بررسی خواص حرارتی نانوکامپوزیت تغییر فازدهنده نمک هیدراته در پیشگیری از استرس گرمایی

مقدمه: امروزه، استفاده از فناوری های پوشیدنی و مواد تغییر فاز دهنده (pcm) گزینه مناسبی برای کنترل حرارت بدن و ذخیره سازی انرژی حرارتی می باشد. از این رو هدف از این مطالعه، سنتز و بهینه سازی خواص حرارتی نانوکامپوزیت سدیم سولفات دکاهیدرات با استفاده از نانوذرات مختلف به منظور کاربرد مدیریت حرارتی بدن می باشد.روش کار: در این مطالعه کامپوزیت سدیم سولفات دکاهیدرات با استفاده از پتاسیم کلرید (kcl) به منظور تنظیم دمای ذوب، بوراکس (std) به عنوان ماده هسته ساز و سدیم پلی اکریلات (spa) به عنوان عامل تغلیظ کننده و جلوگیری از جداسازی فاز سنتز شد. سپس تاثیر افزودنwt.%  05/0 از هر کدام از نانوذرات اکسید آلومینیوم (al2o3)، اکسید آهن (fe2o3)، گرافن اکساید (go) و تیتانیوم دی‌اکسید (tio2) بر خواص حرارتی pcm پایه بررسی شد. از میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی (fesem) جهت بررسی مورفولوژی سطحی نانوکامپوزیت های pcm و از آنالیز گرماسنجی روبشی تفاضلی (dsc) جهت بررسی خصوصیات حرارتی از جمله دمای تغییر فاز (ذوب و انجماد) و گرمای نهان نمونه ها استفاده گردید.  یافته ها: با توجه به نتایج آنالیز dsc، نمونه s-5-5 سدیم سولفات دکاهیدرات حاوی %.kcl 3 wt و %.std 5 wt و spa با دمای ذوب (°c 5/29) و گرمای نهان (j/gr 120)، به عنوان نمونه مناسب شناخته شد که فاقد جداسازی فاز بود. همچنین، تمام نانوذرات باعث افزایش 72/1 -6/0 درجه ای دمای ذوب pcm پایه شدند. نانوذرات al2o3 و fe2o3 باعث کاهش گرمای نهان ذوب و نانوذرات go و tio2 باعث افزایش گرمای نهان ذوب شدند.نتیجه گیری: نتایج نشان  داد با استفاده از مواد افزودنی و نانوذرات می توان خواص حرارتی pcmها را بهبود بخشید. نانوکامپوزیت های نمک های هیدراته می توانند به عنوان pcmهای امیدوارکننده در کاربرد مدیریت حرارتی بدن در نظر گرفته شوند.  

investigating the thermal properties of hydrated salt phase change material nanocomposites in the prevention of heat stress

introduction: wearable thermal management systems and phase change materials (pcms) have emerged as effective solutions for regulating body temperature and storing thermal energy. this study focuses on synthesizing and thermal optimizing a sodium sulfate decahydrate-based nanocomposite incorporating various nanoparticles to improve its performance for personal thermal regulation applications.material and methods: the composite was prepared using sodium sulfate decahydrate as the base pcm. potassium chloride (kcl) was added to adjust the melting point, borax (std) served as a nucleating agent, and sodium polyacrylate (spa) was included as a thickening agent to suppress phase separation. to evaluate the effect of nanoparticle additives, 0.05 wt.% of aluminum oxide (al₂o₃), iron oxide (fe₂o₃), graphene oxide (go), and titanium dioxide (tio₂) were separately incorporated into the base formulation. a field emission scanning electron microscope (fesem) was used to analyze the surface morphology of the resulting nanocomposites. differential scanning calorimetry (dsc) assessed thermal properties, including phase transition temperatures (melting and freezing points) and latent heat.results: differential scanning calorimetry (dsc) analysis indicated that sample s-5-5 comprising sodium sulfate decahydrate with 3 wt.% kcl, 5 wt.% std and spa exhibited a melting temperature of 29.5 °c and a latent heat of 120 j/g. this composition remained stable without phase separation. the incorporation of nanoparticles raised the melting point of the base pcm by 0.6 to 1.72 °c. aluminum oxide (al₂o₃) and iron oxide (fe₂o₃) reduced the latent heat of fusion, whereas go and tio₂ increased it.conclusion: these findings confirm that the thermal properties of sodium sulfate decahydrate-based pcms can be tailored by including specific additives and nanoparticles. hydrated salt nanocomposites demonstrate strong potential as pcms for wearable body temperature regulation.