شماره راهنما :
2033 دكتري
پديد آورنده :
توكل، الهام
عنوان :
شبيه‌سازي، توليد و مشخصه‌يابي منسوج حاوي ذرات آلومينيم براي مديريت تابش گرمايي
گرايش تحصيلي :
شيمي نساجي و علوم الياف
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هفده، 159 ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
مديريت گرمايي شخصي , تابش گرمايي , شبيه‌سازي تراگسيلندگي فروسرخ , پارچه تاري پودي
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/12/22
رشته تحصيلي :
مهندسي نساجي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/12/22
چكيده فارسي :
در سال‌هاي اخير براي حفظ آسايش گرمايي انسان با وجود تغييرات دماي محيط، مفهوم مديريت گرمايي شخصي از طريق منسوجات گرم‌كننده و يا خنك‌كننده مورد توجه قرارگرفته است. در اين ميان يكي از جديدترين رويكردها به حفظ آسايش گرمايي از طريق مديريت تابش گرمايي بدن انسان مي‌پردازد. چون بيش از 50 درصد گرماي توليدشده توسط بدن انسان از طريق تابش فروسرخ با محيط تبادل مي‌شود، در اين رويكرد طراحي ساختار منسوج به گونه‌اي انجام مي‌شود كه بتواند از طريق تراگسيل يا بازتاب پرتو فروسرخ گسيل شده از بدن، كاركرد خنك‌كنندگي يا گرم‌كنندگي داشته باشد. تعداد منسوجات داراي ويژگي تابش گرمايي بسيار كم است و در عين حال كاستي‌هاي چشمگيري مانند عدم قابليت تنفس، عملكرد تابش گرمايي ضعيف و خواص مكانيكي نامطلوب دارند. بر اساس مطالعات انجام شده، تاكنون گزارشي مبني بر توليد منسوج از الياف حاوي ذرات آلومينيم و بررسي عملكرد آن براي كنترل تابش گرمايي منتشر نشده است. لذا با توجه به اهميت مديريت گرمايي شخصي از طريق منسوجاتي كه گرم يا خنك كردن موضعي را با كنترل تابش گرمايي انجام مي‌دهند، در اين رساله به شبيه‌سازي، توليد و مشخصه‌يابي منسوج حاوي ذرات كروي آلومينيم پرداخته شده است. به اين منظور، شبيه‌سازي تراگسيلندگي فروسرخ از ذرات آلومينيم كه با توزيع تصادفي در بستر پليمر قرار گرفته‌اند انجام شد. بر اساس نتايج شبيه‌سازي، نمونه پلي‌پروپيلن شامل ذرات آلومينيم با ميانگين قطر 2 ميكرومتر و غلظت 20 درصد، در مقايسه با پلي‌پروپيلن خالص در بازه طول‌موج تابش گرمايي بدن (μm 8-14)، مقدار تراگسيلندگي كل را به‌ميزان 99.91 درصد كاهش مي‌دهد و با عبور دادن 0.03 درصد توان پرتو تابيده شده، بيشترين ميزان مسدودكنندگي را براي تابش گرمايي ايجاد مي‌كند. در اندازه‌گيري تراگسيلندگي فيلم‌هاي پليمري تهيه شده نيز همين نمونه كمترين ميزان تراگسيلندگي پرتو (0.05 درصد) را نشان داد. نتايج شبيه‌سازي و طيف‌سنجي نشان داد در محدوده تابش گرمايي بدن، مقدار تراگسيلندگي فروسرخ حتي در حضور 1 يا 2 درصد حجمي ذرات آلومينيم درون فيلم پليمري كاهش قابل قبولي دارد. پس از تهيه دانه از آميزه پلي‌پروپيلن و آلومينيم، توليد نخ چندرشته به‌وسيله دستگاه ذوب‌ريسي نيمه‌صنعتي انجام شد. نخ‌هاي توليدشده به‌عنوان نخ پود براي بافت پارچه با بيشينه تراكم پودي استفاده شدند. خواص پارچه‌هاي حاوي ذرات آلومينيم از جمله تراگسيل تابش فروسرخ، خواص مكانيكي، ثبات سايشي، ثبات شستشويي و قابليت عبور هوا و بخار آب از آن مورد مطالعه قرار گرفت. پارچه بافته شده از نخ پود حاوي 2 درصد حجمي ذرات آلومينيم، بيشترين ميزان مسدودكنندگي تابش گرمايي (99.77 درصد) را نشان داد و استحكام كششي مناسبي نيز (73.09 مگاپاسكال) داشت. اين پارچه مي‌تواند در شرايط آب‌وهواي سرد (C° 0) با ايجاد اختلاف دماي ظاهري برابر با C° 9.6 از اتلاف تابش گرمايي بدن جلوگيري كند و قابليت گرم‌كنندگي را تأمين نمايد.
چكيده انگليسي :
Energy consumption and climate change are two major issues for humans in the 21st century. The high consumption of energy directly leads to excessive greenhouse gas emissions, which severely disturbs the climate balance and causes global warming. Maintaining the thermal comfort of the human body in cold environments has always been considered for public health and energy saving. In this regard, methods for local heating of the human body through thermal radiation insulation textiles are provided. This thesis reports on an eco-friendly and cost-effective technique for the industrial production of personal thermal management textiles via the melt spinning of Polypropylene/Aluminum (PP/Al) compounds. The optimum diameter and filler loading of spherical Al particles to minimize thermal radiation transmittance were determined by numerical full wave analysis. The infrared (IR) transmittance of Al particles in the PP matrix was simulated. Based on the simulation results, the sample containing Al particles with an average diameter of 2 micrometers and a concentration of 20 vol%, compared to neat PP, decreased the total transmittance in the wavelength range of body heat radiation (14-8 μm) by 99.91% and suppressed body radiation. In measuring the transmittance of prepared polymer films, the same sample also showed the lowest amount of transmittance (0.05%). Also, in the range of thermal radiation of the body, the amount of IR transmittance even in the presence of 1 or 2 vol% of Al particles in the PP film has an acceptable reduction. After preparing the suitable granules of PP/Al compound, the production of multifilament yarns was done using a pilot plant melt spinning machine. The produced yarns were used as weft yarns for fabric weaving with maximum weft density. The properties of fabrics containing Al particles, including IR transmittance, mechanical properties, wearability and durability properties were studied. The fabric woven from weft yarn containing 2 vol% of Al particles showed suitable mechanical properties and could obtain an apparent temperature difference of 9.6°C in an environment with a temperature of 0°C.
استاد راهنما :
حسين فشندي , ذاكرحسين فيروزه
استاد مشاور :
حسين فشندي , ذاكرحسين فيروزه
استاد داور :
حسين فشندي , ذاكرحسين فيروزه , محمدرضا محدث مجتهدي
