نانوالياف كامپوزيتي تنظيم‌كننده گرمايي از پلي‌اتيلن‌گليكول، پلي(وينيل‌الكل) و نانوذرات تيتانيم دي‌اكسيد

Thermal Regulating Nanofibers Composite from Polyethylene Glycol, Poly(vinyl alcohol) and Titanium Dioxide Nanoparticles

فرضيه‌: امروزه كاربرد روش‌هاي نوين براي تهيه انرژي پاك و تجديدپذير مانند انرژي گرمايي بيشتر احساس مي‌شود. استفاده از مواد تغيير فاز (PCMs) از مهم‌ترين روش‌هاي ذخيره‌سازي انرژي گرمايي است كه به‌عنوان مواد پاك و تجديدپذير در الياف تنظيم‌كننده گرمايي براي منسوجات هوشمند به‌كار گرفته مي‌شوند. پلي‌اتيلن‌گليكول (PEG) ماده تغيير فازجامد-مايع با ويژگي‌هاي مناسب است كه به كپسولي‌كردن نياز دارد. الكتروريسي تك‌فازي تركيبي شامل پليمر ماتريس و PCM روشي براي كپسولي‌كردن است. از طرفي، افزودن اكسيد فلزي مي‌تواند به افزايش رسانندگي گرمايي مواد تغيير فاز منجر شود. اين پژوهش با هدف توليد نانوالياف تنظيم‌كننده گرمايي از پليمرهاي پلي(‌وينيل‌الكل) (PVA) و PEG و نانوذرات تيتانيم دي‌اكسيد (TiO2) انجام شده است. روش‌ها: در اين پژوهش، نانوذرات TiO2 به محلول تركيبي بهينه شامل PVA و PEG افزوده و محلول حاصل با روش تك‌فازي الكتروريسي شد و سپس عملكرد تنظيم‌كنندگي گرمايي آن بررسي شد. براي دستيابي به اين هدف، آزمون‌هاي DSC ،DTG FTIR و XRD به‌كار گرفته شد و از نانوالياف تصاوير FE-SEM،EDS و نگاشت عنصري تهيه شد. يافته‌ها: براساس نتايج آزمون DSC آنتالپي‌هاي ذوب و تبلور نانوالياف توليدشده بيشتر از پودر خالص PEG به‌دست آمد. همچنين طبق تصاوير FE-SEM ،EDS و نگاشت عنصري وجود نانوذرات TiO2 در نانوالياف تأييد شد. براساس آزمون DTG وجود نانوذرات TiO2 و PVA موجب افزايش دماي تخريب PEG در نانوالياف در مقايسه با پودر PEG شد. طيف FTIR وجود پليمرها و نانوذرات TiO2 را نشان داد. الگوي XRD نشانگر ساختار بلوري نانوالياف بود. بنابر نتايج، نانوالياف‌ تهيه‌شده مي‌توانند به‌عنوان ماده تنظيم‌كننده گرمايي شكل پايدار در كاربردهاي مختلف استفاده شوند.

Hypothesis: Today, the use of modern methods for producing clean and renewable energy such as thermal energy is more requested. One of the most important methods for storing thermal energy is phase change materials (PCMs), which are used as clean and renewable materials in thermal regulating fibres for smart textiles. Polyethylene glycol (PEG), a solid-liquid phase change material, with proper properties, needs to be encapsulated. A single-phase combination electrospinning composed of matrix polymer and PCM is a method of encapsulation. On the other hand, adding metal oxide can increase the thermal conductivity of the phase change materials. This research was conducted with the aim of producing thermal regulating nanofibers from poly(vinyl alcohol) (PVA) and PEG polymers with titanium dioxide nanoparticles (TiO2). Methods: TiO2 nanoparticles were added to an optimal combination solution containing PVA and PEG and the resultant solution was electrospun by a single-phase method and its thermal regulating performance was investigated. For this purpose, DSC, DTG, and also FT-IR and XRD tests were used and FE-SEM, EDS and mapping images were obtained from the nanofibers. Findings: Based on the results of DSC test, the enthalpy of melting and crystallization of the produced nanofibers were higher than those of pure PEG powder. Also, according to FE-SEM, EDS and mapping images, the presence of TiO2 nanoparticles in the mentioned nanofibres was confirmed. Based on the DTG test, the presence of TiO2 nanoparticles and PVA increased the degradation temperature of PEG in nanofibers compared to PEG powder. The FTIR spectrum showed the presence of polymers and TiO2 nanoparticles. The XRD pattern showed a crystalline structure for nanofibres. According to the results, the prepared nanofibres can be used as a form-stable thermo-regulating material in various applications.