Úvod
Polymetylmetakrylát (PMMA), běžně označovaný jako akrylátové sklo nebo pod obchodními názvy jako Plexiglas® nebo Perspex®, je průhledný termoplast známý svou optickou průhledností, tuhostí, pevností, odolností proti rozbití, trvanlivostí a nízkou hustotou. Díky těmto vlastnostem je ideálním materiálem, který se často používá jako alternativa skla pro širokou škálu aplikací v optice, elektronice, automobilovém, lodním, leteckém a stavebním průmyslu. Vzhledem k jeho širokému využití v různých průmyslových odvětvích je pochopení tepelného chování PMMA nezbytné pro zajištění bezpečnosti, optimalizaci tepelného managementu a zlepšení konstrukce, výkonu a výrobních procesů.
Experimentální
Dva vzorky PMMA byly testovány pomocí měřiče tepelného toku TCT 716 Lambda Guarded Heat Flow Meter (GHFM) podle metody popsané v normě ASTM E1530. Tato metoda spočívá v umístění vzorku o známé tloušťce mezi dvě desky udržované při různých teplotách a umožnění průtoku tepla vzorkem.
Poté se změří tepelný tok přes tloušťku vzorku a vypočítá se Tepelná vodivostTepelná vodivost (λ s jednotkou W/(m-K)) popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu (viz obr. 1). Podle druhého termodynamického zákona teplo vždy proudí ve směru nižší teploty.tepelná vodivost. Dva vzorky byly testovány v rozsahu teplot od -10 °C do 70 °C v intervalech po 10 °C. Každý zkušební vzorek měl průměr přibližně 51 mm, tloušťku 3 mm a hustotu 1,18 g/cm³. Kalibrace byla provedena pomocí materiálu Vespel® SP-1. Vzorky byly testovány při zatížení 175 kPa a pro snížení kontaktního odporu byla nanesena tenká vrstva termální pasty.
Výsledky a diskuse
Tepelná vodivostTepelná vodivost (λ s jednotkou W/(m-K)) popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu (viz obr. 1). Podle druhého termodynamického zákona teplo vždy proudí ve směru nižší teploty.Tepelná vodivost PMMA v měřeném teplotním rozsahu od -10 °C do 70 °C byla přibližně 0,19 W/(m-K) a v tomto rozsahu se mírně zvýšila na 0,20 W/(m-K). Oba vzorky PMMA byly v tomto rozsahu testovány třikrát, což prokázalo dobrou opakovatelnost mezi měřeními; průměrná relativní směrodatná odchylka v celém teplotním rozsahu činila 1 %.
Údaje uvedené v grafu 1 představují průměr těchto trojnásobných měření. Je zřejmé, že Tepelná vodivostTepelná vodivost (λ s jednotkou W/(m-K)) popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu (viz obr. 1). Podle druhého termodynamického zákona teplo vždy proudí ve směru nižší teploty.tepelná vodivost vykazuje v tomto teplotním rozsahu téměř lineární trend a shoda mezi dvěma samostatnými zkušebními vzorky je vynikající.
Hodnoty tepelné vodivosti pro PMMA jsou k dispozici v různých literárních zdrojích. Obvykle se v literatuře uvádí, že Tepelná vodivostTepelná vodivost (λ s jednotkou W/(m-K)) popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu (viz obr. 1). Podle druhého termodynamického zákona teplo vždy proudí ve směru nižší teploty.tepelná vodivost PMMA při pokojové teplotě je přibližně 0,19 W/(m-K). Antoniadis a kol. shromáždili četné literární zdroje a vytvořili doporučený soubor údajů pro PMMA v teplotním rozsahu od -178 °C do 90 °C [1]. Výsledky tepelné vodivosti z této studie (průměr vzorků PMMA 1 a 2) jsou vyneseny v grafu 2 spolu s referenčními hodnotami od Antoniadise et al. Je zřejmé, že zde prezentované údaje se velmi dobře shodují s referenčními hodnotami.
Souhrn
Tepelná vodivostTepelná vodivost (λ s jednotkou W/(m-K)) popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu (viz obr. 1). Podle druhého termodynamického zákona teplo vždy proudí ve směru nižší teploty.Tepelná vodivost PMMA byla měřena v rozmezí -10 °C až 70 °C pomocí měřiče tepelného toku s ochranou TCT 716 Lambda. Vodivost se pohybovala v rozmezí od 0,19 W/(m-K) do 0,20 W/(m-K) a vykazovala mírný nárůst s teplotou. Naměřené hodnoty přesně odpovídaly referenčním údajům z literatury [1], což potvrzuje, že TCT 716 Lambda poskytuje přesné a spolehlivé měření tepelné vodivosti PMMA, což je zásadní vlastnost pro pochopení tepelných vlastností materiálu.