تولید عایق های حرارتی

محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر برای افزایش کارایی عایق‌های حرارتی و نیز کاهش قیمت تمام شده‌ی آن، اقدام به بررسی استفاده از نانوالیاف در ساختار عایق نمودند. نتایج این طرح که علاوه بر افزایش راندمان محصول، منجر به کاهش ضخامت و وزن آن شده، قابل کاربرد در صنعت ساخت و ساز خواهد بود. عایق کاری مناسب برای جلوگیری از هدر رفت انرژی یکی از موضوعات مهم و مطرح در زمینه‌ی حفظ انرژی‌های فسیلی و تجدیدناپذیر است. عایق‌های حرارتی معمول از جمله پشم شیشه و فوم پلی اتیلن به هیچ وجه نمی‌توانند پاسخگوی کاربردهای عظیم موجود در صنعت باشند؛ زیرا این مواد فقط در ضخامت‌های بالا پتانسیل کاربرد دارند.
کمیل نصوری، در خصوص اهمیت تحقیق صورت گرفته عنوان کرد: «با توجه به مشکلات و نقاط ضعف موجود در عایق‌های حرارتی متداول همانند راندمان پایین، وزن و ضخامت بالا، اشغال فضای زیاد و هزینه‌ی تولید بالا بر آن شدیم تا با استفاده از نانومواد، بر حجم گسترده‌ای از این مشکلات و نقاط ضعف فائق شویم. از این رو در این طرح، از ساختار نانوالیاف با تخلخل‌های فراوان و ضخامت بسیار پایین در ساخت عایق حرارتی استفاده شده است.»
به گفته‌ی این محقق استفاده از این نانوالیاف در ساختار عایق، سبب کاهش رسانایی حرارتی آن شده است. نتیجه‌ی دیگر این کار، کاهش ضخامت و وزن عایق تولیدی در مقایسه با عایق‌های متداول است؛ در حالی که این امر نه تنها راندمان عملکرد عایق را کم نکرده، بلکه صرفه جویی ‌هزینه‌ی تولید و انرژی را به دنبال داشته است.
کاربرد اصلی نتایج طرح حاضر در صنعت ساختمان به منظور عایق کاری حرارتی سطوح به ویژه شیرآلات ساختمان‌ها و جلوگیری از هدر رفت انرژی است. همچنین در محفظه‌های کنترل دمایی قابل حمل و نقل در بیمارستان‌ها نیز می‌توان از آن استفاده نمود.
نصوری برتری استفاده از نانوالیاف به کامپوزیت‌های پلیمری را این‌گونه توضیح داد: «کارهای انجام شده برای معرفی عایق حرارتی بیشتر مربوط به استفاده از کامپوزیت‌های پلیمری حاوی نانورس و نیز نانوکامپوزیت‌های ایروژل است. در این موارد خواص عایق حرارتی خوبی حاصل خواهد شد. با این حال در این نمونه‌ها توجهی به کاهش وزن و نیز ضخامت عایق نشده است و از این رو توانایی رقابت با عایق‌های حرارتی موجود در بازار را ندارند.»
از ویژگی‌های برجسته نانوالیاف، قطر بسیار پایین آن است که این قطر اندک منجر به حصول سطح مخصوص بسیار زیاد می‌شود. این ویژگی سبب جذب حرارت از طریق تشعشع (که مکانیزم اصلی انتقال حرارت در این مواد است) بر روی سطح نانوالیاف می‌شود. نکته‌ی حائز اهمیت دیگر، حضور تخلخل‌های بسیار زیاد و با اندازه‌ی کوچک در لایه‌ی نانوالیاف است. این خاصیت باعث می‌شود تا مسیرهای کمتری برای حرکت فوتون‌ها و در واقع انتقال حرارت وجود داشته باشد.
در این طرح برای ساخت نانوالیاف از دستگاه الکتروریسی استفاده شده است. این لایه‌ها بر روی بافت پلی اتیلن قرار گرفته است تا عایق حرارتی ساخته شود. همچنین پس از تولید محصول نهایی به این شکل، آزمون‌هایی از قبیل رسانایی حرارتی، عایق بودن حرارتی و بررسی میزان نفوذ بخار آب روی آن صورت گرفته است.
اگرچه نمونه‌ی تولید شده در این طرح نسبت به عایق‌های حرارتی متداول دارای کارایی بالاتر و نیز قیمت تمام شده‌ی پایین‌تری است، اما این محققان همچنان تحقیقات خود را بر افزایش راندمان و کاهش قیمت آن متمرکز نموده‌اند.
نتایج این کار تحقیقاتی در مجله‌ی Advances in Polymer Technology (جلد ۳۳، شماره‌ی ۱S، سال ۲۰۱۴، صفحات۱-۲۱۴۴۰ تا ۸-۲۱۴۴۰) منتشر شده است. دکتر پیمان ولی پور، عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد قائم شهر، وحید بابااحمدی و کمیل نصوری، دانشجویان دکترای مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، در این مطالعات همکاری داشته‌اند.