Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha PEG Trên Nền Graphite Giãn Nở: Ứng Dụng Trong Liệu Pháp Nhiệt

• Tác giả: Lương Thị Thảo
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tiến Giang
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Vật Liệu Chuyển Pha PEG Trên Nền Graphite Giãn Nở: Nghiên Cứu Và Ứng Dụng Trong Liệu Pháp Nhiệt
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT
• 1.1. Nhiệt trị liệu – Thermotherapy
• 1.2. Vật liệu chuyển pha
• 1.3. Phân loại vật liệu chuyển pha – PCM
• 1.4. Poly ethylene glycol 6000 – PEG 6000
• 1.5. Tổng quan vật liệu xốp
• 1.6. Tổng quan về Expanded Graphite – EG
• 1.7. Vật liệu chuyển pha ổn định hình dạng SSPCMs (Shape – stabilized Phase change materials)
• 1.8. Các kỹ thuật chuyển đổi các nguồn năng lượng khác nhau thành nhiệt
• 1.8.1. Kỹ thuật chuyển đổi năng lượng mặt trời thành nhiệt năng
• 1.8.2. Kỹ thuật chuyển đổi điện năng thành nhiệt năng
• 1.9. Tổng quan về tình hình nghiên cứu
• 1.9.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.9.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu
• 2.2. Quy trình thực nghiệm
• 2.2.1. Quy trình tổng hợp vật liệu PEG/EG SSPCM
• 2.2.2. Quy trình kiểm tra độ tin cậy nhiệt của mẫu vật liệu PEG/EG SSPCM
• 2.2.3. Quy trình kiểm tra độ rò rỉ mẫu PEG và PEG/EG SSPCM
• 2.2.4. Quy trình Đánh giá đặc tính nạp/giải phóng quang – nhiệt của SSPCM PEG/EG
• 2.2.5. Quy trình thực nghiệm kiểm tra khả năng lưu trữ và chuyển đổi nhiệt điện của mẫu SSPCM PEG/EG
• 2.2.6. Quy trình thực nghiệm ứng dụng vật liệu SSPCM cho liệu pháp nhiệt
• 2.3. Các phương pháp phân tích đánh giá
• 2.3.1. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét – SEM
• 2.3.2. Phương pháp nhiệt quét vi sai – DSC
• 2.3.3. Phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier – FT IR
• 2.3.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X – XRD
• 2.3.5. Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng – TGA
• 2.3.6. Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ UV-Vis
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Phân tích cấu trúc bề mặt của vật liệu PEG/EG
• 3.2. Phân tích khả năng tương thích hóa học của vật liệu PEG/EG
• 3.3. Đặc tính tinh thể của vật liệu PEG/EG
• 3.4. Đặc tính nhiệt của vật liệu PEG/EG
• 3.5. Độ bền nhiệt của vật liệu PEG/EG
• 3.6. Khả năng chống rò rỉ của vật liệu PEG/EG
• 3.7. Đánh giá độ bền vòng lặp của vật liệu PEG/EG
• 3.8. Đánh giá đặc tính nạp/giải phóng quang – nhiệt của SSPCM PEG/EG
• 3.8.1. Khả năng hấp thu Vis-NIR của vật liệu PEG/EG
• 3.8.2. Khả năng lưu trữ và chuyển đổi quang – nhiệt của vật liệu PEG/EG
• 3.9. Khả năng lưu trữ và chuyển đổi điện-nhiệt của vật liệu PEG/EG
• 3.10. Ứng dụng của vật liệu PEG/EG cho liệu pháp nhiệt
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lí do chọn đề tài
• 0.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 0.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Phương pháp nghiên cứu
• 0.5. Ý nghĩa khoa học thực tiễn

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha PEG

Nghiên cứu về vật liệu chuyển pha (PCM) đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong khoa học vật liệu. Polyethylene Glycol (PEG) là một trong những vật liệu chuyển pha phổ biến nhờ vào khả năng lưu trữ nhiệt tốt. Việc kết hợp PEG với graphite giãn nở (EG) hứa hẹn sẽ cải thiện đáng kể các tính chất của vật liệu này, từ đó mở rộng ứng dụng trong liệu pháp nhiệt.

