa nini EGDS ilichaguliwa kama nyenzo ya mabadiliko ya awamu?

EGDS ni diester inayoundwa na asidi steariki na ethylene glycol. Utafiti unaeleza kwamba derivativi za asidi steariki zinaweza kuwa mbadala wa nyenzo za mabadiliko ya awamu zinazotegemea parafini kwa sababu zinaweza kuhusishwa na vyanzo vinavyoweza kurejeshwa kama mafuta ya mimea au mafuta ya wanyama.

Sifa muhimu za EGDS kwa utafiti huu ni hizi:

• Kubadilisha awamu katika kiwango cha takriban 60–70 °C,
• Uwezo mkubwa wa kuhifadhi joto fiche,
• Kuwa na muundo wa kikaboni usio na ulikaji,
• Kuwa derivativi ya asidi steariki,
• Uwezekano wa kutathminiwa kwa matumizi ya kudhibiti joto kama elastoma na nguo.

Hata hivyo, methyl stearate iliyotumiwa katika utafiti ilinunuliwa kama kemikali ya kibiashara ya “daraja la vipodozi”. Chanzo cha biomasi ambacho methyl stearate ilitengenezwa kutoka kwake, maudhui yake yaliyothibitishwa kuwa yanayoweza kurejeshwa au mlolongo wa ugavi havikuelezwa. Kwa hiyo, sifa ya “inayotokana na biomasi” katika kichwa inategemea asili inayowezekana ya kibayolojia ya kemikali hiyo na mpira asilia; hakuna ufuatiliaji wa moja kwa moja wa biomasi wala uchambuzi wa mzunguko wa maisha uliowasilishwa.

Kwa nini EGDS safi haikuongezwa moja kwa moja kwenye mpira?

Nyenzo za kikaboni za mabadiliko ya awamu huwa kimiminika wakati wa kuyeyuka. PCM iliyokuwa kimiminika inaweza kuvuja nje ya muundo wa polima, kuchafua nyenzo inayozunguka au kupunguza utendaji wa kompoziti katika mizunguko inayojirudia. Zaidi ya hayo, eneo dogo la uso na upitishaji mdogo wa joto vinaweza kuzuia ubadilishanaji wa joto.

Ganda la silika lilitumika kwa kazi tatu:

• Kuweka EGDS iliyoyeyuka ndani ya chembe,
• Kugawa PCM kuwa chembe za nanoskopiki na kuongeza eneo la uso,
• Kuunda uso wa nje ulio thabiti kwa joto na kemikali.

Utafiti haukufanya jaribio la moja kwa moja la uvujaji. Uundaji wa kapsuli uliungwa mkono na tafsiri ya pamoja ya matokeo ya TEM, FTIR, TGA na DSC. Uchambuzi huu unaonyesha uwepo wa vipengele vya ganda na kiini; hata hivyo, hauwezi peke yake kuthibitisha kwamba hakutakuwa na uvujaji chini ya shinikizo la kimitambo, katika matumizi ya muda mrefu au wakati wa kuosha.

Kwa nini mpira asilia ulitumika kama matriksi ya kuunga mkono?

Lateksi ya mpira asilia iliyovulkanishwa awali kwa salfa ilichaguliwa kwa sababu ni matriksi ya polima inayoweza kurejeshwa na inaweza kuunda filamu nyumbufu. Mpira asilia pekee hauna kazi ya kuhifadhi nishati inayodhibitiwa na joto. Watafiti walilenga kutawanya nanokapsuli za mabadiliko ya awamu ndani ya mpira ili kutengeneza kompoziti inayohifadhi unyumbufu wake na inaweza kupunguza kasi ya mabadiliko ya joto.

Matriksi iliyotumiwa katika utafiti iliitwa SPNR. Kifupi hiki kinamaanisha “sulfur prevulcanized natural rubber”, yaani mpira asilia uliovulkanishwa awali kwa salfa. Uvulkanishaji wa awali huunda mapema viungo vya msalaba kati ya minyororo ya mpira ndani ya lateksi, na hivyo kuwezesha kupatikana kwa filamu yenye uimara baada ya kukausha.

EGDS ilisanishwaje?

EGDS ilitayarishwa kwa mmenyuko wa transesterification unaochochewa na besi kati ya methyl stearate na ethylene glycol. Katika jaribio:

• 54,8 g ya methyl stearate ilipashwa joto hadi 120 °C.
• 0,27 g ya potassium hydroxide iliongezwa kwenye methyl stearate iliyoyeyuka.
• Baada ya mchanganyiko sawia kuundwa, 9,13 g ya ethylene glycol iliongezwa tone kwa tone.
• Mchanganyiko ulikorogwa kwa saa mbili.
• Nta ya rangi ya njano hafifu ilipatikana katika joto la kawaida.
• Bidhaa iliyeyushwa katika ethanol moto na kupozwa kwa maji baridi ili kuifanya ichujuke kama mashapo.
• Uchujaji wa utupu na utakaso ulirudiwa mara mbili.
• Bidhaa iliyosafishwa ilikaushwa katika 50 °C.

