Koncentrētā saules enerģija (CSP) atšķiras no citiem atjaunojamiem enerģijas avotiem, izmantojot siltumenerģijas uzkrāšanu (TES) un parastos siltumdzinējus, lai nosūtītu enerģiju pēc pieprasījuma. Tomēr, lai sasniegtu konkurētspējīgas izlīdzinātas enerģijas izmaksas (LCOE), CSP sistēmas izmaksas ir jāsamazina.
Nesenie pētījumi par vairākām trīskāršām periodiskām minimālajām virsmām (TPMS) un periodiskām mezglu virsmām kā siltummaiņiem ir parādījuši, ka Schwarz-D TPMS virsmām ir lieliskas siltuma pārneses īpašības. IV-VI grupas pārejas metālu karbīdi, borīdi un kompozītmateriāli ir visizplatītākie īpaši augstas temperatūras keramikas (UHTC) materiāli. Pirms piedevu ražošanas ieviešanas TPMS ierīces bija grūti izgatavot.
Salīdzinot ar iepriekšējām keramikas TPMS konstrukciju ražošanas metodēm, līmes strūklas piedevu ražošana attīstās kā perspektīva un mērogojama keramikas formēšanas metode. Līmējošā strūklas druka ir izmantota UHTC siltummaiņa plākšņu izgatavošanai kombinācijā ar reaktīvo infiltrāciju, taču tā nav izmantota UHTC TPMS konstrukciju izgatavošanai, kas saķepinātas līdz augstam relatīvajam blīvumam. No nanomateriālu saķepināšanas gūtās atziņas liecina, ka zems neapstrādāts blīvums formēšanas laikā ne vienmēr ir problēma un ka daudz svarīgāk ir panākt labu viendabīgumu.
Šajā pētījumā autori parādīja UHTC-TPMS konstrukciju līmes izsmidzināšanas piedevu izgatavošanas iespējamību, saķepinot un drukājot tukšus kandidātus. Tika izveidoti komponenti ar vismaz 92 procentu teorētisko relatīvo blīvumu, kas arī ir daļa no TPMS.
Mērķa blīvums atspoguļo pāreju no saķepināšanas starpposma uz pēdējo posmu, kas ir nepieciešams, lai saķepinātu sarežģītas gandrīz neto formas līdz pilnam blīvumam un nomāktu gāzes caurlaidību, izmantojot saķepināšanas HIP tehniku. Demonstrācijas TPMS daļas mērķis bija noskaidrot, vai no testa paraugiem iegūtie drukāšanas un saķepināšanas parametri ir piemērojami sarežģītajai ģeometrijai, kas tiks izmantota siltummaiņa projektēšanā.
Komanda izdrukāja 9 cm 3 kubikmetru TPMS gabalus un saķepināja, tos neizkropļojot un nesalaužot. Tiek prezentētas dizaina topoloģijas, materiāli un ražošanas sasniegumi, lai sasniegtu savā klasē vislabāko veiktspēju izkausētiem hlorīda sāļiem CSP siltummaiņos.
Pētnieki apspriež saistvielu strūklas piedevu ražošanas un saķepināšanas kombinācijas izmantošanu, lai izveidotu UHTC-TPMS šūnas, kuru pamatā ir ZrB{0}}MoSi2-. Labo apstrādes īpašību un kvalitātes dēļ ZrB2-MoSi2 tika apzināti izvēlēts kā nederīgs kandidāts, lai pierādītu UHTC-TPMS siltummaiņa iespējamību, līdz tika noteikts šim lietojumam piemērotākais UHTC materiāls.
Tika parādīts, ka līmes izsmidzināšanas piedevu ražošanu var izmantot UHTC-TPMS konstrukciju drukāšanai un saķepināšanai. Lai efektīvi ierobežotu kropļojumus, tika konstatēts, ka ir nepieciešama telpas ierobežošanas stratēģija. Tas varēja izmantot parasto pulvera izejvielu ar d50 aptuveni 2-3 m, tādu pašu izmēru, kāds tiek izmantots parastajā UHTC apstrādē. Šie materiāli tiek saķepināti līdz teorētiskajam relatīvajam blīvumam 92-98 procenti, kas ir pietiekami, lai novērstu siltummaiņa šķidrumu iekļūšanu cauri sienām, atdalot abus reģionus un pieļaujot termisko izostatisko spiedienu, ja nepieciešams lielāks blīvums.