Naslov ELECTROSPUN NANOFIBROUS MATERIALS AND FILMS FOR HEAT MANAGING APPLICATIONS
Naslov (hrvatski) ELEKTROISPREDANI NANOVLAKNASTI MATERIJALI I FILMOVI ZA REGULACIJU TOPLINE
Autor Emilija Zdraveva
Mentor Budimir Mijović (mentor)
Mentor Tong Lin (komentor) strani drzavljanin: Nije dostupno
Član povjerenstva Zenun Skenderi (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Alka Mihelić-Bogdanić (član povjerenstva)
Član povjerenstva Xungai Wang (član povjerenstva) strani drzavljanin: Nije dostupno
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Zagrebu Tekstilno-tehnološki fakultet Zagreb
Datum i država obrane 2015, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Tekstilna tehnologija
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 677 - Tekstilna industrija
Sažetak Phase change materials (PCMs) have an important role in heat energy storage, due to their ability to absorb and release heat preferably at almost equal temperature. Encapsulation of these materials provides them to perform in their full shape. Recently electrospinning has gained attention as an effective way of producing heat storing nanofibers. This thesis considers two aspects. The first one was to encapsulate a phase change material applying ecologically and economically acceptable technique of emulsion electrospinning from a water soluble polymer, polyvinyl alcohol (PVA) and a mixture of plant oils PCM. The second aspect considers polycaprolactone (PCL) not reported yet as a phase change material in the electrospinning of these types of fibers. The PCL was encapsulated through blend elecrospinning along with polyvinylidene fluoride (PVDF) as the matrix. Although many studies reported on the form stable nanofibers when incorporating PCMs, little attention was given to the effect of high heat exposure on their structure stability and mechanical behaviour. In this thesis systematic research was carried on this issue for both material types. PVDF/PCL nanofibers materials were additionally coated by a thin layer of polypyrrole (PPy) or PPy with reduced-graphene oxide (r-GO) to further investigate materials heat storing performance, crystalline structure change, temperature weight loss, mechanical behaviour as a function of temperature and thermal conductivity. The first system showed reliability in heat storing for 100 cycles of heating and cooling, with stable physical structure and fibers morphology. After heat treatment the electrospun materials with the lowest phase change material loading performed with almost unchanged mechanical properties. The PVDF/PCL showed reliable heat storing function with encapsulation efficiency of almost 50%, for the low molecular weight PCL. The thin layer of polypyrrole on the surface of the fibers resulted in the improvement of the dynamic mechanical behaviour as a function of temperature, after materials exposure to firmly higher temperature than PCL’s melting point. The addition of the r-GO had a negligible effect on the temperature and enthalpies of melting and crystallization, while thermal conductivity increased gradually with the change of fibers surface coating during PCL solid phase. With the rapid development of electrospun nanofibrous materials towards commercialization, these types of materials can be used as thermo-regulating fabrics in protective clothing or passive heat storing devices.
Sažetak (hrvatski) Materijali s promjenom stanja (eng. phase change materials - PCMs) imaju važnu ulogu kod latentne pohrane toplinske energije, obzirom na sposobnosti apsorpcije i oslobađanja topline, po mogućnosti, kod gotovo jednake temperature. Kako bi ovi materijali funkcionirali u potpunosti, poglavito u kritičnom trenutku prijelaza iz krutine u kapljevinu, moraju biti kapsulirani. Nedavno se i tehnika elektroispredanja pokazala kao učinkovit način za proizvodnju nanovlakana za pohranu topline. U ovom doktorskom radu najprije su proizvedena nanovlakna iz mješavine biljnih ulja (u nastavku označen kao PCM) i polivinil akolhola (PVA) uz ekološki prihvatljive tehnike elektroispredanja iz emulzije. Zatim su proizvedena nanovlakna iz polikaprolaktona (PCL), s manjom i većom molekulskom masom, koji do sada nije korišten kao materijal s promjenom stanja za elektroispredena vlakna. PCL je kapsuliran u polivinilidenfluoridnu (PVDF) matricu elektroispredanjem iz polimerne mješavine. Istraživanja su do sada pokazala da vlakna koja kapsuliraju materijale s promjenom stanja imaju stabilnu strukturu, međutim vrlo mala pozornost je posvećena na stabilnost strukture, te mehaničko ponašanje nakon izlaganja ovih materijala većim temperaturama, pri kojima je ovaj materijal u stanju kapljevine. Slijedom ovog razmišljanja u ovom doktorskom radu sustavno je provedeno istraživanje u vezi navedene problematike. PVDF/PCL nanovlaknasti materijali dodatno su obrađeni nanosom površinskog sloja polipirola (PPy-a), te PPy-a u kombinaciji s reduciranim grafenovim oksidom (r-GO) kako bi se ispitao njihov utjecaj na sposobnost pohrane topline, kristalnu strukturu, mehaničko ponašanje u ovisnosti o temperaturi, te na toplinsku vodljivost.
Ključne riječi
Electrospinning Heat storing nanofibers Phase change materials Mixture of plant oils Polycaprolactone Coating Polypyrrole Reduced graphene oxide Thermal stability Fibers morphology Dynamic mechanical behaviour Thermal conductivity
Ključne riječi (hrvatski)
Elektroispredanje Nanovlakna za pohranu topline Materijale s promjenom faze Mješavina biljnih ulja Polkaprolakton Površinski nanos Polipirol Reducirani grafenov oksid Toplinska stabilnost Morfologija vlakana Dinamičko mehaničko ponašanje Toplinska vodljivost
Jezik engleski
URN:NBN urn:nbn:hr:201:151296
Studijski program Naziv: Tekstilna znanost i tehnologija Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti, polje tekstilna tehnologija (Ph.D. of the technical sciences from the field of textile technology)
Vrsta resursa Tekst
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Zatvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2021-05-03 21:49:35