شبيه‌سازي، توليد و مشخصه‌يابي منسوج حاوي ذرات آلومينيم براي مديريت تابش گرمايي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

دكتري

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.

219018

شيمي نساجي و علوم الياف

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان