Luận án tiến sĩ: Phát triển vật liệu cách nhiệt từ bã mía và ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm

• Tác giả: Le Duong Hung Anh
• Người hướng dẫn: Dr. Zoltán Pásztory, Assoc. Professor
• Trường học: University of Sopron
• Chuyên ngành: Wood Sciences and Technologies
• Đề tài: Phát Triển Vật Liệu Cách Nhiệt Mới Từ Bã Mía Và Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ, Độ Ẩm
• Loại tài liệu: dissertation
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Sopron

• DECLARATION
• Acknowledgements
• 1. CHAPTER I: PROBLEM STATEMENT, POTENTIALITY, GAPS
• 1.1. Energy consumption in the building sector
• 1.2. The use of thermal insulation materials
• 1.3. Natural fibrous insulation materials. Thermal conductivity coefficient
• 1.4. Factors influencing thermal conductivity of insulation materials
• 1.5. Research rationale and objectives
• 2. CHAPTER II: MATERIALS AND METHODS
• 2.1. Sugarcane bagasse fiber
• 2.2. Binderless coir fiber insulation boards
• 2.3. Binderless bagasse fiber insulation boards
• 2.4. Biocomposites and other samples
• 2.5. Determination of thermal conductivity coefficient
• 2.6. Examination of temperature-dependent thermal conductivity coefficient
• 2.7. Investigation of water absorption of natural fiber based insulation material
• 2.8. Determination of moisture-dependent thermal conductivity coefficient
• 2.9. Surface morphology and morphological analysis of binderless bagasse fiber insulation boards
• 2.10. Fourier transform infrared spectroscopy
• 2.11. Thermogravimetric analysis and the first derivative thermogravimetric
• 2.12. Numerical simulations of heat and moisture transfer in the multi-layered insulation materials
• 3. CHAPTER III: RESULTS AND DISCUSSION
• 3.1. Determination of thermal conductivity coefficient of insulation materials
• 3.2. Thermal conductivity of natural fiber reinforced polymer biocomposites
• 3.3. Thermal conductivity of cross-laminated coconut wood insulation panels
• 3.4. Thermal conductivity of binderless natural fiber-based insulation boards
• 3.5. Examination of temperature-dependent thermal conductivity coefficient
• 3.6. Temperature-dependent thermal conductivity of cross-laminated coconut wood panels
• 3.7. Temperature-dependent thermal conductivity of binderless coir fiber insulation boards
• 3.8. Temperature-dependent thermal conductivity of binderless bagasse fiber insulation boards
• 3.9. Investigation of water absorption of natural fiber insulation boards
• 3.10. Water absorption of binderless coir fiber insulation boards
• 3.11. Water absorption of binderless bagasse fiber insulation boards
• 3.12. Examination of relative humidity dependence of thermal conductivity
• 3.13. Relative humidity dependence of thermal conductivity of binderless coir fiber insulation boards
• 3.14. Relative humidity dependence of thermal conductivity of binderless bagasse fiber insulation boards
• 3.15. Surface morphology and morphological analysis of binderless bagasse fiber insulation boards
• 3.16. Fourier transform infrared spectroscopic study
• 3.17. Heat and moisture transfer through the multi-layered building insulation materials in stationary boundary conditions
• 3.18. Heat and moisture transfer through the multi-layered insulation materials in dynamic boundary conditions
• 4. CHAPTER IV: CONCLUSIONS AND FUTURE WORKS
• 5. CHAPTER V: NOVEL FINDINGS OF THE RESEARCH
• List of publications
• List of Figures
• List of Tables
• List of Abbreviations
• List of Notations
• Abstract

I. Giới thiệu về vật liệu cách nhiệt mới

Nghiên cứu phát triển vật liệu cách nhiệt từ bã mía đang được xem xét như một giải pháp bền vững cho ngành xây dựng. Vật liệu cách nhiệt sinh thái từ bã mía không chỉ giúp giảm thiểu lượng chất thải mà còn mang lại hiệu suất cách nhiệt cao. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng cách nhiệt của vật liệu, bao gồm nhiệt độ và độ ẩm. Theo một nghiên cứu gần đây, tính chất vật liệu cách nhiệt từ bã mía có thể được cải thiện đáng kể khi được xử lý đúng cách, làm cho nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn trong việc xây dựng các công trình xanh.

