مدیریت انرژی حرارتی با نانوکاموزیت‌های پارچه‌ای

به گزارش ایسنا، دکتر مجید منتظر، عضو هیأت علمی 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 فازدهنده‌ را ارتقا بخشیده و عیوب آن را کاهش دهیم.

این محقق، روش سنتز مورد استفاده 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 از جمله 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 درحال ‌توسعه 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 نانوکامپوزیتی در حضور نانوذرات مس و الیاف پلی‌استر، ضمن رفع عیوب اسیدهای چرب، کارایی آنها نیز به سطح بهینه رسید.

عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر به بیان جزئیات اجرای این طرح پرداخت و خاطرنشان کرد: ارزیابی نانوکامپوزیت 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 پرتو ایکس 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 نانوکامپوزیت 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: نانوکامپوزیت‌های پارچه‌ای تولیدشده به‌عنوان عایق‌های تنظیم‌کننده‌ دما برای مدیریت انرژی حرارتی در صنایع ساختمان‌سازی، نساجی، پلیمر و بسته‌بندی مواد قابل استفاده است.

این تحقیقات از سوی پروفسور مجید منتظر عضو هیأت علمی 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.