Introduktion
Varmeledningsevnen kan bestemmes ved hjælp af forskellige metoder. En etableret og anerkendt metode er LFA (Laser Flash Analysis). Den bestemmer primært den termiske diffusivitet, α, og sammen med data for densitet, ρ, og Specifik varmekapacitet (cp)Varmekapacitet er en materialespecifik fysisk størrelse, der bestemmes af den mængde varme, der tilføres prøven, divideret med den resulterende temperaturstigning. Den specifikke varmekapacitet er relateret til en masseenhed af prøven.specifik varmekapacitet, Specifik varmekapacitet (cp)Varmekapacitet er en materialespecifik fysisk størrelse, der bestemmes af den mængde varme, der tilføres prøven, divideret med den resulterende temperaturstigning. Den specifikke varmekapacitet er relateret til en masseenhed af prøven.cp, er det muligt at beregne den termiske ledningsevne, λ, ved hjælp af formel 1.
Der kræves derfor i alt tre målinger af forskellige egenskaber for at bestemme varmeledningsevnen ved hjælp af LFA. Men med TCT 716 Lambda, som arbejder efter GHFM-metoden (Guarded Heat Flow Meter), kan varmeledningsevnen måles direkte. Det reducerer målearbejdet og gør det nemt for brugeren at generere den ønskede måleværdi.
PEEK (Polyether Ether Ketone)
PEEK (polyetheretherketon) er en højsmeltende polymer og en højtydende termoplast. På grund af sin fremragende modstandsdygtighed anvendes PEEK ofte, hvor det skal kunne modstå høje belastninger under ugunstige termiske og/eller kemiske forhold. Eksempler på anvendelser kan findes inden for rumfart, medicinsk teknologi og den kemiske industri.
Målebetingelser
De følgende målinger blev udført på PEEK. Alle prøver blev fremstillet af en større stang.
- Bestemmelse af varmeledningsevnen ved hjælp af TCT 716 Lambda på to prøver med en diameter på 51 mm og en tykkelse på 3 mm.
- Bestemmelse af den termiske diffusivitet ved hjælp af LFA 467 HyperFlash® på to prøver med en diameter på 12,7 mm og en tykkelse på 2 mm.
- Bestemmelse af densiteten ved stuetemperatur ved hjælp af opdriftsmetoden på LFA-prøver.
- Bestemmelse af den specifikke varmekapacitet ved hjælp af DSC 204 F1 Phoenix® på to prøver med en diameter på 4 mm og en tykkelse på 1 mm.
Resultater af målinger
Figur 1 viser resultaterne for PEEK's Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne målt med TCT som en funktion af temperaturen. De blå og grønne prikker eller diamanter viser resultaterne for to PEEK-prøver på to forskellige TCT-instrumenter fra 25 °C til maksimalt 250 °C. Varmeledningsevnen har en tendens til at stige med stigende temperatur. TCT-målingerne viser en god reproducerbarhed på maks. ± 2 %. TCT-instrumenterne blev kalibreret med fused silica til målingerne.
Figur 2 opsummerer resultaterne af TCT- og LFA-målingerne. De orange og gule kryds repræsenterer de resultater, der er opnået ved hjælp af LFA. Til dette formål blev den specifikke varmekapacitet bestemt via DSC, og densiteten blev bestemt ved stuetemperatur. De røde prikker med fejlbjælker repræsenterer gennemsnitsværdien af alle målinger. Resultaterne for alle test ligger inden for ± 5 %.
Sammenfatning
Med TCT 716 Lambda er det nemt at bestemme varmeledningsevnen, og den målte værdi kan bestemmes direkte. En sammenligning med andre etablerede metoder som f.eks. LFA viser både god overensstemmelse og reproducerbarhed af måleresultaterne.