다양한 응용 분야에서 다공성 매질의 기공 구조는 열 및 물질 전달을 촉진하기 위해 제어되어야 하며, 이는 시스템 성능에 상당한 영향을 미친다. 동결주조(freeze-casting)는 정렬된 기공을 형성하는 데 유용한 기술이다. 그러나 관련 장비의 복잡성과 실온 환경에서 액체질소 기반 냉각의 에너지 비효율성으로 인해 산업 적용을 위한 확장성에 한계가 있다. 본 연구의 목적은 심동결 조건에서 방향성 얼음 성장에 의해 장거리 기공 정렬을 구현하기 위해 열전도성 및 단열 재료를 결합한 단순한 금형 설계를 포함하는 새로운 동결주조 전략을 정립하여 대규모 생산을 가능하게 하는 데 있다. 이 기법을 사용하여 NaBr 함침 그래핀 에어로젤(GA-NaBr) 구성에서 축방향 정렬(Axial-GA), 반경방향 정렬(Radial-GA), 무작위 분포(Random-GA) 기공 구조를 개발하였으며, 열에너지 관리에 대한 암모니아 흡착이 향상됨을 확인하였다. 기공 구조는 암모니아 흡착 거동에 유의미한 영향을 미쳤고, 암모니아 이동 거리가 감소하여 Radial-GA가 더 높은 흡착 속도를 보였다. Radial-GA-NaBr 구조는 고유한 흡착 특성을 나타내어 순수 NaBr 분말에 비해 흡착 용량의 ≈85%를 유지하면서도 ≈270%의 흡착 속도 향상을 달성하였다. 종합하면, 본 연구는 용이하고 확장 가능한 방법으로 다양한 구성과 방향성을 갖는 에어로젤을 제조할 수 있음을 보여주며, 이를 통해 산업적 응용 범위를 확장한다.

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