Matokeo ya FTIR na ¹H-NMR katika ukurasa wa tisa wa utafiti yalitathmini muundo wa kemikali wa EGDS iliyosanishwa. Katika FTIR, bendi za kuvutika za C–H karibu na 2917 na 2850 cm⁻¹, bendi za kupinda karibu na 1460 na 1387 cm⁻¹, C–O karibu na 1195 cm⁻¹ na bendi ya kuvutika ya C=O karibu na 1736 cm⁻¹ ziliripotiwa.

Katika spektra ya ¹H-NMR, kutokuonekana kwa ishara ya takriban 3,7 ppm ya methyl stearate ya kuanzia katika bidhaa iliyosafishwa kulitafsiriwa kuwa nyenzo ya kuanzia haikubaki kwa kiasi kikubwa katika bidhaa. Hata hivyo, utafiti haukutoa mavuno ya usanisi, asilimia ya usafi wa bidhaa wala mizania ya wingi.

Nanokapsuli za EGDS@SiO₂ zilitayarishwaje?

Utengenezaji wa nanokapsuli ulifanywa kwa mbinu ya uemulishaji wa sol–gel. Mchakato ulikuwa na sehemu kuu mbili: kutayarisha emulsion ya EGDS na kuunda sol ya silika juu ya emulsion hiyo.

Katika hatua ya emulsion:

• 0,1 g ya sodium dodecyl sulfate iliyeyushwa katika 50 mL ya maji yaliyodeionishwa.
• Myeyusho ulihifadhiwa katika 90 °C kwa 30 dakika.
• EGDS iliongezwa kwenye myeyusho wa surfactant.
• Mchanganyiko ulikorogwa katika 1000 rpm kwa saa mbili.

Katika sehemu ya majaribio, wingi wa EGDS ulioongezwa kwenye emulsion haujaelezwa wazi. Upungufu huu unafanya iwe vigumu kurudia kwa kujitegemea utengenezaji wa kapsuli na kukokotoa uwiano wa ulishaji wa kiini/ganda.

Wakati wa kutayarisha sol ya silika:

• 5 mL TEOS,
• 7 mL ammonium hydroxide,
• 13,5 mL maji yaliyodeionishwa,
• 30, 37,5 au 52,5 mL ethanol

ziliunganishwa na kukorogwa katika 500 rpm kwa 30 dakika. Sol ya silika iliyotayarishwa iliongezwa tone kwa tone kwenye emulsion ya EGDS, na mchanganyiko ulihifadhiwa katika 500 rpm kwa saa nne. Bidhaa zilitenganishwa kwa centrifuge katika 10.000 rpm, zikaoshwa mara tatu kwa ethyl acetate na kukaushwa katika oveni ya hewa moto.

Kwa nini uwiano wa ethanol/TEOS ni muhimu?

TEOS ni kitangulizi cha ganda la silika. Katika mazingira ya maji na kichocheo cha besi, hupitia athari za hydrolysis na condensation na kuunda mtandao wa Si–O–Si. Kiasi cha ethanol kinaweza kuathiri kuyeyuka kwa TEOS, kasi ya hydrolysis, ukubwa wa matone ya EGDS na uundaji wa chembe huru za silika.

Hali zilizotumiwa katika utafiti ni hizi:

Skimu 1 katika ukurasa wa kumi wa utafiti inaonyesha kuhamishwa kwa sol ya silika kwenda kwenye emulsion ya EGDS kwa pampu ya peristaltiki na kuundwa kwa chembe za EGDS@SiO₂ baada ya mchakato wa saa nne katika 90 °C. Katika picha za TEM za ukurasa huo huo, kuna mkusanyiko mkubwa katika viwango vya chini vya ethanol, ilhali katika uwiano wa 10,5:1 zinaonekana chembe ndogo zaidi na zilizotawanyika vizuri zaidi.

Ukubwa wa chembe ulibadilikaje?

Iliripotiwa kwamba ukubwa wa chembe ulipungua kadiri kiasi cha ethanol kilivyoongezeka. Maandishi yanaonyesha upungufu kuelekea takriban 15, 13 na 5 nm kwa hali za 6:1, 7,5:1 na 10,5:1. Hata hivyo, katika aya hiyo hiyo, thamani nne za ukubwa zimetolewa kwa hali tatu za usanisi: 15 ± 3, 13 ± 1, 5 ± 1 na 5 ± 1 nm. Kwa hiyo, ulinganishaji kamili wa thamani hizi hauwezi kuthibitishwa kutoka kwenye chanzo.

