کاهش دمای باتری لپ&zwnjتاپ با استفاده از عایق نانو امکان&zwnjپذیرشد

به گزارش اخبار نجوم، محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر با استفاده از راهکاری برای مدیریت انرژی حرارتی توسط عایق های دینامیکی بر پایه کامپوزیت های الیافی حاوی نانوذرات اکسید آهن توانستند دمای باتری های لپ تاپ را کاهش دهند.

کاهش دمای باتری لپ&zwnjتاپ با استفاده از عایق نانو امکان&zwnjپذیرشد

به گزارش گروه فناوری خبرنگاران، محققان دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر با استفاده از روشی ساده و کم هزینه تر نسبت به روش های قبلی برای فراوری کامپوزیت های الیافی، توانستند راهکاری برای مدیریت انرژی حرارتی توسط عایق های دینامیکی بر پایه کامپوزیت های الیافی حاوی نانوذرات اکسید آهن ارائه دهند. این محصول در صنعت ساختمان، صنایع نساجی، پلیمر، بسته بندی مواد غذایی و سلول های خورشیدی و حتی باتری های لپ تاپ کاربرد دارد.

در این پژوهش، کامپوزیت مواد تغییر فازدهنده حاوی نانوذرات اکسید آهن به شکل پایدارشده روی الیاف پلی استری به منظور مدیریت و ذخیره انرژی حرارتی براساس یک روش تک مرحله ای و مقرون به صرفه سنتز شده است که باعث رفع کردن معایب مواد تغییر فازدهنده آلی، (موادی که برای ذخیره انرژی حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند) می گردد.

مجید منتظر، عضو هیئت علمی و استاد تمام دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر درباره لزوم انجام این طرح گفت: امروزه عدم وابستگی به سوخت های فسیلی و استفاده از انرژی های تجدیدپذیر مانند انرژی حرارتی، از جمله موضوعات حائز اهمیت در دنیا است. ذخیره و مدیریت انرژی حرارتی به وسیله مواد تغییر فازدهنده که در طی تغییرفاز قادر به ذخیره یا رهایش گرما هستند، امکان پذیر است.

وی ادامه داد: این مواد عمدتاً بر پایه ترکیبات آلی و تغییرفاز جامد- مایع بوده که با دو مشکل اساسی هدایت حرارتی کم و رهایش در طی فرآیند های گرمایش/ سرمایش روبرو هستند که سبب ایجاد محدودیت در کاربرد آن ها می گردد. در این پژوهش، کامپوزیت مواد تغییرفازدهنده حاوی نانوذرات اکسید آهن به شکل پایدارشده روی الیاف پلی استری به منظور مدیریت و ذخیره انرژی حرارتی و رفع کردن معایب ذکرشده براساس یک روش تک مرحله ای و مقرون به صرفه سنتز شده است. از ترکیب اسید های چرب، پلی استر و نانوذرات اکسید آهن به ترتیب به عنوان مواد تغییرفازدهنده، ماده زمینه و نانوپرنماینده استفاده شده است.

منتظر درباره ویژگی های نوآورانه این طرح گفت: در پژوهش های گذشته و کار های مشابه از فرآیند الکتروریسی مواد تغییرفازدهنده یا میکرو/نانو کپسول کردن و یا فرآیند پلیمریزاسیون استفاده شده که نیازمند تجهیزات و امکانات پیشرفته بوده و هزینه بر هستند. حال آنکه، در این پژوهش، مواد تغییرفازدهنده به وسیله فرآیند ساده جذب سطحی براساس جاذبه آبگریزی- آبگریزی روی الیاف پلی استر بارگذاری شدند.

وی توضیح داد: همچنین در پژوهش های مشابه، نانوذرات یا به صورت جداگانه سنتز شده و به مواد تغییرفازدهنده اضافه می شوند و یا خریداری شده و مورد استفاده قرار می گیرند. ولی در این تحقیق، نانوذرات اکسید آهن به صورت هم زمان سنتز و در کامپوزیت اسید های چرب/پلی استر بارگذاری شدند. با درنظرگرفتن این موارد، کامپوزیت های حساس به دمای سنتزشده با این روش نه تنها می توانند مشکل هدایت حرارتی ضعیف و نشت ترکیبات در هنگام چرخه های سرمایش/گرمایش را رفع نمایند بلکه به صورت تک مرحله ای فراوری شده و نیازی به سنتز جداگانه نانوذرات و بارگذاری آن ها، فرآیند های الکتروریسی و نانو/میکرو کپسول کردن و یا استفاده از حلال ندارند که از جمله مزایای آن به شمار می رود.

