NANSULATE اولین سمینار کلاسی من در مقطع کارشناسی ارشد - جوجه شیمیست شیمی کاربردی کامپیوتر اورکلاک

NANSULATE اولین سمینار کلاسی من در مقطع کارشناسی ارشد

NANSULATE

سلام یاداشت امروز من خلاصه ای از سمینار کلاسی بود که برای درس شیمی فیزیک پیشرفته ارائه دادم موضوع سمینار در رابطه با یک عایق حرارتی و خوردگی جدید که از فناوری نانو در تولید آن استفاده شده. این عایق در واقع به صورت هم زمان نقش رنگ - عایق حرارتی - عایق ضد خوردگی و عایق صوتی را ایفا می کند.

یکی از صنایعی که فناوری نانو در آن انقلابی بزرگ پدید آورده است، صنعت عایق کاری است. عایق کاری نقش بسیار مهمی در گرم نگه داشتن ساختمان در فصل زمستان و خنک نگه داشتن آن در فصل تابستان دارد. به کمک عایق کاری می توان یک خانه را در زمستان 5 درجه گرمتر و در تابستان 10 درجه خنکتر نگه داشت. همچنین در صنعت نیز عایق کاری نقش بسیار مهمی دارد و علاوه بر کم شدن مصرف انرژی، از آلودگی محیط زیست نیز کاسته می شود و منابع انرژی برای استفاده آیندگان حفظ می گردد.به دلیل این که هوا عایقی خوبی برای گرماست ، در سیستم های عایق کاری مثل پشم شیشه و پشم سنگ و یا فوم از هوای به دام افتاده در فضای داخلی آن ها برای عایق کاری استفاده می شود روش های زیادی برای عایق کاری وجود دارد. برای مثال، پشم شیشه ارزان است و کاریرد آسانی دارد؛ اما پشم شیشه 40 تا 70 درصد تاثیر خود را در اولین سال پس از نصب به علت حضور رطوبت و آلودگی های محیطی از دست می دهد. زیرا که فضا های خالی در آن به جای هوا از رطوبت و یا عوامل دیگر پر می شوند و خاصیت عایق بودن خود را در مقابل حرارت از دست می دهد.[3]
NANSULATEنام تجاری یک محصول جدید مبتنی بر نانو فناوری است که برای اولین بار توسط یک شرکت آمریکایی ارائه شد و در سالهای اخیر کاربرد های جلب توجهی پیدا کرده است NANSULATE مخفف دو کلمه Nanotechnology+Insulation است فناوری که در تولید این عایق استفاده شده کاملا انحصاری است و فقط در اختیار تولید کنندگانش قرار دارد .اما به نظر می رسد NANSULATE از تزکیب نانو ذرات SiO2 و یا TiO2 با رزین های اپوکسی و رزین های اکریلیک به دست می اید رزین ها به دلیل خواص چسبندگی و الاستیکی کاربرد فراوانی در صنایع رنگ و پلاستیک دارند با پیشرفت فناوری نانو و نفوذش در همه زمینه ها صنعت رزین هم بی نصیب نمانده و به این ترتیب توانسته اند خواص مکانیکی خواص الکتریکی خواص الاستیکی و مقاومت حرارتی رزین ها را بهبود دهند[1]
در شکل زیر می توان تاثیر افزایش نانو ذرات سیلیس SiO2 را بر روی خواص الاستیک رزین epoxy مشاهده کرد همانطور که می بینید افزایش 4 درصدی نانوذرات سیلیس باعث افزایش یک گیگا پاسکال مدول یانگ رزین اپوکسی شده است.[1]

تاثیر افزایش نانو ذرات سیلیس SiO2 را بر روی خواص الاستیک رزین epoxy

در جدول زیر نیز افزایش مقاومت کششی و مقاومت شکست با افزایش نانو ذرات قابل مشاهده است.افزودن 4 درصدی SiO2 موجب افزایش 30 درصدی مقاومت کششی رزین در دمای 77 درجه کلوین شده است .[1]

افزایش مقاومت کششی و مقاومت شکست با افزایش نانو ذرات

عبور انرژی حرارتی از یک ماده عایق, در حقیقت, تلاش مولکول های گرم و پرتحرک برای انتقال انرژی به مولکول های سرد و کم تحرک است که در نتیجه آن سیستم به تعادل می رسد. انتقال انرژی حرارتی از سه طریق ممکن است: هدایت جامد, هدایت گاز و انتقال تابشی.
سطحی که از NANSULATE پوشیده شده از تونل های نانو متری درهم رفته تشکیل شده است که دیواره این تونل ها فقط چند نانو متر ضخامت دارد .[3]

منافذ نانومتری در نانوکامپوزیت هایsio2-epoxy

هوای به دام افتاده در این تونل ها مانند سایر عایق ها عمل می کند و مانع عبور حرارت می شود. با این تفاوت که در NANSULATE از اثر نودسن استفاده می گردد. اثر نودسن بیان می کند که انرژی توپ داخل تونل سریع تر از انرژی توپ خارج تونل کاهش می یابد:[3]

اثر نودسن

ترکیبی که عمل ایزولاسیون را در NANSULATE انجام می دهد Hydro-NM-Oxide است که یکی از محصولات فناوری نانوست. ضریب انتقال حرارت این ماده بر اساس استاندارد ASTM C-518 بسیارکم و در حدود 0.017 W/mK که نشان می دهد انتقال حرارت از آن به سختی صورت می گیرد و عایق بسیار خوبی است.

