Софья Руслановна Сокольникова — аспирант, Институт промышленного и гражданского строительства
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
Scopus: 57222431488
Sofia R. Sokolnikova — postgraduate student; Institute of Industrial and Civil Engineering
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
Scopus: 57222431488
Александр Сергеевич Иноземцев — кандидат технических наук, доцент кафедры строительного материаловедения, Институт промышленного и гражданского строительства
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
Scopus: 55889834500, ResearcherID: K-6341-2013
Aleksandr S. Inozemtsev — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Construction Materials Science
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
Scopus: 55889834500, ResearcherID: K-6341-2013
Введение. 3D-печать является перспективной технологией, позволяющей повысить эффективность строительства. На сегодняшний день одним из основных недостатков данной технологии остается малая функциональность печатаемых изделий, в частности, для теплоизоляции и кондиционирования напечатанных зданий используются традиционные методы, что снижает производительность технологии. В связи с этим применение термоаккумулирующих материалов (ТАМ) с функцией фазового перехода в строительной 3D-печати для обеспечения постоянной комфортной температуры в здании представляется перспективным. Исследован композиционный ТАМ на основе парафина для разработки «умных» строительных «чернил», которые обеспечат напечатанные здания, эксплуатируемые в умеренной климатической зоне, функцией пассивной терморегуляции.
Материалы и методы. Использован метод дифференциальной сканирующей калориметрии для изучения тепловых эффектов фазовых переходов композиционных ТАМ, состоящих из парафина, парафинового масла и вазелина.
Результаты. Зафиксировано снижение пиковых температур фазовых переходов ТАМ при плавлении — с 53,8 до 32 °C, при кристаллизации — с 47,6 до 32,6 °C. Для двухкомпонентного состава максимальное снижение энтальпии составило при плавлении со 102,4 до 27,0 Дж/г, при кристаллизации — с 47,7 до 8,5 Дж/г; для трехкомпонентного состава энтальпия при плавлении — 60,6 Дж/г, при кристаллизации — 20,6 Дж/г. Пиковая температура плавления для смесей с 60 и 40 % парафина — 39,4 и 39,9 °C, пиковая температура кристаллизации — 43,5 и 33,8 °C соответственно.
Выводы. Проведенные исследования показали, что использование парафинового масла и вазелина позволяет сместить границы температур тепловых эффектов ТАМ на основе парафина в сторону меньших значений. Вместе с этим фиксируется снижение интенсивности соответствующих пиков на термограммах, что свидетельствует о снижении энтальпии процессов фазовых переходов. Получение трехкомпонентных ТАМ дает возможность сохранить более высокую энтальпию, обеспечив последовательное фазовое преобразование каждого из них.
Introduction. 3D printing is a promising technology to improve the efficiency of construction. At the present time, one of the main disadvantages of this technology remains the low functionality of printed products, in particular, traditional methods are used for thermal insulation and conditioning of printed buildings, which reduces the productivity of the technology. In this regard, the use of thermal accumulative materials (TAM) with phase transition function in building 3D printing to ensure a constant comfortable temperature in the building seems promising. A paraffin-based composite TAM has been investigated for the development of “smart” construction “ink” that will provide printed buildings operating in a temperate climate zone with a passive thermoregulation function.
Materials and methods. Differential scanning calorimetry method was used to study the thermal effects of phase transitions of composite TAM consisting of paraffin, paraffin oil and petroleum jelly.
Results. A decrease in the peak temperatures of TAM phase transitions was recorded from 53.8 to 32 °C during melting and from 47.6 to 32.6 °C during crystallization. For the two-component composition, the maximum enthalpy reduction was from 102.4 to 27.0 J/g during melting and from 47.7 to 8.5 J/g during crystallization; for the three-component composition, the enthalpy was 60.6 J/g during melting and 20.6 J/g during crystallization. The peak melting temperature for mixtures with 60 and 40 % paraffin is 39.4 and 39.9 °C, the peak crystallization temperature is 43.5 and 33.8 °C, respectively.
Conclusions. The conducted studies have shown that the use of paraffin oil and petroleum jelly allows to shift the temperature boundaries of thermal effects of paraffin-based TAM towards lower values. At the same time, a decrease in the intensity of the corresponding peaks on thermograms is recorded, which indicates a decrease in the enthalpy of phase transition processes. Obtaining three-component TAM makes it possible to maintain a higher enthalpy by providing a sequential phase transformation of each of them.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.