Grafu katika Kielelezo 2d inaonyesha kwamba kadiri uwiano wa ethanol/TEOS unavyoongezeka kutoka takriban 6 hadi 10,5, ukubwa wa wastani wa chembe hupungua kutoka takriban 15 nm hadi takriban 5 nm. Watafiti walichagua uwiano wa 10,5:1 kwa majaribio yaliyofuata kwa sababu ya ukubwa mdogo wa chembe na mofolojia iliyoainishwa vizuri zaidi.

FTIR iliunga mkono vipi uundaji wa nanokapsuli?

Katika spektra ya FTIR ya nanokapsuli za EGDS@SiO₂, bendi bainifu za EGDS na silika zilionekana:

• 2917 na 2850 cm⁻¹: kuvutika kwa C–H ya hydrocarbon,
• 1736 cm⁻¹: kuvutika kwa C=O ya ester,
• 1460 na 1387 cm⁻¹: mitetemo ya kupinda ya C–H,
• 1050 na 790 cm⁻¹: mitetemo ya Si–O–Si.

Kutokuonekana kwa kilele cha ziada kinachoashiria kifungo kipya cha kemikali kulitafsiriwa kuwa hakuna mmenyuko mpya wa kemikali uliotokea kati ya kiini cha EGDS na ganda la silika. Matokeo haya yanaunga mkono kwamba EGDS ilihifadhiwa kimwili ndani ya ganda la silika badala ya kubadilishwa kikemikali.

Matokeo ya TGA yalionyesha nini kuhusu muundo wa kapsuli?

Katika uchambuzi wa thermogravimetric, sampuli zilipashwa joto katika anga ya nitrojeni kutoka 30 °C hadi 600 °C kwa kasi ya 10 °C kwa dakika. Utafiti ulilinganisha wingi wa isokaboni uliobaki katika 400 °C:

Kiasi kikubwa cha mabaki katika sampuli za 6:1 na 7,5:1 kilihusishwa na muundo mnene sana wa silika, ukapsulishaji usiokamilika au chembe huru za SiO₂. Mabaki madogo zaidi ya isokaboni katika sampuli ya 10,5:1 yalitafsiriwa kuwa ganda jembamba zaidi la silika na uwiano mkubwa zaidi wa kiini cha kikaboni.

Hata hivyo, mabaki madogo ya isokaboni peke yake si ushahidi wa ukapsulishaji “wenye ufanisi zaidi”. Hakuna jaribio huru la uchimbaji au uvujaji linaloonyesha kama EGDS huru ilitenganishwa na kapsuli. Tathmini ya utafiti inategemea tafsiri ya pamoja ya matokeo ya TGA, TEM na DSC.

Ufanisi wa ukapsulishaji na uwiano wa ukapsulishaji vilikokotolewaje?

Ufanisi wa ukapsulishaji ulikokotolewa kwa kulinganisha enthalpi za kuyeyuka na ukristalishaji za nanokapsuli na thamani husika za EGDS safi:

\[ E(\%) = \frac{\Delta H_{m,\mathrm{nanokapsül}}+\Delta H_{c,\mathrm{nanokapsül}}} {\Delta H_{m,\mathrm{EGDS}}+\Delta H_{c,\mathrm{EGDS}}} \times 100 \]

Kwa kutumia thamani za Jedwali 3 la utafiti:

\[ E = \frac{107{,}6+111{,}56} {130{,}56+134{,}11} \times 100 \approx 82{,}80\% \]

Uwiano wa ukapsulishaji ulitolewa kama uwiano wa enthalpi ya kuyeyuka ya nanokapsuli kwa enthalpi ya kuyeyuka ya EGDS safi:

\[ R(\%) = \frac{\Delta H_{m,\mathrm{nanokapsül}}} {\Delta H_{m,\mathrm{EGDS}}} \times 100 \]

\[ R = \frac{107{,}6} {130{,}56} \times 100 \approx 82{,}41\% \]

Mahesabu haya yanaendana na Jedwali 3. Hata hivyo, enthalpi ya kuyeyuka ya 145,11 J/g iliyotolewa katika muhtasari na hitimisho ikitumika, uwiano huu hauwezi kupatikana. Kwa hiyo, chanzo kina angalau thamani mbili tofauti za enthalpi na hakielezi zinahusiana na hali gani za kipimo.

Vipimo vya DSC vilionyesha mabadiliko gani ya awamu?

Sifa za joto zilizopimwa za EGDS safi na nanokapsuli ya 10,5:1 ni kama ifuatavyo:

Joto la kuyeyuka la nanokapsuli ni takriban 1,11 °C chini kuliko la EGDS safi, huku joto la ukristalishaji likiwa takriban 1,89 °C juu zaidi. Utafiti unahusisha mabadiliko haya na athari ya kuwekewa mipaka katika chembe ndogo, mwingiliano wa kiini-ganda na athari ya kapilari.