1.1. Đặc điểm và Tính chất của Vật Liệu Chuyển Pha

Vật liệu chuyển pha có khả năng lưu trữ và giải phóng nhiệt khi chuyển đổi giữa các trạng thái rắn và lỏng. PEG, với nhiệt độ chuyển pha ổn định, là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng trong liệu pháp nhiệt.

1.2. Lợi ích của Việc Kết Hợp PEG và Graphite Giãn Nở

Sự kết hợp giữa PEG và EG không chỉ cải thiện khả năng dẫn nhiệt mà còn giúp tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng, từ đó nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng trong liệu pháp nhiệt.

II. Thách Thức trong Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha

Mặc dù vật liệu chuyển pha có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc ứng dụng thực tế. Các vấn đề như rò rỉ trong trạng thái lỏng và khả năng chuyển đổi năng lượng kém cần được giải quyết để nâng cao hiệu quả sử dụng.

2.1. Vấn Đề Rò Rỉ Nhiệt trong Vật Liệu PEG

PEG thường gặp phải hiện tượng rò rỉ khi ở trạng thái lỏng, điều này làm giảm hiệu quả lưu trữ nhiệt. Việc kết hợp với EG có thể giúp khắc phục vấn đề này.

2.2. Khả Năng Chuyển Đổi Năng Lượng Kém

Khả năng chuyển đổi năng lượng của PEG còn hạn chế, điều này ảnh hưởng đến hiệu suất trong các ứng dụng liệu pháp nhiệt. Nghiên cứu cần tập trung vào việc cải thiện tính chất này.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha PEG EG

Phương pháp nghiên cứu bao gồm tổng hợp vật liệu PEG/EG bằng cách ngâm tẩm và khuấy trộn cơ học. Các phương pháp phân tích như kính hiển vi điện tử quét (SEM) và quang phổ hồng ngoại (FT-IR) sẽ được sử dụng để đánh giá các tính chất của vật liệu.

3.1. Quy Trình Tổng Hợp Vật Liệu PEG EG

Quy trình tổng hợp bao gồm việc ngâm tẩm PEG vào EG để tạo ra vật liệu chuyển pha ổn định hình dạng. Phương pháp này giúp cải thiện khả năng lưu trữ nhiệt và giảm thiểu hiện tượng rò rỉ.

3.2. Phân Tích Tính Chất Vật Liệu

Các phương pháp phân tích sẽ được áp dụng để đánh giá hình thái học, cấu trúc và độ ổn định nhiệt của vật liệu PEG/EG, từ đó xác định khả năng ứng dụng trong liệu pháp nhiệt.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu PEG/EG có khả năng lưu trữ nhiệt cao và không có dấu hiệu rò rỉ sau nhiều chu kỳ sử dụng. Điều này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong liệu pháp nhiệt và các lĩnh vực khác.

4.1. Đánh Giá Hiệu Suất Nhiệt của Vật Liệu

Vật liệu PEG/EG cho thấy khả năng giải phóng nhiệt ổn định trong khoảng nhiệt độ 40-43 °C, đáp ứng tiêu chuẩn cho liệu pháp nhiệt.

4.2. Ứng Dụng Vật Liệu trong Liệu Pháp Nhiệt

Vật liệu PEG/EG có thể được sử dụng làm miếng bịt mắt, giúp giảm căng thẳng mắt và mang lại cảm giác thoải mái cho người sử dụng.

V. Kết Luận và Tương Lai của Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha

Nghiên cứu về vật liệu chuyển pha PEG trên nền graphite giãn nở đã chứng minh tiềm năng lớn trong ứng dụng liệu pháp nhiệt. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mở ra nhiều hướng đi mới trong lĩnh vực vật liệu và y sinh.

5.1. Tiềm Năng Ứng Dụng trong Y Tế

Vật liệu PEG/EG có thể được phát triển thêm cho nhiều ứng dụng trong y tế, đặc biệt là trong các liệu pháp nhiệt và lưu trữ năng lượng.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện tính chất của vật liệu, từ đó mở rộng khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.