View
7
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Coordonator : INSTITUTUL NATIONAL DE
CERCETARE DEZVOLTARE PENTRU CHIMIE SI
PETROCHIMIE - ICECHIM
Director proiect : dr.ing. Luminiţa Eugenia Wagner
Nr. contract : 54/2012
Cod proiect : PN II-PCCA-2011-3.2-1391
Titlu proiect : “Sisteme termosenzitive de
economisire a energiei, cu proprietăţi dirijate
de reflexie/absorbţie solară, pentru structuri de
construcţii”
PARTENERI IN CONSORTIU :
CO-Institutul National de Cercetare Dezvoltare
pentru Chimie si Petrochimie – ICECHIM
P1- Universitatea Politehnica din Bucureşti
P2- SC CHIMCOLOR SRL
Buget / cofinantare : 3.000.000 lei / 317.000 lei
Adresa web : www.thermosolar.roit.ro
CONCEPTUL PROIECTULUI Noi produse şi tehnologii o cale simplă bazată pe
nanotehnologie şi asamblare moleculară. Asamblarea
substanţelor termocrome într-o matrice polimeră este un
concept critic pentru vopsele, cerneluri, lacuri şi în general
materiale de acoperire care furnizează formularea produsului
final în toate domeniile de aplicare implicate. Cu alte cuvinte
acest process este determinant pentru obţinerea produselor
de acoperire (rezultatele tehnologiei de la consumul
energetic specific la performantele materialelor) şi
comercializare (de la poziţionare pe piaţă, volumele de
vânzare la profitul final şi venituri derivate).
Efectul de insulă de căldură este cel mai documentat
fenomen al schimbărilor climaterice. O cercetare importantă
a fost realizată pentru documentarea ponderii şi influenţei
sale asupra climatului urban.
Temperaturile urbane crescute intensifică creşterea cerinţei maxime de curent electric pentru răcire şi descreşte eficienţa aparatelor de aer condiţionat, în timp ce reduce considerabil potențialul de răcire natural şi a tehnicilor de ventilaţie nocturne şi creşte amprenta ecologică urbană. Acoperisurile cu reflexie mai mare au temperaturi mai mici de suprafaţă, care ajută la reducerea temperaturii aerului ambiant. Acest lucru îmbunătăţește calitatea aerului, deoarece se formează mai puțin smog. De asemenea, poluarea aerului asociată cu arderea combustibililor fosili în instalațiile de utilitate este redusă din cauza cererii mai mici a sarcinii maxime. În ceea ce privește performanța clădirii, temperaturi mai scăzute de suprafață scad căldura penetrată în clădire și, prin urmare, reduce sarcinile de răcire, în cazul clădirilor cu aer condiționat, sau crează condiții mai confortabile termic în cazul clădirilor fără aer condiţionat, contribuind la scăderea temperaturii aerului ambiant.
Obiectivul general al proiectului constă în obținerea unor sisteme termosenzitive de economisire a energiei care acţionează pe întreg domeniul spectral Viz-IR apropiat, ce vor fi aplicate cu precădere pe acoperişurile clădirilor, dar pot fi, de asemenea, aplicate pe pereţii exteriori şi interiori în aceeaşi măsură.
Obiective specifice:
Dezvoltarea de sisteme termocrome de tip donor-acceptor având o tranziţie hipsocromă în intervalul 25-750C;
Dezvoltarea de sisteme termotrope de tip hidrogel utilizate în materialele de acoperire, pentru tranziţii transparent-translucid în intervalul 25-750C;
Studierea şi găsirea metodelor de încapsulare pentru
toate tipurile de amestecuri termosenzitive propuse
(coloranţi termocromi şi hidrogeluri termotrope);
Dezvoltarea de materiale filmogene termosenzitive
stabile, aderente, eficiente şi durabile pentru diferite tipuri
de structuri de construcţii, prin alegerea corespunzătoare
a matricilor gazdă şi a altor componente ale materialelor
de acoperire;
Diseminarea pe scară largă a rezultatelor ştiințifice ale
proiectului, promovarea produselor şi tehnologiilor
obţinute.
