نانو پوشش های هوشمند، دستاورد برتر دوره اول پژوهشسرای زرین شهر

تعرفه تبلیغات در سایت

آخرین مطالب

امکانات وب

نانو پوشش هاي هوشمند، دستاورد برتر دوره اول پژوهشسراي زرين شهر

یازدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید.
در این دوره از جشنواره تعداد 105 گروه به عنوان گروه های برتر در بخش های سمینارهای علمی، مسابقات و غرفه های نمایشگاهی به عنوان گروه های برتر برگزیده و معرفی شدند.
بر آن شدیم تا با معرفی پروژه های گروه های برتر علاوه بر قدردانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم.
 
مقطع: دوره اول متوسطه
موضوع: نانو پوشش های هوشمند
نام مدرسه: پژوهشسرای دانش آموزی زرین شهر
نام استاد: آقای رضا کشاورزی
دانش آموزان: امیرحسین پرویزی، شادی رحیمی، پریا نوروزی  

چکیده:

نانو پوشش هوشمند، نوعی پوشش است که با بهره گیری از فناوری های نوین می توان میزان جذب نور را در این گونه از پوشش ها تغییر داد.
امواج الکترومغناطیس طیف گسترده ایی دارند و نور خورشید از جمله این امواج است.
نور خورشید شامل اشعه فرابنفش، نور مرئی و فرو سرخ می باشد. با استفاده از لایه های هوشمند می توان از انتقال انرژی گرمایی که توسط خورشدی حمل می شود جلوگیری کرد یا رنگ سطوح را تغییر داد و بدین منظور از ورود انرژی گرمایی به محل کار، منازل و یا درون خودرو کاست و نهایتاً در مصرف انرژی به مقدار چشم گیری صرفه جویی کرد.


برای تولید این نوع از پوشش ها، شیشه ای به وسیله یک لایه از تری اکسید تنگستن و شیشه دیگری با اکسید نیکل، با روش پوشش دهی غوطه وری (دیپ کوتینگ) لایه نشانی شد و در کوره با دمای حدود 300 درجه سانتی گراد قرار گرفت.

نانو پوشش هاي هوشمند، دستاورد برتر دوره اول پژوهشسراي زرين شهر


 با اعمال ولتاژی معادل یک ولت، شیشه کدر شده و با قطع پتانسل شیشه به حالت اولیه باز می گردد.
 ویژگی بارز نانو پوشش تهیه شده، قابلیت تیره شدن آن و بازگشت به حالت اولیه در زمانی بسیار کوتاه و با ولتاژ کم می باشد.
نانو پوشش هوشمند، نوعی پوشش است که با استفاده از فناوری های نوین می توان با آن میزان جذب نور را در این گونه از پوشش ها تغییر داد.
از آن جا که حدود یک سوم انرژی یک ساختمان از راه پنجره هدر می رود فعالیت برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان بر روی پنجره ها متمرکز شده است. نیاز به ذخیره انرژی موجب به وجود آمدن انواع جدیدی از شیشه و پنجره ها در ساختمان و یا صنایع دیگر نظیر خودروسازی گردیده است.


به عنوان مثال شیشه ای را تصور کنید که قابلیت تغییر از حالت شفاف به حالت کدر، توسط یک کلید را داشته باشد. می توان از این شیشه برای پنجره خانه (در حالت نیاز به ایجاد عدم دید)، جلوی فروشگاه ها در شب، شیشه یا آینه خودروها، حمام و غیره استفاده کرد.


 با وجود اینکه استفاده از این شیشه به خصوص، هنوز متداول نشده است اما نمونه های زیادی در تمام دنیا وجود دارد. اما پنجره های هوشمند موجود، از پنجره های الکتروکرومیک گرفته تا پنجره های با ذرات معلق، همگی به کمک ما شتافته تا به طریقی هوشمند به کنترل و بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان ها و اماکن عمومی کمک کند.


امواج الکترومغناطیس طیف گسترده ایی دارند که نور خورشید از جمله این امواج است که شامل فرابنفش، نور مرئی و فرو سرخ می باشد. با استفاده از لایه های هوشمند می توان از انتقال انرژی گرمایی که توسط خورشید حمل می شود جلوگیری کرد یا رنگ سطوح را تغییر داد و بدین منظور از ورود انرژی گرمایی به محل کار منازل و یا درون خودرو کم کرده و نهایتاً در مصرف انرژی به مقدار چشم گیری صرفه جویی کرد.
استفاده از این فناوری در کشور ما به مرحله عملی نرسیده است بنابراین به منظور بومی سازی آن و در راستای اهداف علمی و استقلال کشور تحقیق و تولید این نوع پوشش ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

