Einleitung
Die Bestimmung der WärmeleitfähigkeitDie Wärmeleitfähigkeit (λ mit der Einheit W/(m•K)) beschreibt den Transport von Energie - in Form von Wärme - durch einen Körper aufgrund eines Temperaturgefälles.Wärmeleitfähigkeit hochtransparenter Materialien, wie beispielsweise Glas, stellt für einige Messverfahren eine Herausforderung dar. Die Laser Flash Analyse (LFA) ist eine der am weitesten verbreiteten Methoden zur Bestimmung der TemperaturleitfähigkeitDie Temperaturleitfähigkeit (a mit der Einheit mm2/s) ist eine materialabhängige Stoffeigenschaft zur Charakterisierung des instationären Wärmetransports. Sie gibt an, wie schnell ein Material auf eine Temperaturänderung reagiert.Temperaturleitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Zur Durchführung einer LFA-Messung muss das Material lichtundurchlässig sein oder gemacht werden. Dies kann spezielle Beschichtungstechniken für hochtransparente Proben erfordern.
Die Guarded Heat Flow Meter (GHFM)-Messmethode (ASTM E 1530) mit dem TCT 761 Lambda ermöglicht die Messung solcher Proben ohne spezielle Vorbehandlung. Der TCT 716 Lambda kann feste und steife Proben mit niedriger und mittlerer Wärmeleitfähigkeit zwischen -10 °C und 300 °C messen.
Die geringe Wärmeleitfähigkeit und die Fähigkeit, extremen Temperaturschwankungen standzuhalten, machen Borosilikatglas, auch bekannt unter dem Markennamen Pyrex®, zu einem unverzichtbaren Werkstoff in vielen Bereichen, in denen es auf hohe thermische Leistungsfähigkeit ankommt. Beispiele sind Laborgeräte wie Kolben oder Reagenzgläser, Sterilisationsbehälter in der Medizintechnik oder Küchenutensilien wie Backformen und Messbecher.
Messbedingungen
Zwei Borosilikatglasproben verschiedener Hersteller (Aachner Quarzglas Technologie Heinrich GmbH & Co. KG und Corning Inc.) wurden mit dem TCT 716 Lambda untersucht. Die Proben hatten einen Durchmesser von ca. 51 mm und eine Dicke von 25,4 mm bzw. 12,7 mm und wurden mit zwei unterschiedlichen TCT 716 Lambda-Messgeräten an verschiedenen Standorten (NETZSCH-Gerätebau GmbH, Selb und NETZSCH Instruments North America, LLC) gemessen.
Wie bei jeder Messung wurden die Proben vor dem Test mit Wärmeleitpaste bestrichen, um den KontaktwiderstandNach dem zweiten Gesetz der Thermodynamik verläuft die Wärmeübertragung zwischen zwei Systemen immer in Richtung von höheren zu niedrigeren Temperaturen. Die Menge an thermischer Energie, die durch Wärmeleitung, z.B. durch eine Gebäudewand, übertragen wird, wird durch die thermischen Widerstände der Betonwand und der Dämmschicht beeinflusst.Kontaktwiderstand zwischen Probe und Platten zu verringern und der Kalibrierung anzugleichen. Die Proben wurden anschließend von -10 °C bis 300 °C bzw. von 25 °C bis 150 °C untersucht.
Messergebnisse
In Abbildung 1 sind die Messergebnisse zusammengefasst. Die blauen Dreiecke und grünen Kreise stellen die Ergebnisse der TCT-Messungen dar und zeigen eine gute Übereinstimmung. Pyrex® ist auch ein international bekanntes Referenzmaterial für die Wärmeleitfähigkeit [1]. Diese Werte sind in Abbildung 1 in Schwarz dargestellt. Alle Messergebnisse liegen innerhalb von ± 3 % um den Literaturwert.
Zusammenfassung
Die Messung hochtransparenter Materialien ist mit dem TCT 716 Lambda ohne spezielle Vorbehandlung der Proben einfach durchführbar und weist eine gute Übereinstimmung mit Literaturwerten auf.