Noutatea proiectului constă în combinarea
caracteristicilor hidrogelurilor termotrope şi ale coloranților
termocromi cu obținerea de sisteme termosenzitive
complexe care răspund la o creştere de temperatură prin
comutarea hipsocromică a culorii, în timp ce este însoţită de
o schimbare în transparenţa hidrogelurilor. În principiu
sistemele termocrome şi termotrope pot funcţiona ca sisteme
de economisire a energiei. Pentru temperaturi înalte, în
timpul verii acoperirile termocrome au abilitatea de a reflecta
energia solară, reducând temperatura suprafeţei; în timpul
iernii ele absorb energia solară, crescând temperatura
suprafeței cu schimbarea reversibilă a culorii care are loc.
Aplicate astfel pe suprafeţele clădirii, au potenţial pentru
reducerea sarcinilor de încălzire şi răcire, contribuind la
reducerea temperaturii urbane, diminuarea insulei de căldură
şi reducerea poluării aerului.
Produsele şi procesele cu înaltă valoare adăugată,
concretizate în tehnologii şi produse “high tech” aparțin
consorțiului proiectului şi în funcție de cerinţele potenţiale
şi de pregătirea mecanismelor de implementare în
economie vor fi produse şi utilizate pentru structurile de
construcții. Acoperirile termosensibile obținute schimbă
reflexia şi culoarea în funcție de temperatură, prezintă
rezistență la intemperii şi durabilitate îmbunătăţită şi pot fi
utilizate în orice formulare adecvată pentru aplicarea pe
acoperişuri sau pereţi, cum ar fi formulări pe bază de
apă, pe bază de ulei, pe bază de răşină epoxi sau acrilică.
Etapa I / 2012: Documentare şi designul sistemelor
termocrome şi termotrope - elaborare model experimental
Buget de stat / Cofinantare : 710.125 lei / 37.500 lei
Activitati :
1. Sinteza unor formatori de culoare de tipul coloranţilor
trifenilmetanici
2. Caracterizarea structurală a compuşilor evidențiindu-se
veridicitatea structurilor preconizate
3. Studiu asupra tipurilor structurale de formatori de culoare
investigaţi sau comercializaţi pe plan internațional
(caracteristici structurale necesare pentru utilizarea în
amestecuri termocrome ce urmează a fi încapsulate)
4. Studiu de încapsulare a amestecurilor termocrome obținute
în : mediu dispers apos prin polimerizarea în miniemulsie în
prezență de amestec de monomeri sau în polimeri anorganici
5. Studiul obţinerii de hidrogeluri termosensibile pe bază
de derivaţi de celuloză ( modificarea temperaturii
de tranziţie transparent – opac, temperaturii de gelifiere
şi a viscozităţii)
6. Caracterizarea structurală a copolimerilor sintetizaţi şi a
compoziţiei acestora
7. Studiu de identificare a tipurilor structurale şi metodelor
de caracterizare fizico-chimică a componentelor
constitutive necesare pentru realizarea materialelor
termosenzitive
8. Obținerea şi caracterizarea unor matrici peliculogene
compatibile cu sistemele termocrome şi termotrope
încapsulate în funcție de domeniile de aplicare ale
acestora.
Rezultate :
Lucrările de cercetare abordate s-au materializat prin
obţinerea urmatoarelor rezultate:
elaborarea modelului experimental de compoziţii termocrome
Componentele principale ale compoziţiilor termocrome sunt :
formatorul de culoare, în mod uzual un ester ciclic care
determină culoarea în produsul final în starea sa colorată, de
forma :
X X
OH
OR
H
X X
O
OR
developantul color, în mod uzual un acid slab care
determină schimbarea reversibilă a culorii materialului
termocromic şi este responsabil pentru intensitatea culorii
produsului
solventul, în mod uzual un alcool sau un ester al cărui
punct de topire controlează temperatura de tranziție la
care are loc schimbarea culorii.