1.1. Tầm quan trọng của vật liệu cách nhiệt

Vật liệu cách nhiệt đóng vai trò quan trọng trong việc tiết kiệm năng lượng cho các tòa nhà. Việc sử dụng vật liệu cách nhiệt hiệu quả có thể giảm thiểu chi phí năng lượng và cải thiện sự thoải mái của người sử dụng. Theo các nghiên cứu, tính năng cách nhiệt của bã mía cho thấy khả năng cách nhiệt cao, giúp giảm thiểu lượng năng lượng tiêu thụ trong xây dựng.

II. Phương pháp nghiên cứu và vật liệu

Nghiên cứu sử dụng bã mía như một nguyên liệu chính để phát triển vật liệu cách nhiệt. Các phương pháp chế biến bã mía thành vật liệu cách nhiệt không dùng chất kết dính đã được áp dụng. Các thử nghiệm được thực hiện để xác định hệ số dẫn nhiệt của các mẫu vật liệu dưới ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm. Kết quả cho thấy vật liệu cách nhiệt từ bã mía có hệ số dẫn nhiệt thấp, dao động từ 0.06 đến 0.07 W/(m·K), tùy thuộc vào điều kiện môi trường.

2.1. Đặc điểm của bã mía

Bã mía là một loại nguyên liệu tái chế có tiềm năng lớn trong việc phát triển vật liệu sinh thái. Chúng không chỉ dễ dàng thu gom mà còn có khả năng cách nhiệt tốt. Nghiên cứu cho thấy rằng việc xử lý nhiệt và độ ẩm có thể cải thiện đáng kể tính chất vật liệu cách nhiệt từ bã mía, làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng trong xây dựng.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả từ các thử nghiệm cho thấy vật liệu cách nhiệt từ bã mía có hiệu suất cao trong việc cách nhiệt, đặc biệt là khi độ ẩm môi trường tăng lên. Hiệu suất cách nhiệt của các mẫu vật liệu được kiểm tra cho thấy rằng, với độ ẩm từ 33% đến 96%, hệ số dẫn nhiệt của bã mía duy trì ở mức thấp, điều này chứng tỏ khả năng cách nhiệt tốt của chúng trong điều kiện ẩm ướt. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng tác động của nhiệt độ đến tính chất vật liệu là rất quan trọng, và cần được xem xét trong quá trình phát triển vật liệu mới.

3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm

Nghiên cứu cho thấy rằng nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp đến tính năng cách nhiệt của vật liệu cách nhiệt. Khi nhiệt độ tăng, hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cũng có xu hướng tăng theo. Điều này chỉ ra rằng cần có những biện pháp kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong quá trình sử dụng để đảm bảo hiệu suất cách nhiệt tối ưu. Các kết quả này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có ứng dụng thực tiễn trong thiết kế và xây dựng.

IV. Kết luận và hướng phát triển

Nghiên cứu về vật liệu cách nhiệt từ bã mía cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các giải pháp xây dựng bền vững. Những kết quả đạt được không chỉ góp phần vào việc giảm thiểu lượng chất thải mà còn giúp tiết kiệm năng lượng trong các công trình xây dựng. Hướng phát triển tiếp theo nên tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và thử nghiệm thêm các ứng dụng thực tiễn của vật liệu sinh thái này trong xây dựng.

4.1. Đề xuất nghiên cứu trong tương lai

Để nâng cao hiệu suất của vật liệu cách nhiệt từ bã mía, cần thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về các phương pháp chế biến và tính chất của vật liệu. Việc ứng dụng công nghệ hiện đại trong sản xuất và thử nghiệm sẽ giúp tối ưu hóa tính năng cách nhiệt và mở rộng khả năng ứng dụng của vật liệu trong ngành xây dựng.