Katika sampuli za 6:1 na 7,5:1, vilele dhahiri vya kuyeyuka na ukristalishaji vinavyohusishwa na EGDS havikuonekana. Watafiti walihusisha hali hii na ukapsulishaji usiokamilika na kiwango kikubwa cha silika huru. Hata hivyo, sababu ya maudhui ya kikaboni katika sampuli hizi kutotoa kabisa mpito wa awamu unaoweza kupimwa haikuchunguzwa kwa kina.

Nini kilitokea baada ya mizunguko ishirini ya joto?

Kielelezo 5 katika ukurasa wa kumi na nne wa utafiti kinalinganisha mzunguko wa kwanza na wa ishirini wa kupasha-kupooza wa nanokapsuli ya 10,5:1. Kupishana kwa kiasi kikubwa kwa mikunjo kunaonyesha kwamba tabia ya kuyeyuka na ukristalishaji ilihifadhiwa katika mizunguko 20.

Ugunduzi huu unaunga mkono uthabiti wa muda mfupi katika mizunguko ya joto. Hata hivyo, mizunguko 20 ni jaribio lenye kikomo kwa matumizi ya muda mrefu kama mavazi ya kinga, vifungashio au nyenzo za ujenzi. Mamia au maelfu ya mizunguko, mizunguko ya joto inayofanyika sambamba na mgeuko wa kimitambo na kuzeeka kwa muda mrefu hayakufanywa.

XRD inayotegemea joto ilionyesha nini?

Vipimo vya XRD vilifanywa wakati nanokapsuli zilipopashwa joto kutoka 30 °C hadi 90 °C na kisha kupozwa hadi 35 °C. Vilele vyenye ncha kali karibu na 20,8°, 21,4° na 23,8° 2θ katika joto la kawaida vilihusishwa na kiini cha EGDS chenye fuwele. Ganda la silika lililoundwa kwa mbinu ya sol–gel lilielezwa kuwa amorfasi.

• Kati ya 30–60 °C, vilele vya fuwele vya EGDS vilihifadhiwa kwa kiasi kikubwa.
• Katika 75 °C, nguvu ya vilele ilipungua na bendi pana ikaanza kuundwa.
• Katika 90 °C, vilele vyenye ncha kali vilitoweka na halo pana inayoonyesha kuwa EGDS ilikuwa imeyeyuka ikatokea.
• Wakati wa kupozwa, kuonekana tena kwa vilele vyenye ncha kali kulionyesha kuwa EGDS ilikristalika tena.

Uchunguzi huu unaunga mkono kwamba mabadiliko ya awamu yanaweza kurejea. Hata hivyo, katika sehemu ya kupozwa, chanzo kinaita vilele vilivyorudi “vilele bainifu vya SiO₂”. Kwa kuzingatia kwamba ganda la silika limeelezwa kuwa amorfasi katika aya hiyo hiyo na vilele vyenye ncha kali vilihusishwa awali na EGDS, kauli hii ni kutofautiana kwa majina ndani ya chanzo.

Filamu za kompoziti za mpira asilia zilitayarishwaje?

Filamu safi ya SPNR ilitayarishwa kwa kumimina lateksi ya mpira asilia iliyovulkanishwa awali na kuchujwa kwenye sahani ya Petri na kuikausha katika 60 °C kwa 24 saa. Katika kompoziti, nanokapsuli za EGDS@SiO₂ ziliongezwa kwenye lateksi, zilikorogwa kwa 30 dakika, zikamiminwa na kukaushwa katika hali hizo hizo.

Katika sehemu ya mbinu, viwango vya nanokapsuli vilitolewa kuwa %0,1, %0,5, %1 na %5 kwa uzito. Katika sehemu ya matokeo, ilielezwa kwamba sampuli ya %10 pia ilitayarishwa, lakini ilipinda juu ya sahani ya kupashia joto na kuondoka kwenye uso, hivyo haikuweza kupimwa.

Unene wa filamu umetolewa kuwa takriban 0,8 mm katika maelezo ya vielelezo. Kipenyo cha sahani ya Petri kimeandikwa kuwa 0,8 cm katika sehemu ya mbinu. Thamani hii inalingana na eneo dogo sana la kumimina na haijathibitishwa kwa kipimo kingine ndani ya chanzo.

Jaribio la udhibiti wa joto lilifanywaje?

Filamu zilipashwa joto juu ya sahani ya kioo kutoka 40 °C hadi 85 °C. Joto la uso lilirekodiwa kwa kamera ya joto ya FLIR E4. Baada ya filamu kufikia 85 °C, zilihamishwa kwenda kwenye sahani ya pili yenye joto iliyohifadhiwa katika 40 °C na tabia ya kupoa ikafuatiliwa.

