بررسی اثر نانو پودرهای موادتغییرفازی و ساختار مدرج بر کارکرد حرارتی فوم های کربنی

ایروژل های کربنی نوع خاصی از ابرهای سلول باز با چگالی پایین، تخلخل پیوسته و اندازه حفرات نانومتری بوده که از ماتریسی با ذرات شبه-کلوئیدی به هم پیوسته در ابعادی نانومتری تشکیل شده اند. مواد تغییر فاز نیز موادی با گرمای نهان ذوب بالا بوده که در هنگام تغییر فاز توانایی جذب و آزادسازی مقادیر زیادی انرژی حرارتی را دارند. این مواد در هنگام تغییر فاز همانند حائلی در برابر عبور حرارت عمل کرده و از انتقال یافتن حرارت جلوگیری می نمایند و همین سبب استفاده از این مواد در کاربردهای حفاظت حرارتی گردیده است. در این پژوهش به منظور بهبود خواص حرارتی ایروژل های کربنی اثر اضافه نمودن ماده تغییرفازی منیزیم کلراید هگزاهیدرات (دمای ذوب ? 115) به آنها مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین اثر استفاده از رزین نووالاک بعنوان نگه دارنده نمک بر روی خواص حرارتی ایروژل های کربنی ارزیابی شد. در این تحقیق، همچنین اثر پراکنش مدرج ماده تغییر فاز بر خواص حرارتی ایروژل کربنی مورد بررسی قرار گرفت. در این میان از آزمون عملکرد حرارتی و همچنین آزمون های dsc،sem وbet به ترتیب برای مقایسه رفتار دما- زمان ایروژل های ساخته شده، تعیین گرمای نهان ذوب ماده تغییر فاز، مشاهده ریزساختار و بررسی اندازه حفرات در نمونه های ساخته شده، استفاده گردید. بررسی نتایج بدست آمده نشان داد که استفاده از مواد تغییر فاز در درصدهای پایین تاثیر چندانی در بهبود خواص حرارتی ایروژل کربنی ندارند، این در حالی است که با افزایش یافتن درصد ماده تغییرفازی، خواص حرارتی ایروژل بهبود می یابند. در آزمون عملکرد حرارتی در شرایطی که تنها یک سطح نمونه در دمای ? 300 قرار داده می شود، مشاهده گردید که در نمونه های پرشده با درصد زیادی از مواد تغییر فاز، سرعت افزایش دمای سطح دیگر به شدت کاهش یافته و در محدوده دمایی ? 115 تا ? 200 کاهش شیب قابل ملاحظه ای نسبت به نمونه های ایروژل کربنی بدون ماده تغییرفازی، اتفاق می افتد. همچنین زمان رسیدن دمای سطح دیگر به ? 200 در ایروژل حاوی 65 درصد ماده تغییرفازی همگن، در حدود 13 دقیقه و در ایروژل پرشده با 65 درصد ماده تغییر فاز به صورت مدرج در حدود 22 دقیقه و 30 ثانیه نسبت به ایروژل کربنی پرنشده تاخیر داشت. در این میان نتایج بدست آمده نشان داد که ایروژل های پرشده به روش پراکنش مدرج دارای خواص حرارتی مطلوب تر در مقایسه با ایروژل های پرشده به صورت همگن و همچنین ایروژل های فاقد مواد تغییر فاز، در قبل و بعد از ذوب شدن ماده تغییر فاز هستند.