مدیریت انرژی حرارتی با نانو کامپوزیت‌های پارچه‌ای

به گزارش ایسنا، دکتر مجید منتظر، عضو هیئت‌علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، مواد تغییر فاز دهنده‌ را موادی در حال پیشرفت در حوزه‌ ذخیره‌ انرژی گرمایی دانست و افزود: در این تحقیقات تلاش شد تا با استفاده از فناوری نانو، کارایی مواد تغییر فاز دهنده‌ را ارتقا بخشیده و عیوب آن را کاهش دهیم.

این محقق، روش سنتز مورداستفاده در این تحقیقات را یک روش ساده، ارزان، تک‌مرحله‌ای و سریع عنوان کرد که عدم نیاز به فرایندهای الکتروریسی، نانو و میکرو کپسول کردن، پلیمریزاسیون، عدم نیاز به استفاده از حلال، کاهش تعداد مراحل و زمان فرایند، عدم نیاز به سنتز یا فراهم‌سازی جداگانه‌ نانوذرات و دوستدار محیط‌زیست بودن فرایند ازجمله مزیت‌ها و نوآوری این روش است.

منتظر با بیان اینکه مواد تغییر فاز دهنده‌ به موادی گفته می‌شود که قادر به ذخیره و رهاسازی انرژی حرارتی بر پایه‌ گرمای نهان و تغییر فاز بین جامد و مایع هستند و ادامه داد: مواد تغییر فاز دهنده‌ آلی یکی از مواد درحال‌توسعه در این حوزه است که علی‌رغم دارا بودن مزایای بسیار، دو مشکل عمده «نشت و رهاسازی مواد در حین فرایند ذوب و انجماد» و «هدایت حرارتی ضعیف» را دارند.

وی اضافه کرد: بر این اساس در این پروژه ‌با ایجاد یک ساختار نانو کامپوزیتی در حضور نانوذرات مس و الیاف پلی‌استر، ضمن رفع عیوب اسیدهای چرب، کارایی آن‌ها نیز به سطح بهینه رسید.

عضو هیئت‌علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر به بیان جزئیات اجرای این طرح پرداخت و خاطرنشان کرد: ارزیابی نانو کامپوزیت سنتز شده را می‌توان به دو بخش تقسیم کرد. بخش اول مربوط به آزمون‌های مشخصه‌یابی است که به کمک میکروسکوپ الکترونی و آزمون‌های آنالیز عنصری، پراش پرتوایکس و طیف‌نگاری مادون‌قرمز، حضور نانوذرات مس در ساختار تولیدشده تائید شد. در بخش دوم عملکرد حرارتی ساختار نانوکاپوزیتی به کمک روش‌های گرماسنجی روبشی تفاضلی، آنالیز توزین حرارتی و آنالیز هدایت حرارتی مورد ارزیابی قرار گرفت.

به گفته وی، کامپوزیت‌های تولیدشده دارای محدوده‌ حرارتی کاربردی وسیع از 29.4-34.2 تا °C 52.7-35.7 با گرمای نهان مناسب 40.3-53.9 و J/g 41.9-55.0 برای سیکل‌های گرمایش و سرمایش بوده‌اند. حضور نانو ذرات مس در ساختار نانو کامپوزیت موجب افزایش هدایت حرارتی با حداقل 77.5 درصد و حداکثر 100.4 درصد می‌شود.

این محقق با تاکید بر اینکه ساختار تولیدشده پس از 100 سیکل گرمایشی-سرمایشی، دوام و پایداری حرارتی را حفظ می‌کند، اضافه کرد: نانو کامپوزیت‌های پارچه‌ای تولیدشده به‌عنوان عایق‌های تنظیم‌کننده‌ دما برای مدیریت انرژی حرارتی در صنایع ساختمان‌سازی، نساجی، پلیمر و بسته‌بندی مواد قابل‌استفاده است.

این تحقیقات از سوی پروفسور مجید منتظر عضو هیئت‌علمی و علی بشیری رضایی دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی امیرکبیر اجرایی شده و نتایج آن در مجله‌ Applied Energy با ضریب تأثیر 7.9 منتشر شده‌ است.