Imeelezwa kwamba vipimo vilirudiwa mara tatu kwa kila kundi la sampuli. Licha ya hilo, grafu hazionyeshi mkengeuko sanifu, muda wa kujiamini wala mikunjo tofauti ya marudio. Pia hakuna jaribio la umuhimu wa kitakwimu kati ya makundi lililowasilishwa.

Mbinu inaeleza kwamba rekodi za kupasha na kupooza zilidumu dakika tano kila moja. Hata hivyo, mhimili wa muda katika grafu kuu na za nyongeza ni takriban 0–150 sekunde. Haijaelezwa kwa nini sehemu iliyobaki ya rekodi ya dakika tano haijaonyeshwa.

Filamu yenye %5 EGDS@SiO₂ ilifanya vipi?

SPNR safi na filamu ya udhibiti yenye %5 SiO₂ safi kwa uzito zilionyesha mikunjo ya kupasha na kupooza iliyokaribiana. Ugunduzi huu unaunga mkono kwamba ucheleweshaji wa joto ulioonekana haukutokana tu na kuongeza chembe za silika.

Filamu yenye %5 EGDS@SiO₂ kwa uzito:

• Ilionyesha ongezeko la joto polepole zaidi wakati wa kupashwa.
• Ilifikia joto la kilele la chini kuliko filamu nyingine.
• Kupungua kwa joto kulichelewa wakati wa kupozwa.
• Ilionyesha kwa wakati mmoja tabia ya kuhifadhi joto na kulirudisha.

Katika Kielelezo cha Nyongeza S2, mikunjo ya filamu zenye %0,5 na %1 nanokapsuli iko karibu zaidi na SPNR safi na udhibiti wa silika. Matokeo haya yanaonyesha kwamba, kwa unene wa filamu na hali za majaribio ya utafiti, viwango vya chini vya kijazaji havikutosha kutoa athari ya udhibiti wa joto inayoweza kupimwa.

Filamu yenye mzigo wa %10 haikutathminiwa kwa sababu ilipinda na kujitenga na uso wa jaribio. Hali hii inaonyesha kwamba kuongeza PCM zaidi hakutengenezi moja kwa moja kompoziti bora; mzigo wa chembe unaweza kuvuruga umbo la filamu, uthabiti wa vipimo au mwingiliano wa mpira-chembe. Hata hivyo, utafiti haukuchunguza utaratibu wa kupinda huku.

Vielelezo vya utafiti vinaunga mkono matokeo gani?

• Ukurasa 9, Kielelezo 1: Spektra za FTIR na ¹H-NMR zinaunga mkono usanisi wa EGDS.
• Ukurasa 10, Skimu 1: Inaonyesha utengenezaji wa nanokapsuli kwa kuongeza sol ya silika kwenye emulsion ya EGDS.
• Ukurasa 10, Kielelezo 2: Kinaonyesha kwamba mkusanyiko hupungua na ukubwa wa chembe hushuka hadi takriban 5 nm kadiri uwiano wa ethanol/TEOS unavyoongezeka.
• Ukurasa 11, Kielelezo 3: Kinaonyesha kwamba bendi za EGDS na SiO₂ zipo pamoja ndani ya nanokapsuli.
• Ukurasa 13, Kielelezo 4: Kinaonyesha kwamba sampuli ya 10,5:1 pekee ilitoa vilele dhahiri vya kuyeyuka na ukristalishaji.
• Ukurasa 14, Kielelezo 5: Kinaonyesha kwamba mzunguko wa kwanza na wa ishirini wa joto hupishana kwa kiasi kikubwa.
• Ukurasa 16, Kielelezo 6: Kinaonyesha kwamba kiini cha EGDS hupoteza mpangilio wake wa fuwele kinapopashwa joto na kuurudisha kinapopozwa.
• Ukurasa 17, Kielelezo 7: Kinaonyesha kwamba filamu ya mpira yenye %5 EGDS@SiO₂ hupata joto polepole zaidi na hupoa polepole zaidi.
• Ukurasa 24, Kielelezo S1: Kinaonyesha mpangilio wa jaribio la kamera ya joto na ramani za joto katika nyakati tofauti.
• Ukurasa 25, Kielelezo S2: Kinalinganisha viwango vya kijazaji vya %0,5, %1 na %5 katika grafu moja ya kupasha-kupooza.

Nguvu kuu za utafiti ni zipi?

