مدیریت انرژی حرارتی در ساختمان با فناوری نانو

محققان کشور موفق به تولید نانوکامپوزیت‌هایی شدند که به‌عنوان عایق‌های تنظیم‌کننده‌ دما برای مدیریت انرژی حرارتی در صنایع ساختمان‌سازی مورد استفاده قرار می گیرد.

به گزارش بازتاب به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، در سال‌های اخیر با در نظر گرفتن افزایش تقاضای مصرف انرژی و رشد جمعیت جهان، ذخیره‌ انرژی حرارتی به‌عنوان یکی از مفیدترین راه‌های استفاده‌ مؤثرتر از گرما گسترش‌ یافته است.

از سوی دیگر با توجه به افزایش روزافزون هزینه‌های مربوط به تولید انرژی، مسئله‌ صرفه‌جویی در مصرف انرژی نیز در دستور کار بسیاری از صنایع قرار دارد. در این راستا، اهمیت استفاده از عایق‌های حرارتی کارآمد ضروری به نظر می‌رسد.

دکتر مجید منتظر، عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ضمن معرفی مواد تغییر فاز دهنده‌ به‌عنوان موادی در حال پیشرفت در حوزه‌ ذخیره‌ انرژی گرمایی افزود: در طرح حاضر تلاش شده تا با استفاده از فناوری نانو، کارایی مواد تغییر فاز دهنده‌ را ارتقا بخشیده و عیوب آن را کمتر کنیم.

به گفته‌ این محقق، روش سنتز مورد استفاده در این طرح یک روش ساده، ارزان، تک‌مرحله‌ای و سریع است 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 جداگانه‌ی نانوذرات و دوست دار محیط‌زیست بودن فرایند از جمله مزیت‌ها و نوآوری این پروژه هستند.

وی افزود: 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 تولید شده 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.

وی ادامه داد: کامپوزیت‌های تولیدشده دارای محدوده‌ی حرارتی کاربردی وسیع از ۲۹.۴-۳۴.۲ تا °C ۵۲.۷-۳۵.۷ با گرمای نهان مناسب ۴۰.۳-۵۳.۹ و J/g ۴۱.۹-۵۵.۰ برای سیکل‌های گرمایش و سرمایش بوده‌اند. حضور نانوذرات مس در ساختار نانوکامپوزیت موجب افزایش هدایت حرارتی با حداقل ۷۷.۵درصد و حداکثر ۱۰۰.۴درصد می‌شود. همچنین ساختار تولیدشده پس از ۱۰۰ سیکل گرمایشی-سرمایشی، دوام و پایداری حرارتی خود را حفظ می‌کند.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های پروفسور مجید منتظر و علی بشیری رضایی- به ترتیب عضو هیئت علمی و دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی امیرکبیر است.

نتایج این کار در مجله‌ ‌ Applied Energy با ضریب تأثیر ۷.۹ (جلد ۲۲۸، سال ۲۰۱۸، صفحات ۱۹۱۱ تا ۱۹۲۰) منتشر شده‌است.