اكبر خدامي
هدف از انجام این رســاله، آمادهســازی ماتریس حمایتکنندة هیبریدی کربنی مزو متخلخل برای تثبیت شــکل پلیاتیلن گلیکول بهعنوان مادة تغییرفازدهنده، با قابلیت هدایت گرمایی بالا و ذخیرة انرژی گرمایی مطلوب اســت که بهعنوان ســاختاری مناســب برای تهی? منسـوج هوشـمند گرمایی بکار گرفته شـود. برای رسـیدن به این هدف، اثر ماتریسهای کربنی با سـاختارها و شـیمی سـطح مختلف و همچنین مخلوط آنها بهعنوان ماتریسهای حمایتکنندة پلیاتیلن گلیکول بر خواص گرمایی نانومواد تغییر فاز دهندة حاصـل، بررسـی شـد. در این راســتا دو متغیر اصــلی اثرگذار بر خواص گرمایی نانومواد تغییرفازدهنده شــامل خصــوصــیات شــیمی ســطح و نوع ســاختار ماتریسهای حمایتکنندة کربنی بررسـی شـد. سـاختار شـیمیایی نمونه های تهیه شـده با اسـتفاده از آزمونهای گرماوزنسـنجی (TGA ،(طیفسـنجیتبدیل فوریه (FTIR ،(طیفسنجی رامان (Raman (و آزمون پراش انرژی پرتو ایکس (EDX (بررسی شد. جهت بررسی مورفولوژیماتریسهای حمایتکننده و نانومواد تغییر فاز دهندة شـکل ثابت تهیهشـده در این رسـاله از میکروسـکوپ الکترونی روبشـی نشـر میدانی (FESEM (و میکروسـکوپ الکترونی عبوری (TEM (اسـتفاده شـد. سـاختار فیزیکی نمونه ها نیز با اسـتفاده از آزمون جذب و واجذبنیتروژن، تعیین اندازة نانوذرات (DLS (و پراش اشــع? ایکس (XRD (بررســی شــد. درنهایت اثر تغییر فیزیکی و شــیمیایی ســاختار بر خواص گرمایی نمونه های تهیه شـده، با اسـتفاده از آزمونهای تعیین هدایت گرمایی، TGA وکالریمتر پویشـی تفاضـلی (DSC (بررسـی شـد. از روش محاسـباتی شـبیهسـازی دینامیک مولکولی نیز برای ارزیابی اثر گروهای عاملی اکسـیژندار در میزان جذب و نفوذ زنجیرههای پلیاتیلن گلیکول در ماتریس های تهیه شـده و هدایت گرمایی مواد تغییر فاز دهندة شـکل ثابت حاصـل، اسـتفاده شـد. نتایج نشـان داد که تفاوت در میزان گروههای عاملی اکسـیژندار نانوذرات گرافیت بر میزان نفوذ و برهمکنش میان مادة تغییرفازدهنده و ماتریس حمایتکننده اثرگذار بوده اسـت. به طوری که هدایت گرمایی اندازه گیری شـده برای نمونه حاوی گروههای عاملی اکسـیژن دار حدود 18 درصـد کمتر از سـایر نمونه ها بوده اسـت. بعد از تهیه مواد تغییر فاز دهندة حاوی پلیاتیلن گلیکول و نانوالیاف کربن خالص و حاوی نانوذرات گرافیت و ارزیابی خواص نمونههای تهیهشده با آزمونهای استاندارد موجود، نتایج نشان داد که ماتریسهای کربنی تهیهشده ضمن جلوگیری از نشت مادة تغییرفازدهنده، سـبب بهبود خواص گرمایی و بهخصـوص هدایت گرمایی نمونهها شـده اسـت. بهطوریکه نانومواد تغییر فاز دهندة شـکل ثابت تهیهشـــده با ماتریس هیبریدی نانوالیاف کربن - نانو گرافیت خواص گرمایی بهتری را نســـ بت به نمونههای تهیهشـــده با ماتریسهای کربنی تـک جزئی نشـــان دادهانـد. بـه دلیـل اینکـه مخلوط مـاتریسهـای کربنی بـا ابعـاد و ســـاختـارهـای متفـاوت در افزایش هـدایـت گرمـایی اثر همافزایی داشـته و بدین ترتیب سـایر خواص گرمایی مورد انتظار از یک مادة تغییرفازدهنده را بهبود میبخشـد. نمونه های تهیه شـده در این بخش دارای دماهای انتقال فاز مناسـب با گرمای نهان 1/55 تا 3/84 ژول بر گرم بوده اند. درنهایت، منسـوج بی بافت پلیاسـتری پوشـش داده شـده با نانو مادة تغییر فاز دهندة بهینه، تهیه و خواص فیزیکی آن نظیر خواص گرمایی، نفوذپذیری هوا، ثبات شـسـتشـویی و سـایشـی، با پارچ? بدون پوشــش مقایســه شــد. منســوجات پوشــش داده شــده، محدودة دمای تغییر فاز 1/30-4/34 درج? ســانتیگراد و 3/24-2/19 درج? ســـانتیگراد را بـه ترتیـب برای فرآینـد ذوب و انجمـاد بـا گرمـای نهـان 9/22-9/8 ژول بر گرم و 4/21-2/11 ژول بر گرم را نتیجـه دادهانـد. اسـتفاده از ماتریس حمایتکنندة هیبریدی کربنی منجر به افزایش 454 درصـدی هدایت گرمایی شـد. بنابراین در مقایسـه با سـایر مطالعات انجام شـده در این زمینه، ضـمن دسـتیابی به حداکثر آنتالپی گرمای نهان گزارش شـده، بالاترین میزان هدایت گرمایی حاصـل شـد. علاوه بر این، کاهش وزن منسـوجات پس از آزمونهای ارزیابی ثبات سـایشـی و شـسـتشـویی نیز کمتر از 4 درصـد بوده اسـت، بنابراین اثر کمی را بر خواص گرمایی نمونهها داشـته اسـت. درنهایت، منسـوج هوشـمند گرمایی شـکل ثابت تهیه شـده در این رسـاله میتواند برای اسـتفاده در صـنایع مختلف مانند نساجی، ساختمان و دستگاههای الکترونیکی برای مدیریت انرژی گرمایی در دمای پایین مناسب باشد.

