نانوپلیت‌های پلی‌اتیلن گلیکول/پلی‌وینیل بوتیرال/گرافن

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

نانوپلیت‌های پلی‌اتیلن گلیکول/پلی‌وینیل بوتیرال/گرافن به عنوان مواد تغییر فاز دهنده کامپوزیت با هدایت حرارتی بالا

چکیده

مواد تغییر فاز دهنده کامپوزیت  (CPM)با استفاده از پلی‌­اتیلن گلیکول (PG)، پلی‌­وینیل بوتیرال (PB) و نانوپلیت‌­های گرافن  (GP)تهیه شد. PG یک ماده تغییر فاز دهنده  (PM)است، از PB به عنوان ماده پشتیبان استفاده می‌شود و GP یک افزودنی با هدایت حرارتی بالا است. نتایج حاصل از طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)  و پراش‌­سنجی اشعه نشان می‌­دهد که هیچ واکنش شیمیایی در بین PB ، PG و GP وجود ندارد. CPM توسط اسکن میکروسکوپ الکترونیکی  (SEM)با یک ساختار چند لایه مشاهده شد. گرماسنجی پیمایشی تفاضلی (DSC)، آنالیزور وزن‌­سنجی حرارتی (TGA) و رسانایی ­سنج سیم داغ گذرا برای اندازه گیری عملکرد حرارتی  CPM استفاده شد. نتایج تجربی نشان می‌­دهد که CPM3 بهترین عملکرد حرارتی را دارد. CPM3 حاوی 5 درصد وزنی GP دارای هدایت حرارتی2.04 W/(m⋅K)  است و 8.87 برابر PG خالص است. دمای ذوب و گرمای نهانCPM3  58.75 درجه سانتی­‌گراد و J/g 147.81 است. آزمایش­‌های چرخه حرارتی نشان می­‌دهد که CPM3 دارای قابلیت اطمینان حرارتی خوبی است. بنابراین این چشم­انداز کاربردی در استفاده از انرژی خورشیدی ، حفظ انرژی ساختمان و بازیابی گرمای زباله دارد.

نتیجه‌گیری

برای بهبود عملکرد حرارتی CPM، کامپوزیت­های PB/PG/GP شکل پایدار با استفاده از روش ترکیب ذوب سنتز شدند. نتایج تجربی به شرح زیر خلاصه می­شود:

(1) CPM از PG ، PB و GP تشکیل شده است. آزمایش­‌های نشتی نشان می‌­دهد که کسری بهینه از PG در CPM  80 درصد وزنی است. کسر جرمی GP درCPM2 ، CPM1 و CPM3 به ترتیب 1، 3 و 5 درصد وزنی است.

(2) تجزیه و تحلیل FT-IR و XRD نشان می­‌دهد که هیچ واکنش شیمیایی در PG ، PB ، GP رخ نداده است. نتایج SEM حاکی از آن است که CPM ساختار لایه­‌ای مشابه با GP و PB دارد.

(3) نتایج DSC نشان می­‌دهد که دمای ذوب CPM1-3 به ترتیب 59.30، 59.05، 58.75 درجه سانتی­‌گراد است. گرمای نهان ذوب CPM1-3 به ترتیب 167.56، 150.19 ، 147.81 J/g است.

(4) هدایت حرارتی CPM1-3 با افزودن GP بهبود یافت. هیچ وابستگی خطی بین هدایت حرارتی و محتوای GP وجود ندارد. هدایت حرارتی CPM1-3 به ترتیب 1.30، 0.90 و 2.04 W/(m⋅K) و  و 8.87 برابر PG است.

به طور خلاصه ، CPM3 با دمای ذوب 58.75 درجه سانتی‌­گراد، بهترین عملکرد حرارتی را دارد، گرمای نهان ذوب 147.8 J/G ، هدایت حرارتی W/(M⋅K) 2.04 آزمایش‌های چرخه حرارتی تأیید نموده که CPM3 دارای یک کاربرد بالقوه در ذخیره گرما است. این CPM می­تواند نقش مهمی در مصرف انرژی خورشیدی داشته باشد. CPM را می­‌توان در سلول‌­های فتوولتائیک برای تنظیم دمای کار سلول‌­های فتوولتائیک و بهبود راندمان تبدیل فتوولتائیک آن استفاده نمود. CPM همچنین می­تواند برای بهبود راندمان تبدیل فوتوترمال برای پنل­ کلکتوررهای خورشیدی استفاده شود.

 دانلود فایل :  نانوپلیت­‌های پلی‌­اتیلن گلیکول/پلی‌­وینیل بوتیرال/گرافن به عنوان مواد تغییر فاز دهنده کامپوزیت با هدایت حرارتی بالا

Reference:

Xu, Changlu, et al. "Polyethylene glycol/polyvinyl butyral/graphene nanoplates as composite phase-change materials with high thermal conductivity." Solar Energy Materials and Solar Cells 250 (2023): 112093.‏

https://doi.org/10.1016/j.solmat.2022.112093  

ترجمه و ویرایش: دانیال ابراهیم‌­زاده