تولید نانوالیاف هوشمند با قابلیت ذخیره گرما

مواد تغییر فاز دهنده، جزئی از انرژی‌های تجدیدپذیر محسوب می‌شوند؛ چرا که این مواد انرژی گرمایی را به صورت گرمای "نهان ذوب" در خود ذخیره کرده و از فاز جامد به مایع تبدیل می‌شوند و در نهایت با تغییرات دمایی (تغییر فاز از مایع به جامد)، این گرما را آزاد می‌کنند.

به گزارش سایت نساجی امروز به نقل از ایسنا، به دلیل اهمیت این مواد، محققان دانشگاه شیراز با اضافه کردن نانو ذرات اکسید فلزی به الیاف پلیمری، نانو الیاف هوشمندی را برای ذخیره سازی گرما تولید کردند.

مهندس سید ایمان گلستانه از محققان این طرح، تولید نانوکامپوزیت‌های هوشمند را از اهداف اجرای این طرح معرفی کرد و یادآور شد: با استفاده از این نانو کامپوزیت‌ها می‌توان گام بلندی در زمینه‌ ذخیره و انتقال انرژی برداشت.

وی با بیان اینکه در ساخت این نانوکامپوزیت‌ها از مواد تغییر فاز دهنده و نانو ذرات اکسید فلزی استفاده شد، خاطر نشان کرد: از نظر کاربردی آن دسته از کامپوزیت‌های حاوی مواد تغییردهنده فاز مطلوب هستند که علاوه بر دارا بودن دامنه تغییر دمایی گسترده و گرمای نهان بالا (گرمایی است که ماده در هنگام تبدیل از حالتی به حالت دیگر از دست داده یا جذب می‌کند) دارای ضریب هدایت حرارتی مناسب باشند.

گلستانه اضافه کرد: نانوالیاف تغییردهنده فاز با اهداف مختلف و روش‌های گوناگون سنتز می‌شوند و با وجود همه مزایا این مواد از محدودیت‌هایی چون پایین بودن ضریب هدایت حرارتی برخوردار هستند که باید با ارائه راهکارهایی آنها را رفع کرد تا عملکرد مواد تغییردهنده فاز و توجیه کاربردی آنها بهبود ‌یابد.

این محقق با بیان اینکه در این پروژه، نانوالیاف "یوتکتیک" اسیدهای چرب که دامنه تغییر دمایی کوچک دارند را به روش کوالکترواسپینینگ سنتز کردیم، اظهار کرد: برای افزایش ضریب هدایت حرارتی نانوذرات اکسیدهای فلزی مانند اکسید سیلیسیوم، اکسید آهن، اکسید آلومینیوم و اکسید روی به محلول تولید نانوالیاف اضافه شده است تا نانوکامپوزیت و نانوالیاف مواد تغییردهنده فاز سنتز و تولید شود.

وی یادآور شد: با افزودن نانوذرات اکسید فلزی، ضریب هدایت حرارتی نانوالیاف تا حدود ۹۶ درصد نسبت به کامپوزیت پلیمری پایه بهبود یافته است. همچنین محدوده‌ دمای تغییرفازی این محصولات تولید شده گسترده (حدود ۱۷ درجه) و نزدیک دمای بدن انسان است. لذا این نانوکامپوزیت‌ها جهت ذخیره‌سازی و آزادسازی انرژی در دماهای پایین بسیار مفید هستند.

محقق این طرح با اشاره به مزایای دستاوردهای‌ این پژوهش، گفت: این نتایج منجر به کاهش هزینه ذخیره و بازیابی انرژی، کاهش قیمت تمام شده محصول، کاهش آلودگی محیط زیست و افزایش رفاه مصرف‌کننده می‌شوند.

گلستانه اصلی‌ترین کاربرد این محصولات را ذخیره‌سازی و آزادسازی انرژی در صنایع نساجی برای تولید لباس‌های هوشمند دانست و افزود: البته در صنایع مهندسی پزشکی، مدیریت گرمایی انواع باتری‌ها و صنایع دیگر نیز می‌توانند کاربرد داشته باشند.

به گفته وی از آنجایی که این مواد تجدیدپذیر و به دفعات (سیکل گرمایش و سرمایش) قابل استفاده هستند، طبق پژوهش‌های صورت گرفته از نظر اقتصادی نیز کاملا توجیه‌پذیر هستند.

این تحقیقات از سوی مهندس سید ایمان گلستانه، کارشناس ارشد مهندسی شیمی و دکتر غلامرضا کریمی عضو هیأت علمی دانشگاه شیراز و دکتر عزیز باباپور عضو هیأت علمی دانشگاه محقق اردبیلی و دکتر فرشید ترابی از دانشگاه ریجاینا کانادا اجرایی شده و نتایج آن در مجله Applied Energy با ضریب تأثیر ۷.۱۸۲ منتشر شده است.