طراحی و تهیه سامانه های حفاظت حرارتی نانوکامپوزیتی پلیمری بر پایه مواد تغییر فازی

مواد تغییر فازی موادی با گرمای ذوب بالا هستند که از طریق ذوب یا انجماد در دمای معینی قادر به ذخیره و آزاد کردن مقادیر بالایی انرژی هستند. از این پدیده می توان در کاربردهای حفاظت حرارتی یا ذخیره انرژی حرارتی استفاده کرد. یکی از روش هایی که برای جلوگیری از نشت مواد تغییر فاز دهنده به بیرون از ساختاری که در آن قرار گرفته اند استفاده می شود، آمیزه کردن آن ها با پلیمرهاست. مسئله مهم در این رابطه انتخاب پلیمر مناسب و سازگار با این مواد به عنوان نگهدارنده، درصد بهینه مواد تغییر فاز دهنده در بستر پلیمر و چگونگی ریزساختار مناسب پلیمر و موادتغییرفازی به منظور کارایی بهتر سامانه حفاظت حرارتی است. در این تحقیق اثر پلی اتیلن گلایکول و واکس پارافینی به عنوان مواد تغییر فازی در بستر اپوکسی، بر حفاظت حرارتی و همچنین اثر افزودن گرافیت لایه ای و نانو خاک رس مونتموریلونیت بر بهبود عملکرد این سامانه های حفاظت حرارتی بررسی شده است. آزمون عملکردی ویژه ای برای بررسی و مقایسه رفتار دما-زمان نمونه ها طراحی و آزمون های dsc و sem برای به دست آوردن گرمای ذوب نمونه ها و ریزساختار آمیزه و آزمون xrd برای بررسی نوع توزیع صفحات گرافیت و نانو خاک رس انجام شد. نتایج نشان می دهد افزایش درصد مواد تغییر فاز دهنده سبب بهبود حفاظت حرارتی می شود و درصد بهینه برای پلی اتیلن گلایکول و واکس 60 درصد وزنی است. نمونه های حاوی مواد تغییر فاز دهنده در مقایسه با نمونه اپوکسی شیب اولیه افزایش دمای کمتری دارند و در ناحیه ذوب مواد تغییر فاز دهنده یک ناحیه جلگه ای در نمودار دما- زمان ایجاد می شود. اختلاف دما با نمونه اپوکسی در این ناحیه برای نمونه های 60 درصد وزنی واکس پارافینی و پلی اتیلن گلایکول در حدود 15 درجه سانتی گراد است. همچنین زمان تاخیر افزایش دما (تا 60) نسبت به نمونه اپوکسی برای نمونه 60 درصد وزنی واکس پارافینی در حدود 34 دقیقه و برای نمونه 60 درصد وزنی پلی اتیلن گلایکول در حدود 22 دقیقه است.