Izboljšanje delovanja toplotnega izmenjevalca z inovativno superhidrofobno prevleko; Super-COR-AI
Oznaka in naziv projekta
L2-60141 Izboljšanje delovanja toplotnega izmenjevalca z inovativno superhidrofobno prevleko; Super-COR-AI
L2-60141 Enhancing heat exchanger performance using advanced superhydrophobic coating; Super-COR-AI
Logotipi ARIS in drugih sofinancerjev
Gorenje gospodinjski aparati, d.o.o.
Projektna skupina
Vodja projekta: dr. Peter Rodič
Sodelujoče raziskovalne organizacije: Povezava na SICRIS
Sestava projektne skupine: Povezava na SICRIS
Vsebinski opis projekta
Plan projekta je izboljšanje zmogljivosti toplotnega izmenjevalca z nanosom superhidrofobne prevleke, ki izboljša korozijsko zaščito in preprečevanja tvorbe ledu na površini. Prevleka bo debeline le nekaj sto nanometrov in bo bila primerna za nanos na površino aluminija. Takšni toplotni izmenjevalci (sestavljeni iz uparjalnikov/tuljav) se uporabljajo za različne hladilne sisteme, kot so gospodinjski hladilniki in zamrzovalniki. Projekt poteka v konzorciju dveh raziskovalnih organizacij iz Slovenije ter dveh raziskovalnih organizacij iz industrije:
- Instituta Jožef Stefan (s tremi raziskovalnimi odseki: Odsek za Fizikalno in organsko kemijo (IJS-K3), Odsek za Nanostrukturirane materiale (IJS-K7), Odsek za sintezo materialov (IJS-K8)) in (ii) Univerza v Ljubljani (Fakulteta za strojništvo – Katedra za toplotno in procesno tehniko (UL-FS)
- Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, Katedra za anorgansko kemijo (UL-FKKT))
FerroČrtalič (FČ)
- Skupina Hisense Gorenje (Gorenje).
Projekt je razdeljen v posamezne korake, ki zajemajo predobdelavo površine, sintezo in nanos prevleke, laboratorijsko testiranje, testiranje učinkovitosti v realnem okolju ter optimizacijo delovanja zamrzovalnika. Predobdelava površine vključuje lasersko in kemijske postopke z namenom teksturiranja površine in tvorbo konverzijske zaščite, ki ščiti površino aluminija in aluminijeve zlitine pred korozijo. Sinteza prevleke je razdeljena v razvoj nanodelcev (ND) SiO2, njihove funkcionalizacije z različnimi organskimi silani in vgraditev le-teh v inovativno hibridno sol-gel prevleko na osnovi silan-siloksanov. Nanos superhidrofobne prevleke bo potekal z brizganjem ali potapljanjem. Pričakuje se, da bo učinek preprečevanja tvorbe ledu zmanjšal porabo energije toplotnega izmenjevalca, s čimer projektna ideja sledi sodobnim in trajnostnim raziskavam.
Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani SICRIS.
Faze projekta in opis njihove realizacije
1. Faza – Razvoj in priprava osnovnih materialov in postopkov
V tej fazi se izvedejo vsi postopki priprave površine in sinteze osnovnih gradnikov prevlek. To vključuje inovativno lasersko teksturiranje aluminija in kemijsko predobdelavo ter sintezo in funkcionalizacijo nanodelcev silicijevega dioksida. Vzporedno se razvijejo hibridne sol–gel raztopine na osnovi akrilatov, ki bodo kasneje osnova za izdelavo korozijsko zaščitnih prevlek.
2. Faza – Integracija in optimizacija zaščitnih prevlek
Osredotoča se na vključitev funkcionaliziranih nanodelcev v hibridne sol–gel prevleke ter na optimizacijo različnih metod nanosa na predobdelane površine aluminija. V tem koraku se določijo optimalne koncentracije nanodelcev, parametri nanašanja in pogoji sušenja za dosego želene debeline, oprijema in odpornosti na topila. Izvedena bo tudi podrobna fizikalno-kemijska karakterizacija vseh vzorcev.
3. Faza – Funkcionalno testiranje in validacija v realnem okolju
V zaključni fazi bo ocenjena funkcionalnost zaščitenih površin v realnem sistemu. To obsega testiranje odpornosti proti zmrzovanju, adheziji ledu, obstojnosti in mehanski obrabi. Sledi nanašanje prevlek na uparjalnike zamrzovalnikov ter ciklično in obratovalno testiranje skupaj z meritvami energijske učinkovitosti, kar bo zagotovilo končno validacijo in prilagoditev za končno uporabo.