پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده موضوع تحقیق: با توجه به شرایط رو به وخامت محیط­زیست و به طور خاص جهانی که با کمبود انرژی و آب تمیز روبرو است، ویژگی­های سیستم خورشیدی تولید بخار از جمله عدم انتشار کربن­دی­اکسید، مصرف انرژی پایین و بازده بالا برای نمکزدایی آب دریا کمک بزرگی به تامین نیاز بشر می­کند. در سیستم‌های مدرن نمک زدایی خورشیدی، انرژی خورشیدی توسط یک جاذب فوترترمال دریافت و سپس به انرژی حرارتی تبدیل می‌شود تا حجم مشخصی از آب را گرم کرده و بخار تولید کند؛ بخار تولید شده به سطح داخلی پوشش که سردتر است برخورد کرده، متراکم شده و آب تمیز در مخزن جمع می­شود. سیستم‌ خورشیدی تولید بخار باید دارای پنج ویژگی مهم و اساسی، شامل جذب نور زیاد، اتلاف حرارتی اندک، متمرکزسازی گرما، انتقال مناسب آب و در نهایت قابلیت شناوری بر سطح آب باشد.
روش تحقیق: در پژوهش پیش­رو سیستم خورشیدی تولید بخار مبتنی بر جاذب گرافیت ساخته شده و عملکرد آن با استفاده از نانوذرات پلاسمونیک نیکل ارتقا داده شده­ است. بمنظور بررسی اثر ساختار دو زیرلایه برای جاذب فتوترمال ساخته شد که شامل یک فوم پلی­یورتان (PU) تخلخل بسته به عنوان عایق حرارتی و یکی از دو نوع نمد متفاوت از جنس پنبه یا پلی­استر به عنوان لایه انتقال دهنده آب دور فوم PU پیچیده شده است. در این مطالعه مهم­ترین پارامترها از جمله نرخ تبخیر آب، دمای سطح نمونه و بازده سیستم اندازه­گیری شده­اند.
نتایج اصلی: بازده حرارتی و نرخ تبخیر برای جاذب گرافیتی خالص به ترتیب 17/68 % و kg/m².h97/0 است که با اضافه کردن نانوذرات نیکل به آن، به ترتیب تا مقدار 57/93 % و kg/m².h 37/1 افزایش یافته است. اهمیت مهندسی ساختار با استفاده از دو زیرلایه متفاوت با جاذب آب پنبه­ای یا پلی­ استری بررسی و متناسب با شرایط جاذب فتوترمال و موازنه جرم و انرژی، مناسب­ترین زیر لایه همراه با انتقال دهنده آب پلی­استری برای جاذب فوتوترمال گرافیت/نیکل، انتخاب شد.

چکیده هدف تحقیق: پلی(‌دی‌متیل‌سیلوکسان) (PDMS) پلیمری سیلیکونی است که علی‌رغم خواص منحصر به فرد و پتانسیل کاربردی بالای میکروذرات آن، تهیه میکروذرات با روش‌های امولسیون‌سازی توده‌ای به عنوان چالش اساسی مطرح است که به دلیل محدودیت‌های موجود در فرایند آمیزه‌سازی و نیز گرانروی بالا و انرژی سطحی پایین، کنترل دقیق خواص نهایی ذرات تهیه شده غیر ممکن است. در کار پژوهشی حاضر میکروذرات PDMS با اندازه‌ قابل کنترل، از ماده اولیه با گرانروی بالا تهیه گردید.
روش‌ تحقیق: با استفاده از میکروسیالی شیشه موئین هم-جریان میکروذرات PDMS حاصل شد. میکروسیالی طراحی شده در این پژوهش، ساده، کم‌هزینه و قابل استفاده مجدد بوده و تهیه میکروقطرات با گرانروی بالا را امکان‌پذیر ساخته است. پایدارسازی میکروقطرات PDMS در امولسیون روغن-در-آب با بهینه‌سازی اجزاء حمام و فرایند پخت انجام و به تهیه میکروذرات PDMS کروی و یکنواخت منجر شد. تأثیر پارامترهای مهم و قابل تنظیم از جمله قطر میکروکانال و دبی جریان بر رژیم‌های جریان و درنتیجه توزیع اندازه میکروذرات، با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی پویشی بررسی شد.
نتایج اصلی: نتایج نشان داد رژیم جریان برای مقادیر پایین دبی‌های فاز پیوسته از نوع چکه‌ای و میکروذرات حاصل از آن تک‌پراکنشی است، در مقابل میکروذرات حاصل از رژیم تشکیل جت نسبت به رژیم چکه‌ای، دارای اندازه قطر کوچکتر و توزیع پهن بود. با کاهش قطر میکروکانال میکروذرات با قطر حدود µm 83/1 حاصل شد. با استفاده از تکنولوژی طراحی شده، میکروذرات نانوکامپوزیتی یکنواخت PDMS/ZnO حاوی 15% اکسید روی با گرانروی محلول فاز آلی mPa.s 7550، با اندازه قطر ذرات µm 318 تهیه شد. بنابراین با روشی بهینه و ساده می‌توان میکروذرات یکنواخت با اندازه قابل کنترل را تهیه کرد که در کاربردهای متنوعی از جمله دارورسانی، زیست‌مهندسی و صنایع الکترونیکی مطرح هستند.