Model experimental de compoziție
termocromă
elaborarea modelului experimental de hidrogeluri
termotrope
elaborarea modelului experimental de compoziții
termocrome încapsulate
matrici peliculogene pe bază de răşini acrilice şi
epoxidice
Etapa II / 2013: Alternative de obținere a sistemelor
termocrome şi termotrope-elaborare model funcțional
Buget de stat / Cofinantare : 586.650 lei / 41.250 lei
Activitati :
1. Efectul absorberilor UV asupra fotodecolorării coloranţilor
din sistemele termocrome
2. Analiza efectului polarităţii matricei polimerice asupra
dispersiilor polimerice ce conţin sisteme termocrome
3. Stabilirea unor metode de analiză pentru studiul dispersării
sistemelor termocrome în dispersii polimerice cu diverse
polarităţi
4. Alternative de obținere a unor sisteme termocrome de tip
donor- acceptor
5. Alternative de obţinere a unor sisteme termotrope de tip
hidrogel pe bază de soluții apoase de polimeri termosensibili
6. Sinteza şi caracterizarea unor microgeluri reticulate
de polimeri termosensibili cu temperatura de tranziţie de
fază volumică în domeniul 25-75°C
7. Alternative de obţinere a unor sisteme termocrome
încapsulate de tip donor-acceptor
8. Alternative de obţinere a unor materiale peliculogene
termosenzitive
Rezultate :
Lucrările de cercetare abordate s-au materializat prin
obţinerea urmatoarelor rezultate:
Compozit termocrom albastru – model funcţional
Descriere : Compozit organic termosenzitiv ce schimbă
reversibil culoarea de la albastru intens la incolor sub
influenta temperaturii în domeniul 25-75°C
Compozit termocrom albastru încapsulat–model funcţional
Descriere : Compozit organic termosenzitiv încapsulat ce
schimbă reversibil culoarea de la albastru intens la incolor
sub influenţa temperaturii în domeniul 25-75°C funcţionând
ca un sistem închis
Material peliculogen ignifug albastru termocrom-model
funcţional
Descriere : Material peliculogen termocrom ignifug pentru
acoperirea suprafeţelor de oţel, beton şi lemn ce schimbă
reversibil culoarea de la albastru intens la incolor în
domeniul 25-75°C
Material peliculogen tip lac albastru termocrom - model
funcţional
Descriere : Material peliculogen termocrom tip lac pentru
acoperirea suprafeţelor de lemn ce schimbă reversibil
culoarea sub influenta temperaturii de la albastru intens
la incolor în domeniul 25 - 75°C
Material peliculogen albastru termocrom lavabil-model
functional
Descriere : Material peliculogen termocrom lavabil pentru
acoperirea suprafeţelor de beton şi tencuială ce schimbă
reversibil culoarea sub influenţa temperaturii de la albastru
intens la incolor în domeniul 25- 75°C
Verificarea funcţionalităţii
sistemelor peliculogene nou create la creşterea
temperaturii, au demonstrat conservarea capacităţii de
tranziţie termocromă la înglobarea microcapsulelor
termocrome în matricile selectate şi stabilirea preliminară
a ariei de aplicabilitate pentru fiecare tip de material
peliculogen.
Diseminarea rezultatelor prin publicare
Articole publicate in reviste cotate ISI (FI cumulat 8,401):
1.V. Raditoiu, A Raditoiu, L. Wagner, V. Amariutei, C.A. Nicolae,
Thermochromic systems based on complexes of some
triarylmethane dyes, Rev.Chim. 2013, 62(2),147-151 (FI 0,538)
2.R. Ianchis, D. Donescu, R. Somoghi, M.C. Corobea, L.C.
Nistor, M. Ghiurea, C. Petcu, C.A. Nicolae, R. Gabor, I.
Atkinson, Miniemulsion polymerization of styrene in the
presence of different commercial clays, J. Optoelectron. Adv.
Mat., 2013,15 ( 5- 6), 585 – 589 (FI 0,516)
3.R. Somoghi, R. Ianchis, M. Ghiurea, V. Purcar, D. Donescu,
New nanostructures derived from magnetic polymer hybrids and
functional silanes, J. Optoelectron. Adv. Mat., 2013,15 ( 5-
6), 590 – 595 (FI 0,516)
4.C. Boscornea, A. David, L. Ioan, M. Teodorescu, Effect of
additives upon the phase transition temperature of α,ω-(2-
Hydroxyethoxy) oligo(propylene oxide) in aqueous solutions,
Mat.Plast , 2013,50(3), 163-166 (FI 0,379)
5.V. Raditoiu, C. Radovici, A. Raditoiu, C.A. Nicolae, D.C.
Culita, R.C. Fierascu, V. Amariutei, L.E. Wagner, Switching
behavior of thermochromic copper and silver
tetraiodomercurate embedded in silica hybrid materials, Opt.
