اثر نانوساختارهای کربنی بر خواص حرارتی

جلوگیری از هدر رفت انرژی، یکی از روش های افزایش راندمان سامانه های حرارتی است. در سال های اخیر مواد تغییر فازی به عنوان یکی از راهکارهای حفظ و ذخیره انرژی مطرح شده است. در این بین، مواد تغییر فازی جامد-مایع به دلیل قابلیت طراحی متنوع و خواص حرارتی مناسب، مورد توجه قرار گرفته اند. مهمترین چالش در این مواد، نشت مذاب در هنگام تغییر فاز و هدایت حرارتی پایین سامانه است. برای رفع این مشکل، ساختارهای کربنی به مواد تغییر فازی افزوده می شوند تا نشت و هدایت حرارتی مواد تغییر فازی را بهبود بخشند. حضور ساختارهای کربنی موجب کاهش سهم ماده تغییر فازی، تغییرات بلورینگی و افت آنتالپی سامانه می شود. باتوجه به نوع ساختار و ترکیب درصد آن، میزان این تغییرات متفاوت خواهد بود. به همین دلیل مهمترین چالش در این سامانه ها، دستیابی به بیشترین آنتالپی در کمترین نشتی و کاهش پدیده فوق سرد است. بر اساس پژوهش های اخیر در این حوزه می توان گفت نانوساختارهای کربنی صفحه ای، خصوصا گرافن اکساید، توانسته اند سامانه تغییر فازی را در کمترین ترکیب درصد به پایداری شکلی برسانند. همچنین این نانوصفحات در فرآیند جامد شدن مذاب مواد تغییر فازی، به عنوان هسته اولیه برای بلورینگی هتروژن عمل کرده و درصد بلورینگی و به تبع آن آنتالپی مذاب را افزایش می دهند. از طرفی، وجود هسته های هتروژن باعث افزایش سرعت بلورگذاری در تغییر فاز مایع به جامد شده و پدیده فوق سرد را کاهش می دهد.