شماره ركورد
25825
شماره راهنما
NANO2 146
عنوان
ساخت كامپوزيت سراميكي نانومتخلخل پرليت منبسط شده/هواژل سيليس جهت كاربردهاي عايق حرارتي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد - سراميك
دانشكده
علوم و فناوري هاي نوين
تاريخ دفاع
1402/06/24
صفحه شمار
62 ص .
استاد راهنما
بهروز موحدي
كليدواژه فارسي
هواژل , پرليت منبسط شده , عايق حرارتي , ابر آبگريزي , مزومتخلخل , كامپوزيت هواژل/ پرليت
چكيده فارسي
هواژل سيليس كاربردهاي منحصر به فردي در زمينههاي مختلف مانند جاذبها، دستگاههاي جداسازي، پزشكي، حسگرها، سيستم هاي انتقال دارو، حاملهاي كاتاليزور و عايقهاي حرارتي دارند. هدايت حرارتي بسيار كم هواژل و تراكم تودهي بسيار كم، در كنار خواص مكانيكي خوب پرليت منبسط شده و هدايت حرارتي پايين آن، ميتواند تركيب كامپوزيتي مناسبي جهت ساخت سراميكهاي عايق حرارتي جهت استفاده در ساختمان و صرفه جويي در مصرف انرژي ايجاد كند. از طرف ديگر پرليت يك پسماند خطرناك براي طبيعت نيست و دوستدار محيط زيست است و به عنوان يك محصول سبز در كاربردهاي عايق حرارتي و رطوبتي در ساختمانها و شهري سازي استفاده ميشود. در اين تحقيق كامپوزيت مزومتخلخل هواژل/ پرليت منبسط شده، از طريق سنتز هواژل مزومتخلخل با حفرههاي نانومتري و نفوذ آن به داخل منافذ پرليت ساخته شد. به عبارت ديگر، هواژل نانو متخلخل جايگزين منافذ ميكرومتري پرليت شده، كاهش هدايت حرارتي و افزايش خواص مكانيكي كامپوزيت را ايجاد كرده است .در اين پژوهش از پيش مادههاي مختلفي براي سنتز هواژل استفاده شده است. از سديم سيليكات، سيليسيك اسيد و تترااتيل اورتوسيليكات به عنوان منابع تامين سيليس، از ستيل تري متيل آمونيوم بروميد (CTAB) به عنوان فعال سطحي، از كلريدريك اسيد، آمونيوم فلورايد و آمونيوم هيدروكسيد به ترتيب به عنوان كاتاليزورهاي اسيدي و بازي استفاده شد. پس از سنتز هواژل و نفوذ آن به وسيلهي آون خلاء به درون حفرات پرليت، از چسبهاي سيماني و سلولزي جهت آماده سازي كامپوزيت حجمي هواژل/ پرليت استفاده شد. تصاوير SEM، نفوذ هواژل درون حفرات پرليت منبسط شده را نشان داد. نتايج آناليز جذب و واجذب فيزيكي نيتروژن (BET)، عدد سطح ويژه را براي هواژل سيليس سنتز شده در محدودهي730-303 متر مربع بر گرم و ميانگين قطر حفرات را در محدودهي20-3 نانومتر نشان داد. در بررسي نتايج آزمون ضريب انتقال حرارت مشخص شد كه پس از نفوذ هواژل به درون حفرات پرليت، ضريب انتقال حرارت حدود 60 % كاهش يافته است. پس از اصلاح سطح نمونه با استفاده از تري متيل كلروسيلان، نتايج آناليز FTIR نشان داد كه پيوندهاي Si-CH3، تشكيل شده است. آزمون زاويه تماس زاويه 150 درجه را براي قطره آب گزارش كرد و نشان داد كه نمونه ابرآبگريز شده است. در نهايت روي نمونههاي حجمي آزمون آتش انجام شد و اختلاف دمايي در حدود 951 درجه سانتيگراد با گراديان دمايي 475 درجه سانتيگراد بر سانتيمتر بهدست آمد كه گوياي مقاومت بالاي نمونه در برابر آتش و انتقال حرارت است.
كليدواژه لاتين
Aerogel , expanded perlite , thermal insulation , super hydrophobic , mesoporous , aerogel/perlite composite
عنوان لاتين
Fabrication of nanoporous ceramic composite of expanded perlite/silica aerogel for thermal insulation applications
گروه آموزشي
مهندسي نانو فناوري
چكيده لاتين
Silica aerogels have unique applications in various fields such as adsorbents, separation devices, medicine, sensors, drug delivery systems, catalyst carriers and thermal insulators. The very low thermal conductivity of aerogel and the very low mass density, along with the good mechanical properties of expanded perlite and its low thermal conductivity, can create a suitable composite composition for making thermal insulation ceramics for use in buildings and saving energy. On the other hand, perlite is not a dangerous waste for nature and is environmentally friendly and is used as a green product in thermal and moisture insulation applications in buildings and urbanization. In this research, the mesoporous aerogel/expanded perlite composite was made through the synthesis of mesoporous aerogel with nanometer holes and its penetration into the perlite pores. In other words, nanoporous aerogel has replaced the pearlite micrometer pores, reducing the thermal conductivity and increasing the mechanical properties of the composite. In this research, various pre-materials have been used for the synthesis of aerogel. Sodium silicate, silicic acid, and tetraethylorthosilicate were used as sources of silica, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as surfactant, hydrochloric acid, ammonium fluoride, and ammonium hydroxide as acid and base catalysts, respectively. After the synthesis of aerogel and its penetration into perlite holes by vacuum oven, cement and cellulose adhesives were used to prepare bulk aerogel/perlite composite. SEM images showed the penetration of aerogel into the pores of the expanded pearlite. The results of BET analysis showed the specific surface area value for the synthesized silica aerogel in the range of 303-730 square meters per gram and the average diameter of the holes in the range of 3-20 nm. Examining the results of the heat transfer coefficient test, it was found that after the penetration of aerogel into the perlite holes, the heat transfer coefficient decreased by about 60%. After modifying the surface of the sample using trimethylchlorosilane, the results of FTIR analysis showed that Si-CH3 bonds were formed. The contact angle test reported the angle of 150 degrees for the water drop and showed that the sample is superhydrophobic. Finally, a fire test was performed on the bulk samples and a temperature difference of about 951 °C with a gradient of 475 °C/cm was obtained, which indicates the high resistance of the sample to fire and heat transfer.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
158754
نويسنده