Luận văn thạc sĩ: Khảo sát khả năng hấp thụ nhiệt của vật liệu titanium oxynitride trong ứng dụng phơi sấy nông sản

Vật liệu titanium oxynitride (Ti(O)N) là một hợp chất của titan và nitơ, được biết đến với khả năng hấp thụ nhiệt tốt, đặc biệt trong ứng dụng phơi sấy nông sản. Nghiên cứu cho thấy, titanium oxynitride không chỉ có độ bền cao mà còn có khả năng chuyển hóa năng lượng mặt trời thành nhiệt năng hiệu quả. Trong bối cảnh khủng hoảng năng lượng hiện nay, việc tìm kiếm các vật liệu mới có khả năng hấp thụ nhiệt tốt là vô cùng cần thiết. Vật liệu hấp thụ nhiệt như Ti(O)N có thể giúp cải thiện hiệu suất quá trình phơi sấy, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất nông sản và giảm thiểu năng lượng tiêu thụ. Theo nghiên cứu, hiệu suất hấp thụ nhiệt của Ti(O)N có thể đạt được từ 80-90% dưới ánh sáng mặt trời, cho thấy tiềm năng lớn trong ứng dụng thực tiễn.

Tính chất của titanium oxynitride bao gồm độ bền nhiệt, độ cứng cao và khả năng chống ăn mòn. Vật liệu này có khả năng hấp thụ ánh sáng trong dải bước sóng rộng, đặc biệt là trong vùng khả kiến và hồng ngoại gần. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, titanium oxynitride có thể hấp thụ ánh sáng hiệu quả hơn so với các vật liệu truyền thống như đồng hay nhôm, nhờ vào cấu trúc nano của nó. Điều này làm cho Ti(O)N trở thành một ứng viên lý tưởng cho các ứng dụng trong nông nghiệp, đặc biệt trong việc phơi sấy nông sản. Một nghiên cứu cho thấy, Ti(O)N có thể cải thiện hiệu suất quá trình phơi sấy lên đến 30% so với các vật liệu khác. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm nông sản.

Ứng dụng của titanium oxynitride trong nông nghiệp đang mở ra nhiều cơ hội mới. Với khả năng hấp thụ nhiệt tốt, Ti(O)N có thể được sử dụng để chế tạo các thiết bị phơi sấy nông sản hiệu quả hơn. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng Ti(O)N trong các hệ thống nhà kính có thể giúp tăng cường nhiệt độ bên trong, từ đó rút ngắn thời gian phơi sấy và giảm thiểu tổn thất chất lượng nông sản. Một nghiên cứu điển hình cho thấy, việc sử dụng Ti(O)N trong hệ thống phơi sấy đã cải thiện đáng kể chất lượng của các loại nông sản như rau củ quả, giúp duy trì hương vị và giá trị dinh dưỡng. Điều này chứng tỏ rằng, titanium oxynitride không chỉ là một vật liệu hấp thụ nhiệt hiệu quả mà còn có thể đóng góp vào sự phát triển bền vững trong ngành nông nghiệp.

Quy trình tổng hợp titanium oxynitride thường sử dụng phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD) trong môi trường khí NH3. Sau khi tổng hợp, vật liệu được khảo sát bằng các phương pháp như phổ XRD, phổ UV-Vis và kính hiển vi điện tử quét (SEM) để xác định cấu trúc và tính chất của nó. Kết quả khảo sát cho thấy, Ti(O)N có cấu trúc tinh thể ổn định và khả năng hấp thụ ánh sáng tốt, phù hợp với yêu cầu ứng dụng trong nông nghiệp. Việc khảo sát này không chỉ giúp đánh giá chất lượng vật liệu mà còn đóng góp vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và ứng dụng trong thực tiễn.

Nghiên cứu về khả năng hấp thụ nhiệt của titanium oxynitride trong ứng dụng phơi sấy nông sản cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các vật liệu mới cho ngành nông nghiệp. Với khả năng hấp thụ nhiệt cao và tính chất vượt trội, Ti(O)N có thể đóng góp vào việc nâng cao hiệu suất sản xuất nông sản, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Triển vọng của vật liệu này không chỉ dừng lại ở nông nghiệp mà còn có thể mở rộng ra nhiều lĩnh vực khác như năng lượng tái tạo và công nghệ nano. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển Ti(O)N sẽ là bước đi quan trọng trong việc ứng dụng vật liệu này vào thực tiễn.