به گزارش روز شنبه گروه علمي ايرنا از ستاد ويژه توسعه فناوري نانو، بحران انرژي و آلودگي محيط زيست، دو پديده بسيار مطرح و حياتي در دنياي امروزي هستند. يكي از بهترين راهكارها، استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير و پاك به‌جاي سوخت‌هاي فسيلي است.
مواد تغييرفازدهنده، جزئي از انرژي‌هاي تجديدپذير محسوب مي‌شوند. اين مواد، انرژي گرمايي را به صورت گرماي نهان ذوب در خود ذخيره كرده و از فاز جامد به مايع تبديل مي‌شوند و در نهايت با تغييرات دمايي (تغيير فاز از مايع به جامد) اين گرما را آزاد مي‌كنند.
مهندس سيدايمان گلستانه پژوهشگر دانشگاه شيراز، ضرورت انجام طرح را توليد نانوكامپوزيت‌هاي هوشمند معرفي كرد تا به وسيله آنها بتوان گام بلندي در زمينه ذخيره و انتقال انرژي برداشت. در ساخت اين نانوكامپوزيت‌ها از مواد تغيير فازدهنده و نانوذرات اكسيد فلزي استفاده شده است.
وي عنوان كرد: از نظر كاربردي آن دسته از كامپوزيت‌هاي حاوي مواد تغييردهنده فاز مطلوب هستند كه علاوه بر دارابودن دامنه تغيير دمايي گسترده و گرماي نهان بالا (گرمايي است كه ماده در هنگام تبديل از حالتي به حالت ديگر از دست داده يا جذب مي‌كند) داراي ضريب هدايت حرارتي مناسب باشند.
گلستانه ادامه داد: نانوالياف تغييردهنده فاز با اهداف مختلف و روش‌هاي گوناگون سنتز مي‌شوند. با وجود همه مزايا، اين مواد از محدوديت‌هايي همچون پايين بودن ضريب هدايت حرارتي برخوردارند كه بايد تلاش كرد تا آن را رفع كرد؛ با اين كار عملكرد مواد تغييردهنده فاز و توجيه كاربردي آنها بهبود مي‌يابد.
وي درخصوص روش به‌كارگرفته شده در اين طرح براي رفع اين نقص گفت: در اين پروژه، ما نانوالياف يوتكتيك اسيدهاي چرب كه دامنه تغيير دمايي كوچك دارند را به روش كوالكترواسپينينگ سنتز كرديم. براي افزايش ضريب هدايت حرارتي نانوذرات اكسيدهاي فلزي مانند (اكسيد سيليسيوم، اكسيد آهن، اكسيد آلومينيوم و اكسيد روي) Al2O3, Fe2O3, SiO2 و ZnO به محلول توليد نانوالياف اضافه شده است تا نانوكامپوزيت و نانوالياف مواد تغييردهنده فاز سنتز و توليد شود.
به گفته اين محقق، با افزودن نانوذرات اكسيد فلزي، ضريب هدايت حرارتي نانوالياف تا حدود96% نسبت به كامپوزيت پليمري پايه بهبود يافته است. همچنين محدوده دماي تغييرفازي اين محصولات توليد شده گسترده (حدود 17 درجه) و نزديك دماي بدن انسان است؛ بنابراين اين نانوكامپوزيت‌ها براي ذخيره‌سازي و آزادسازي انرژي در دماهاي پايين بسيار مفيد هستند.
اين نتايج منجر به كاهش هزينه ذخيره و بازيابي انرژي، كاهش قيمت تمام شده محصول، كاهش آلودگي محيط زيست و افزايش رفاه مصرف كننده مي‌شوند. اين تحقيقات در مقياس آزمايشگاهي صورت گرفته است.
گلستانه درخصوص كاربردهاي اين نانوالياف گفت: اصلي‌ترين كاربرد اين محصولات به عنوان ذخيره سازي و آزادسازي انرژي در صنايع نساجي همچون لباس‌هاي هوشمند است؛ در صنايع مهندسي پزشكي، مديريت گرمايي انواع باتري‌ها و صنايع ديگر نيز مي‌توانند كاربرد داشته باشند. همچنين هزينه تمام شده نيز بستگي به محل و ميزان مصرف دارد.
از آنجايي كه اين مواد تجديدپذير و به دفعات (سيكل گرمايش و سرمايش) قابل استفاده هستند، طبق پژوهش‌هاي صورت گرفته از نظر اقتصادي نيز كاملاً توجيه‌پذير هستند.
در اين طرح از آزمون‌هايي نظير طيف‌سنجي تبديل فوريه مادون قرمز (FT-IR)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، دستگاه آناليز گرماسنجي روبشي تفاضلي(DSC)، آناليز توزين حرارتي و مشتق توزين حرارتي(TGA & DTGA) و آناليز كيفي و كمي ميزان هدايت حرارتي استفاده شده است.
اين تحقيقات حاصل همكاري مهندس سيدايمان گلستانه كارشناس ارشد مهندسي شيمي از دانشگاه شيراز، دكتر غلامرضا كريمي عضو هيأت علمي دانشگاه شيراز، دكتر عزيز باباپور عضو هيأت علمي دانشگاه محقق اردبيلي و دكتر فرشيد ترابي از دانشگاه ريجاينا كاناداست.
نتايج اين تحقيق در نشريه Applied Energy منتشر شده است.
علمي**1023**1834
تنظيم:ابوالقاسم تيموري** انتشار: ناهيد شفيعي
تهران- ايرنا- پژوهشگران دانشگاه شيراز با اضافه كردن نانوذرات اكسيد فلزي به الياف پليمري، موفق به توليد نانوكامپوزيت‌هاي هوشمندي شدند كه مي‌تواند انرژي را در خود ذخيره كرده و تنها با تغييرات دمايي نزديك به دماي محيط، آن را آزاد كند.
