پژوهشگران دانشگاه دولتی شهرضا و دانشگاه صنعتی اصفهان به بررسی نقش نانوذرات در میزان افزایش بازدهی ذخیره‌ی انرژی گرمایی پرداخته‌اند. صنایعی که نیازمند ذخیره و مدیریت انرژی گرمایی هستند می‌توانند از نتایج این طرح آزمایشگاهی بهره ببرند.
تایید تاثیر نانوذرات بر کاهش مصرف انرژی ساختمان‌ها
مهم‌ترین آثار گرمایش زمین عبارت‌اند از: آب شدن صخره‌های یخی، تغییر چرخه‌ی آب در کره زمین و طوفان‌های شدید که زندگی تمام موجودات زنده اعم از گیاهان، جانوران و انسان‌ها را در مخاطره قرار داده است. از طرفی منابع سوخت‌های فسیلی رو به اتمام هستند و انسان ناگزیر به یافتن منابع انرژی تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی، آب، باد و حتی انرژی گرمایی زمین است. به‌طورکلی باید به نحوی انرژی‌های نام‌برده را مهار، ذخیره و مورد استفاده قرار داد که دراین‌بین ذخیره‌سازی انرژی گرمایی اهمیت ویژه‌ای دارد.
دکتر صادق مطهر از مواد تغییر فاز دهنده به‌عنوان محیط‌هایی برای ذخیره‌ی انرژی گرمایی که دارای کاربردهای گسترده‌ای هستند یاد کرد و افزود: «مواد تغییر فاز دهنده به دلیل قابلیت ذخیره انرژی گرمایی در سامانه‌های ذخیره‌ی انرژی گرمایی خورشید، مدیریت انرژی ساختمان و دفع شوک‌های گرمایی قطعات الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از معایب این مواد، پایین بودن ضریب رسانایی گرمایی¬شان است. ازاین‌رو تلاش‌هایی برای افزایش ضریب رسانایی گرمایی آنها در سال‌های اخیر صورت گرفته است. از طرفی، با توسعه‌ی فناوری نانو تولید مواد نانوساختاری که دارای ضریب رسانایی گرمایی بالایی هستند میسر شده است. در این پژوهش تأثیر پراکنش مواد نانوساختار بر روی ویژگی‌های گرمایی و انتقال گرما در مواد تغییر فاز دهنده حاوی مواد نانوساختار بررسی شده است.»
وی در رابطه با مزایای استفاده از فناوری نانو در این حوزه نسبت به روش‌های سنتی افزایش رسانایی گرمایی گفت: «برای افزایش انتقال گرما روش‌های زیادی مانند استفاده از پره¬ها وجود دارد. استفاده از این روش‌ها منجر به صرف هزینه‌های هنگفت جهت ساخت مبدل‌های گرمایی می‌شود. استفاده از فناوری نانو برای افزایش انتقال گرما موجب می‌شود در ازای افزایش یکسان انتقال گرما، مقدار ماده‌ی مصرفی و هزینه کاهش یابد.»
با پراکنش نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم در ماده‌ی تغییر فاز دهنده، رفتار این ماده در حالت مایع و جامد بهبود یافته و عملکرد گرمایی آن در حین فرایند ذوب و انجماد بهینه شده است.
به گفته‌ی مطهر، در این پژوهش ابتدا ماده تغییر فاز دهنده‌ی ان-اکتادکان با دمای ذوب ۲۸ درجه‌ی سانتی گراد حاوی نانوذرات تهیه شد. بدین منظور مواد نانوساختار مختلفی آزمایش شدند که در نهایت نانوذرات تایتانیا پایداری نسبتاً بهتری نسبت به سایر مواد نانوساختار از خود بروز دادند. سپس ماده‌ی متشکل از ماده‌ی تغییر فاز دهنده و نانوذرات تایتانیا در یک مبدل گرمایی با شرایط مرزی معلوم در آزمایش ذوب و انجماد مورد بررسی قرار گرفت.
این پژوهش از تلاش‌های دکتر صادق مطهر- عضو هیأت علمی دانشگاه دولتی شهرضا، دکتر علی‌اکبر عالم رجبی- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان و دکتر رحمت‌الله خدابنده- عضو هیأت علمی دانشگاه KTH سوئد به انجام رسیده است. نتایج این کار در مجله‌ی International Journal of Heat and Mass Transfer با ضریب تأثیر ۲/۸۵۷ (جلد ۱۰۹، سال ۲۰۱۷، صفحات ۱۳۴ تا ۱۴۶) چاپ شده است.