منتظر با اشاره به محدوده دمای کاربردی مناسب این کامپوزیت های الیافی گفت: کامپوزیت های الیافی سنتزشده می توانند در مصارف مختلف ذخیره و مدیریت انرژی حرارتی با توجه به محدوده دمای کاربردی آن ها (°C 54.1-26.9) به کار برده شوند. به عنوان مثال، در صنعت ساختمان، این کامپوزیت ها را می توان در دیواره ساختمان جاسازی نموده و انرژی حرارتی ساختمان را مدیریت کرد. این مواد به هنگام فراوانی انرژی (مثلاً در طول روز) گرما را از اتاق گرفته و ذخیره می نمایند و در هنگام کمبود انرژی (مثلاً در هنگام شب)، انرژی ذخیره شده را به محیط پس می دهند و بدین ترتیب به عنوان عایق دینامیکی عمل نموده و دمای اتاق را بر روی دمای مطلوب نگه می دارند.

وی ادامه داد: از جمله کاربرد های دیگر این کامپوزیت ها، صنایع نساجی، پلیمر، بسته بندی مواد غذایی و سلول های خورشیدی و حتی باتری های لپ تاپ هستند. به این صورت، با به کارگیری این کامپوزیت ها می توان انرژی حرارتی را مدیریت نموده و دمای مطلوب را برای کاربرد خاص به دست آورد. به عنوان مثال می توان آن ها را به عنوان روکش دور باتری لپ تاپ استفاده نموده تا به هنگام افزایش دما، گرما جذب آن ها شده و در نتیجه دمای باتری کاهش یابد و در یک سطح مطلوب باقی بماند.

به گفته نویسنده مسئول این مقاله از جمله نتایج کلیدی این طرح این است که، سنتز و بارگذاری نانوذرات اکسید آهن در کامپوزیت اسید های چرپ/پلی استر سبب بهبود هدایت حرارتی نمونه ها به میزان 44.5 تا 85.8 % شده که کارایی آن ها را افزایش داده و مشکل هدایت حرارتی ضعیف مواد تغییرفازدهنده آلی را رفع نموده است. نمونه های سنتزشده دارای مقاومت و پایداری حرارتی مناسب حتی پس از 100 چرخه حرارتی ذوب - انجماد بودند. به علاوه، آن ها هیچ رهایشی از خود در دمای 75 درجه (بالای دمای ذوب اسید های چرب) و بعد از 120 دقیقه در آزمون نشت سنجی نشان ندادند که بیانگر پایداری آن ها در کاربرد های عملی است.

در این پژوهش، نانوذرات اکسید آهن با استفاده از روش احیای شیمیایی با به کارگیری تری اتانول آمین و کلیاب (یک محصول گیاهی) سنتز شدند. سنتز ذرات اکسید آهن در مقیاس نانو سبب پخش مناسب ذرات در ماتریس مواد تغییر فازدهنده اسید های چرب شده و در نتیجه میزان استفاده از ذرات کاهش یافته و بازده هدایت حرارتی افزایش یافته است.

به گفته منتظر برای ادامه کار، به کارگیری کامپوزیت های پلیمری فراوریشده در مقیاس صنعتی، آنالیز کاربرد های عملی آن ها در شرایط مختلف و استفاده از این روش بر روی سایر پلیمر ها و الیاف در نظر گرفته شده است.

این مقاله بخشی از نتایج خاتمه نامه کارشناسی ارشد علی بشیری رضایی تحت عنوان تأثیر متقابل به کارگیری مواد تغییرفازدهنده و سنتز در محل نانوذرات مس و آهن روی کالای پلی استری در دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر است که به هدایت دکتر مجید منتظر عضو هیئت علمی این دانشکده و نویسنده مسئول این مقاله اجرا شده است. این مقاله با عنوان Shape-stable thermo-responsive nano Fe 3 O 4/fatty acids/PET composite phase-change material for thermal energy management and saving applications در مجله Applied Energy با ضریب تأثیر 8.426 در سال 2020 به چاپ رسیده است.

منبع: خبرگزاری دانشجو
انتشار: 17 دی 1399 بروزرسانی: 17 دی 1399 گردآورنده: nojumnews.ir شناسه مطلب: 691

به "کاهش دمای باتری لپ&zwnjتاپ با استفاده از عایق نانو امکان&zwnjپذیرشد" امتیاز دهید

امتیاز دهید:

دیدگاه های مرتبط با "کاهش دمای باتری لپ&zwnjتاپ با استفاده از عایق نانو امکان&zwnjپذیرشد"

* نظرتان را در مورد این مقاله با ما درمیان بگذارید