• Umeunganisha kiini cha mabadiliko ya awamu, ganda lisilo la kikaboni na matriksi ya polima inayoweza kurejeshwa katika mfumo mmoja wa nyenzo.
• Umechunguza kwa majaribio ukubwa wa nanokapsuli kwa kubadilisha uwiano wa ethanol/TEOS.
• Umetathmini uundaji wa kapsuli kwa mbinu zinazokamilishana kama TEM, FTIR, TGA, DSC na XRD.
• Umetumia vidhibiti vya filamu ya mpira safi na filamu yenye silika pekee.
• Umefuatilia moja kwa moja tabia ya kupasha na kupooza kwa kamera ya joto.
• Umefananisha viwango tofauti vya nanokapsuli.
• Umeonyesha kwamba mabadiliko ya awamu yalihifadhiwa kwa kiasi kikubwa kati ya mzunguko wa kwanza na wa ishirini.
• Umeunga mkono kwamba athari katika kompoziti haitokani tu na upitishaji wa joto wa silika, bali pia na mabadiliko ya awamu ya EGDS.
• Michango ya waandishi, ufadhili, mgongano wa maslahi, upatikanaji wa data na matumizi ya zana ya uhariri wa lugha yameripotiwa wazi.

Mapungufu makuu ya utafiti ni yapi?

• Utafiti ni preprint ambayo haijapitia uhakiki wa kitaalamu.
• Kiasi cha EGDS kilichotumiwa katika usanisi wa nanokapsuli hakikutolewa katika sehemu ya majaribio.
• Thamani nne za ukubwa wa chembe zimeripotiwa kwa uwiano tatu za usanisi.
• Enthalpi ya kuyeyuka imetolewa kuwa 107,6 J/g katika Jedwali 3 na 145,11 J/g katika muhtasari na hitimisho.
• Mavuno ya utengenezaji wa nanokapsuli na mizania ya wingi hayajaripotiwa.
• Kiasi cha EGDS huru na EGDS iliyokapsulishwa kweli hakikupimwa kwa mbinu huru ya uchimbaji.
• Jaribio la uvujaji halikufanywa.
• Mizunguko 20 tu ya joto ilifanywa.
• Upitishaji wa joto wa kompoziti haukupimwa moja kwa moja.
• Hakuna picha ya sehemu ya SEM au TEM inayoonyesha usambazaji wa nanokapsuli ndani ya kompoziti iliyowasilishwa.
• Nguvu ya mkazo, urefukaji, upasuaji, ugumu na sifa za uchovu hazikupimwa.
• Filamu yenye mzigo wa %10 ilipinda, lakini sababu ya kimuundo ya kupinda haikuchunguzwa.
• Vibao vya makosa vya marudio matatu ya vipimo vya joto havijaonyeshwa.
• Jaribio la umuhimu wa kitakwimu kati ya makundi halikufanywa.
• Ingawa kipimo cha dakika tano kiliripotiwa, grafu zinaonyesha takriban 150 sekunde.
• Kipenyo cha 0,8 cm cha sahani ya Petri kilichotolewa kwa ukubwa wa filamu hakijathibitishwa.
• Ustahimilivu dhidi ya kuoshwa, jasho, unyevunyevu, UV, uchakavu na kupinda kwa kimitambo haukujaribiwa.
• Tabia ya moto na usalama katika joto la juu havikutathminiwa.
• Utoaji wa nanochembe kutoka kwenye filamu au usalama wake wa kibayolojia haukuchunguzwa.
• Kwa matumizi ya vifungashio, majaribio ya mgusano wa chakula na uhamaji wa dutu hayakufanywa.
• Kwa mavazi ya kinga, faraja, upitishaji wa hewa na mgusano na ngozi havikupimwa.
• Chanzo cha biomasi cha malighafi na uwiano wa maudhui yanayoweza kurejeshwa havijaandikwa kwa nyaraka.
• Hakuna uchambuzi wa mzunguko wa maisha, alama ya kaboni, gharama wala kuongeza kiwango cha uzalishaji.

Utafiti unaunga mkono nini?

Utafiti unaunga mkono kwamba EGDS inaweza kutayarishwa kama chembe za nanoskopiki ndani ya ganda la silika na kwamba uwiano wa ethanol/TEOS huathiri ukubwa na mofolojia ya chembe. Kati ya hali zilizochunguzwa, uwiano wa 10,5:1 ulitoa chembe ndogo zaidi na zilizotawanyika vizuri zaidi.

Utafiti pia unaonyesha kwamba filamu ya SPNR yenye unene wa takriban 0,8 mm na %5 EGDS@SiO₂, katika hali zilezile za majaribio, hupata joto polepole zaidi na hupoa polepole zaidi kuliko SPNR safi na udhibiti wa %5 silika.

Kufanana kwa mzunguko wa kwanza na wa ishirini wa DSC kunaunga mkono kwamba nanokapsuli huhifadhi tabia yake ya mabadiliko ya awamu ya muda mfupi na inayojirudia.