جدول مقایسه ضریب انتقال حرارت عایق های متداول

تست بهینه سازی مصرف انرژی : [3]
دو جعبه مجهز به ترمومتر ولامپهای روشن آماده شدند. سطوح داخلی و خارجی یکی از جعبه ها توسط Nansulate GP پوشش دهی شد و در دمایی حدودا 13 درجه سانتیگراد هردوجعبه حرارت داده شدند،افزایش دماها یادداشت شد.

بعد از گذشت 45 دقیقه جعبه پوشش داده شده دمای 40C را نشان می داد در حالی که این دما بعد از 85 دقیقه توسط جعبه پوشش داده نشده نشان داده شد. جعبه پوشش داده نشده هرگز به دمای 40C نرسید.

خوردگی و زنگ زدگی

در استاندارد ISO 8044 خوردگی بدین صورت تعریف شده است : « کنش فیزیکی- شیمیایی بین فلز و محیط اطرافش که معمولا دارای طبیعت الکتروشیمیایی بوده و نتیجه اش تغییر در خواص فلز میباشد . » این تغییر در خواص میتواند منجر به از دست رفتن خواص عملکردی فلز، محیط یا سیستمی شود که این دو قسمتی از آن را تشکیل می دهند.
حضور سه عامل در کنار هم باعث به وجود آمدن خوردگی می شود :
1. آهن
2. آب
3. اکسیژن
NANSULATE به طور مستیم به ماده می چسبد و آن را عایق می کند. این پوشش که خاصیت Hydrophobic دارد مانع رسیدن رطوبت به سطح می شود و همان طور که می دانیم رطوبت از عوامل اصلی در ایجاد زنگ زدگی و خوردگی روی فلزات محسوب می شود.

NANSULATE به طور کامل سطح را در بر می گیرد و با آن پیوند می دهد و این بدان معناست که هیچ فضای میکروسکوپی برای نفوذ هوا ( اکسیژن ) که از عوامل مهم خوردگی است وجود نخواهد داشت. به علاوه خاصیت هیدروفوبیکی نانو کامپوزیت ها در NANSULATE رطوبت را از سطح عایق دور می کند. بنابراین مانع رسیدن رطوبت به سطح لوله ها ، مخازن و یا تجهیزات دیگر می شود

خوردگی زیر عایق
خوردگی زیر عایق یکی دیگر از مشکلات چند میلیون دلاری برای صنایع مختلف به شمار می رود و مجبور هستیم سالیانه هزینه های گزافی را برای ساخت سیستم های نو بپردازیم.
در مکان هایی که عایق کاری شد همیشه اختلاف دما مشاهده می شود و همچنین همیشه یک فضای خالی بین عایق و سطح که عایق کاری شده وجود دارد. تغییر دمای ایجاد شده در این فضا می تواند باعث آزاد شدن رطوبت شود ( در اثر پدیده چگالش ) و این آب آزاد شده عاملی برای ایجاد خوردگی محسوب می گردد.
خاصیت یک ماده برای دفع آب را Hydrophobic می گویند. نانو کامپوزیت هایی که تقریبا 70 درصد ضخامت فیلم نازک NANSULATE را تشکیل می دهند Hydrophobe هستند. NANSULATE به طور مستیم به ماده می چسبد و آن را عایق می کند. این پوشش که خاصیت Hydrophobic دارد مانع رسیدن رطوبت به سطح می شود و همان طور که می دانیم رطوبت از عوامل اصلی در ایجاد زنگ زدگی و خوردگی روی فلزات محسوب می شود. NANSULATE به طور کامل سطح را در بر می گیرد و با آن پیوند می دهد و این بدان معناست که هیچ فضای میکروسکوپی برای نفوذ هوا (اکسیژن) که از عوامل مهم خوردگی است وجود نخواهد داشت. [3]

دیگر خوصوصیات این تکنولوژی

- مقاومت در برابر رطوبت ، کپک و قارچ ها
- قابلیت کپسوله کردن سرب
- سازگاری با محیط زیست
- محافظت در برابر آتش سوزی

کلیدواژه:

نانوکامپوزیت ; عایق حرارتی ; Epoxy resn Nanocomposites ; Nansulate
منابع:

[1] C.J.Huang ,S.Y. Fu ,Y.H. Zhang ,B.Lauke : CryogenicpropertiesofSiO2 /epoxy nanocomposites . Cryogenics 45(2005)450–454
[2] Marjan Shayegan,Reza Bagheri : The Simultaneous Effect of Silica Nanoparticles and Rubber Particles on the Toughness of Epoxy Polymer . Nanostructures (NS2008)
March 11-14, 2008, Kish University, Kish Island, I.R. Iran
[3]www.nansulate.com

عطاالله پناه یاب ::: سه شنبه 87/11/29::: ساعت 11:26 صبح

شما چه نظری دارید: نظر

لیست کل یادداشت های این وبلاگ