مواد و ابزار لازم:

نمک فلز، حلال، باز آلی، الکترولیت، منبع اعمال پتانسیل و شیشه رسانا

شرح آزمایش ها و روش کار:

به منظور تهیه نانو پوشش هوشمند، با استفاده از فلز تنگستن و نمک نیکل و حلال های مناسب آن ها، محلول های شیمایی تحت عنوان سل، تهیه شده و با روش پوشش دهی غوطه وری (Dip Coating) روی شیشه رسانا لایه نشانی شدند. پوشش حاصل به مدت یک ساعت در کوره با دمای تقریبی 300 درجه سانتی گراد قرار گرفت.
شیشه های لایه نشانی شده به همراه الکترولیتی مابین آن ها به صورت ساندویچی بر روی هم قرار گرفته و آماده استفاده قرار گرفت که در این راستا با اعمال پتانسیلی معادل 0/7 تا 2 ولت شیشه کدر شده و با قطع پتانسیل شیشه به حالت اولیه بر می گردد.

تجزیه و تحلیل نتایج و نتیجه گیری:

شکل 1  - تغییر رنگ نانو پوشش هوشمند قبل و بعد از اعمال پتانسیل الکتریکی را نشان می دهد. همان گونه که مشاهده می شود با اعمال پتانسیل الکتریکی رنگ شیشه تغییر کرده و کدر می شود و با قطع پتانسل شیشه به حالت اولیه باز می گردد.

نانو پوشش هاي هوشمند، دستاورد برتر دوره اول پژوهشسراي زرين شهر

الف

نانو پوشش هاي هوشمند، دستاورد برتر دوره اول پژوهشسراي زرين شهر

 ب

شکل 1- تغییر رنگ نانو پوشش هوشمند، الف) قبل از اعمال پتانسیل الکتریکی و ب) بعد از اعمال پتانسیل الکتریکی.

شکل 2- آنالیز عبور امواج فرو سرخ را نشان می دهد. همان گونه که مشاهده می شود عبور امواج فرو سرخ و همچنین فرا بنفش از محیط لایه نشانی شده نسبت به محیطی که لایه نشانی نشده است کاهش پیدا کرده است که این از ویژگی های برجسته این کار است و نشان می دهد با استفاده از این لایه ها می توان از ورود گرمای حاصل از بخش فرو سرخ خورشید جلوگیری کرد و در مصرف انرژی صرفه جویی نمود. همچنین فیلتر شدن بخش فرا بنفش نیز می تواند در جلوگیری از اینجاد بیماری هایی نظیر انواع سرطان موثر باشد.

نانو پوشش هاي هوشمند، دستاورد برتر دوره اول پژوهشسراي زرين شهر

الف

نانو پوشش هاي هوشمند، دستاورد برتر دوره اول پژوهشسراي زرين شهر

ب

شکل 2- طیف عبور فرابنفش، مرئی و فرو سرخ الف) از محیط لایه نشانی نشده و ب) از محیط لایه نشانی شده
با توجه به آنالیزها و شکل های ارائه شده نانو پوشش های حاصل با کیفیت بالایی عمل کرده و در راستای اهداف مورد نظر بسیار مفید و موثر می باشد. 
 

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه و تنظیم: نسرین صادقی

هولوگرام سه بعدی، دستاورد برتر دوره اول روشنگران

هولوگرام می تواند کاربرد های بسزایی در زندگی روزمره داشته باشد. از جمله اهمیت چشمگیر آن در تبلیغات شهری، دکوراسیون، تدریس در مدارس و ... بیابیم. در تبلیغات شهری، می توان با استفاده از این تکنولوژی تحولی در چهره شهر ایجاد کرد....

ایستگاه اتوبوس، دستاورد برتر دوره اول روشنگران

حمل و نقل عمومی در تهران بخشی از راه حل چالش های موجود در زمینه محیط زیست، اقتصاد و انرژی محسوب می شود که به کیفیت زندگی کمک شایانی خواهد کرد. ...

نانو سوخت، دستاورد برترمجتمع حضرت معصومه (س) - دوره اول

آلودگی محیط زیست، خصوصاً آلودگی هوا یکی از بزرگ ترین مشکلات پیش روی بشر است. زندگی شهرنشینی و در کنار آن لزوم به کارگیری ابزارهای جدید و فناوری های ایجاد شده توسط انسان، خصوصاً استفاده روزافزون از وسایل نقلیه در بخش حمل و نقل، عامل اساسی در آلودگی هوا...

نویسنده : فرومی بازدید : 21 تاريخ : سه شنبه 19 مرداد 1395 ساعت: 3:38

فهرست وبلاگ