• 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

    اقتصادي، زهره