مقدمة
بولي ميثيل ميثاكريليت (PMMA)، الذي يشار إليه عادةً باسم زجاج الأكريليك أو بأسماء تجارية مثل Plexiglas® أو Perspex®، هو بلاستيك حراري شفاف معروف بشفافيته البصرية وصلابته وقساوته وصلابته ومقاومته للكسر ومتانته وكثافته المنخفضة. هذه الخصائص تجعله مادة مثالية، وكثيراً ما يستخدم كبديل للزجاج، لمجموعة واسعة من التطبيقات في مجالات البصريات والإلكترونيات والسيارات والصناعات البحرية والفضائية والبناء. ونظرًا لاستخدامه على نطاق واسع في مختلف الصناعات، فإن فهم السلوك الحراري لمادة PMMA ضروري لضمان السلامة وتحسين الإدارة الحرارية وتحسين التصميم والأداء وعمليات التصنيع.
تجريبي
اختُبرت عينتان من PMMA باستخدام مقياس التدفق الحراري المحمي TCT 716 Lambda (GHFM) باتباع الطريقة الموضحة في ASTM E1530. تتضمن طريقة الحالة الثابتة هذه وضع عينة بسماكة معروفة بين لوحين يتم الحفاظ عليهما في درجات حرارة مختلفة، مما يسمح بتدفق الحرارة عبر العينة.
ثم يتم قياس تدفق الحرارة عبر سمك العينة، ويتم حساب التوصيل الحراري. تم اختبار العيّنتين عبر نطاق درجة حرارة يتراوح بين -10 درجات مئوية و70 درجة مئوية على فترات زمنية تبلغ 10 درجات مئوية. كان قطر كل عينة اختبار 51 مم تقريبًا وسمكها 3 مم وكثافتها 1.18 جم/سم مكعب. تم إجراء المعايرة باستخدام Vespel® SP-1. تم اختبار العينات تحت حمولة 175 كيلو باسكال، وتم وضع طبقة رقيقة من المعجون الحراري لتقليل مقاومة التلامس.
النتائج والمناقشة
كانت الموصلية الحرارية ل PMMA على مدى درجة الحرارة المقاسة من -10 درجة مئوية إلى 70 درجة مئوية حوالي 0.19 وات/(م-ك)، وزادت قليلاً إلى 0.20 وات/(م-ك) ضمن هذا النطاق. تم اختبار كلتا عينتي PMMA ثلاث مرات عبر هذا النطاق، مما يدل على قابلية جيدة للتكرار بين القياسات؛ ولوحظ متوسط انحراف معياري نسبي قدره 1% خلال نطاق درجة الحرارة بالكامل.
تمثل البيانات المعروضة في الرسم البياني 1 متوسط هذه القياسات الثلاثية. من الواضح أن الموصلية الحرارية تُظهر اتجاهًا خطيًا تقريبًا خلال نطاق درجة الحرارة هذا، والاتفاق بين عينتي الاختبار المنفصلتين ممتاز.
تتوفر قيم التوصيل الحراري ل PMMA في مصادر أدبية مختلفة. وعادةً ما تشير قيم الأدبيات إلى أن الموصلية الحرارية ل PMMA في درجة حرارة الغرفة تبلغ حوالي 0.19 وات/(م-ك). قام أنتونياديس وآخرون بتجميع العديد من المصادر الأدبية ووضع مجموعة بيانات موصى بها ل PMMA على مدى درجة حرارة تتراوح بين -178 درجة مئوية و90 درجة مئوية [1]. يتم رسم نتائج التوصيل الحراري من هذه الدراسة (متوسط عينتي PMMA 1 و2) في الرسم البياني 2، إلى جانب القيم المرجعية من Antoniadis وآخرون. من الواضح أن البيانات المقدمة هنا تتوافق بشكل جيد للغاية مع القيم المرجعية.
الملخص
تم قياس الموصلية الحرارية لـ PMMA بين -10 درجة مئوية و70 درجة مئوية باستخدام مقياس التدفق الحراري TCT 716 Lambda. تراوحت الموصلية من 0.19 واط/(م-ك) إلى 0.20 واط/(م-ك)، مما يدل على زيادة طفيفة مع درجة الحرارة. تطابقت القيم المقاسة بشكل وثيق مع البيانات المرجعية من الأدبيات [1]، مما يؤكد أن TCT 716 Lambda يوفر قياسات دقيقة وموثوقة للموصلية الحرارية لمادة PMMA، وهي خاصية أساسية في فهم الخصائص الحرارية للمادة.