Utafiti hauthibitishi nini?

Utafiti hauthibitishi kwamba filamu iliyotengenezwa iko tayari kutumika katika mavazi ya kinga, nguo za kiufundi au vifungashio. Kwa matumizi haya, data za kimitambo, kitoksikolojia, usafi, moto, kuoshwa, uchakavu na matumizi ya muda mrefu zinahitajika.

Haijaonyeshwa kwamba nanokapsuli hazitavuja katika hali yoyote. Majaribio ya moja kwa moja ya uvujaji, kuvunjika kwa kapsuli na uhamaji wa nyenzo hayakufanywa.

Matokeo ya DSC ya mizunguko ishirini hayathibitishi maisha ya huduma ya miaka mingi wala ustahimilivu katika maelfu ya mizunguko ya joto.

Utafiti haujaonyesha kwamba kompoziti itatoa akiba halisi ya nishati. Matumizi ya nishati, jiometria halisi ya bidhaa, hali za mazingira ya nje na uhamishaji wa joto katika kiwango cha mfumo havikutathminiwa.

Asili ya biomasi katika kichwa haimaanishi moja kwa moja kwamba bidhaa ina kaboni kidogo, inaweza kuoza kibayolojia au ni bora zaidi kimazingira. Athari za kimazingira za uzalishaji wa silika, ethanol, TEOS, ammonium hydroxide, ethyl acetate, nishati ya kukausha na uvulkanishaji hazikukokotolewa.

Umuhimu wake ni upi kwa mtazamo wa zamani, sasa na siku zijazo?

Kwa mtazamo wa zamani: Nyenzo za mabadiliko ya awamu zimefanyiwa utafiti kwa muda mrefu kwa ajili ya majengo, nguo na mifumo ya kuhifadhi nishati ya joto. Parafini zimetumika kwa upana, lakini asili yake ya petroli, upitishaji mdogo wa joto na mwelekeo wa kuvuja wakati wa kuyeyuka vimeongeza utafutaji wa nyenzo mbadala.

Mchango wa sasa: Utafiti umeunganisha EGDS, derivativi ya asidi steariki, na nanoganda la silika na kuiongeza kwa kiwango cha chini kwenye mpira asilia ili kutoa ucheleweshaji wa joto unaoonekana. Pia umeonyesha kwamba ukubwa wa chembe unaweza kudhibitiwa kwa uwiano wa kiyeyushi/kitangulizi.

Kwa mtazamo wa siku zijazo: Thamani halisi ya matumizi ya mbinu inaweza kuamuliwa kwa mafungu thabiti ya uzalishaji, mamia au maelfu ya mizunguko, kipimo cha moja kwa moja cha uvujaji, uimara wa kimitambo, kuoshwa na uchakavu, usalama wa nanonyenzo, uzalishaji wa nguo wa eneo kubwa, gharama na tathmini za mzunguko wa maisha.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Muhtasari wa kiufundi wa mbinu ya majaribio

Matokeo makuu ya kiasi ya nanokapsuli

Matokeo ya joto ya filamu za kompoziti

Tofauti kamili za joto katika nyakati maalum hazijatolewa kwa nambari katika maandishi kutoka kwenye grafu. Kwa hiyo, ni tabia ya kulinganisha ya kupasha na kupooza inayoonyeshwa na mikunjo pekee inayoweza kuwasilishwa. Utafiti hauwezi kutumiwa kuhitimisha bidhaa ya kibiashara itadumisha joto kwa dakika ngapi.

Kutofautiana kwa nambari na uhariri ndani ya chanzo

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Jina kamili asilia la utafiti: Biomass-derived Thermoregulating Polymer Composite from Natural Rubber Latex and Silica-coated Fatty Acid Derivatives

Waandishi, kwa mpangilio sahihi: Thanadol Jaruraksa; Suttinun Phongtamrug; Pattarapong Phasukkit; Tanawit Suteewong; Pramuan Tangboriboonrat; Teeraporn Suteewong.

Waandishi wenza wa kwanza: Thanadol Jaruraksa na Suttinun Phongtamrug. Alama ya “#” imetumika katika majina ya waandishi wote wawili na maelezo ya “Co-first author” yametolewa.

Mwandishi wa mawasiliano: Teeraporn Suteewong — teeraporn.su@kmitl.ac.th.

Uhusiano wa taasisi:

• Thanadol Jaruraksa na Teeraporn Suteewong: Department of Chemical Engineering, School of Engineering, King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang, Bangkok, Thailand.
• Suttinun Phongtamrug: Department of Industrial Chemistry, Faculty of Applied Science, King Mongkut’s University of Technology North Bangkok, Bangkok, Thailand.
• Pattarapong Phasukkit: Department of Electrical Engineering, School of Engineering, King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang, Bangkok, Thailand.
• Tanawit Suteewong: NIST International School, Bangkok, Thailand.
• Pramuan Tangboriboonrat: Department of Chemistry, Faculty of Science, Mahidol University, Bangkok, Thailand.