Mater., 2013, 35(12), 2565-2572 (FI 1,918)
6.V. Raditoiu, A Raditoiu, V. Amariutei, C.A. Nicolae, R.A.
Gabor, A. N. Frone,R. C. Fierăscu, M. Ghiurea, L.E. Wagner,
G. Hubca, Silica-based hybrid coatings containing a non-ionic
dye as colouring materials for cellulosic fabrics, Mat.Plast ,
2013,50(4), 241-247 (FI 0,379)
7.D. Donescu, R. Ianchis, C. Petcu, V. Purcar, L.C. Nistor, C.
Radovici, R. Somoghi, S. F. Pop,A. Perichaut, Study of the
solvents influence on the layered silicates-cation polymer
hybrids properties,Digest J. of Nanomat. and Biostruct, 2013, 8
(4), 2407-2416 (FI 1,092)
8.V. Purcar, S. Caprarescu, C.I. Spataru, M. Ghiurea, V.
Raditoiu, C. Petcu, R. Somoghi, M.C. Corobea, D. Donescu,
Preparation of hydrophobic and antireflective hybrid films by sol-
gel process using perfluoroalkylsilane and tetraethoxysilane,
Rev. Roum. Chim., 2013, 58 (2-3), 283-289 (FI 0,331)
9.V. Purcar, O. Cinteza, D. Donescu, D. Bala, M. Ghiurea, C.
Petcu, S. Caprarescu, Surface modification of silica particles
assisted by CO2, J. Supercritical Fluids, 2014, 87, 34-39
(FI 2,732)
Diseminarea rezultatelor prin comunicare
1.R. Ianchis, A. M. Lungu, D. Donescu, C Petcu, R. Somoghi,
L.C. Nistor, V. Purcar, M. Ghiurea, C. I. Spataru, Miniemulsion
Polymerization Of Styrene In The Presence Of Different Layered
Silicates, ICOSECS 8 - the 8-th International Conference of
Chemical Societies from South – Est European Countries -
"CHEMISTRY FOR THE NEW HORIZON", Belgrad, Serbia, 27-29
june 2013.
2.R. Șomoghi, A.L. Ciripoiu, R. Ianchiș, C.L. Nistor, V. Purcar,
C.I. Spataru, M. Ghiurea, C. Petcu, D. Donescu - Surface
modification of Fe3O4 nanoparticles with alkoxysilanes and the
miniemulsion polymerization of the formed particles, ICOSECS 8 -
the 8-th International Conference of Chemical Societies from
South – Est European Countries - "CHEMISTRY FOR THE NEW
HORIZON", Belgrad, Serbia, 27-29 june 2013.
3.C.A. Nicolae, V. Rădiţoiu, R.A. Gabor, A. Rădiţoiu -
Conventional DSC and TMDSC investigation on the transitions
of thermochromic pigments - 2nd Central and Eastern European
Conference on Thermal Analysis and Calorimetry (CEEC-
TAC2), 27–30 august 2013, Vilnius, Lituania.
4.V. Rădiţoiu, A. Rădiţoiu, C.A. Nicolae, R.A. Gabor, M. Ghiurea,
V. Amăriuţei, L.E. Wagner - Behavior of some thermochromic
systems based on spirolactone dyes embedded in epoxy resins
– Romanian International Conference on Chemistry and
Chemical Engineering RICCCE 18, 4-7 september 2013, Sinaia,
Romania
CONCLUZII Finantare etape I-II / buget proiect : 43,23%
Realizarea activitatilor : 100%
Rezultate :
modele experimentale : 3
modele functionale : 5
metode preparative : 5
Lucrari publicate/comunicate pe total proiect
realizat/planificat : 13/10
Achizitii realizate / buget proiect : 7,11 %
/ buget etape I-II : 16,46%
Diseminare rezultate prin publicare/comunicare :
Interna :
Articole publicate : 7 cotate ISI (Rev.Chim.(Bucuresti),Mat.Plast., Rev.Roum.Chim., Digest J.of Nanomat. and Biostruct.,J.Optoelectron.Adv.Mat.)
Comunicari stiintifice : 1 (Sinaia)
Internationala :
Articole publicate : 2 cotate ISI (Opt.Mat., J.Supercritical Fluids)
Comunicari stiintifice : 3 (Serbia, Lituania)
Recommended