DOI:10.2139/ssrn.7201200

Nambari ya rekodi ya SSRN: 7201200.

Jarida: Jina la jarida lililopitiwa na wahakiki au toleo la mwisho lililokubaliwa na jarida halijathibitishwa.

Jukwaa la uchapishaji: SSRN.

Tarehe ya kuongezwa SSRN: 29 Julai 2026.

Idadi ya kurasa: 25.

Aina ya chanzo: Utafiti asilia wa majaribio wa sayansi ya nyenzo na preprint.

Hali ya uhakiki: Katika kila ukurasa wa utafiti kuna maelezo “This preprint research paper has not been peer reviewed” na “Preprint not peer reviewed”. Utafiti haupaswi kuwasilishwa kama makala ya jarida iliyopitia uhakiki wa kitaalamu.

Kiungo rasmi cha chanzo:Rekodi ya utafiti ya SSRN

Ufadhili: Utafiti ulifadhiliwa na King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang chini ya msaada wenye nambari KREF046303.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wameripoti kwamba hakuna mgongano wa maslahi.

Upatikanaji wa data: Imeelezwa kwamba data zitatolewa kwa ombi. Hakuna hifadhi ya data ya wazi wala kiungo cha kupakua data ghafi kilichotolewa.

Taarifa ya akili bandia na zana ya lugha: Waandishi wameeleza kwamba walitumia Grammarly ili kuboresha usomaji na ubora wa lugha, kisha wakakagua na kuhariri maudhui na kukubali wajibu wa maandishi ya mwisho.

Michango ya waandishi: Thanadol Jaruraksa alihusika katika mbinu, jaribio, uchambuzi, utayarishaji wa sampuli na rasimu ya kwanza; Suttinun Phongtamrug katika mbinu, jaribio, uthibitishaji, uchambuzi na uhariri wa maandishi; Pattarapong Phasukkit katika upangaji wa data; Tanawit Suteewong katika utayarishaji wa sampuli na jaribio; Pramuan Tangboriboonrat katika ufadhili, usimamizi na mapitio ya maandishi; Teeraporn Suteewong katika uundaji wa dhana, mbinu, ufadhili, uthibitishaji na mapitio ya maandishi.

Maelezo haya ya Kiswahili yametayarishwa kwa kutegemea maandishi makuu ya utafiti, hali za majaribio, fomula, majedwali, picha za TEM, matokeo ya FTIR na TGA, thermograms za DSC, mifumo ya XRD inayotegemea joto, picha za kamera ya joto, mikunjo ya kupasha-kupooza na data za nyongeza. Hakuna madai yasiyokuwapo katika utafiti kuhusu utendaji wa bidhaa ya kibiashara, kuokoa nishati, usalama wa binadamu au ubora wa kimazingira yaliyoongezwa.

Tatizo muhimu zaidi la nambari katika chanzo ni enthalpi ya kuyeyuka iliyoripotiwa kwa nanokapsuli bora zaidi. Jedwali 3 lina thamani ya 107,6 J/g, huku muhtasari na hitimisho zikitumia thamani ya 145,11 J/g. Ufanisi na uwiano wa ukapsulishaji vinaendana kihisabati na thamani ya 107,6 J/g katika Jedwali 3. Kwa hiyo, katika ulinganisho wa kisayansi thamani ya Jedwali 3 inapaswa kutumiwa kama msingi; thamani ya 145,11 J/g inapaswa kutajwa wazi kama kutofautiana ndani ya chanzo ambako hakujatatuliwa.

Utafiti umetumia maneno “inayotokana na biomasi” na “endelevu”; hata hivyo, chanzo halisi cha kibayolojia cha methyl stearate ya kibiashara, cheti cha maudhui yanayoweza kurejeshwa, nishati ya uzalishaji, matumizi ya viyeyushi, alama ya kaboni na mzunguko wa maisha havijakokotolewa. Kwa hiyo, utafiti hauthibitishi moja kwa moja kwamba kompoziti ni bora kimazingira kuliko mbadala zinazotegemea vyanzo vya kisukuku.

Mavazi ya kinga, nguo na vifungashio ni maeneo ya matumizi yanayowezekana yaliyopendekezwa na utafiti. Kwa kuwa sifa za kimitambo, uwezo wa kuoshwa, uchakavu, tabia ya moto, uhamaji wa dutu, toksikolojia na utendaji wa uzalishaji wa mfululizo wa kompoziti hazikupimwa, maeneo haya hayapaswi kutafsiriwa kama matumizi yaliyothibitishwa.