Einleitung
Die Messung 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 von dünnen Polymerfolien mittels Laser-Flash-Technik ist vor allem durch zwei Faktoren limitiert:
- Probendicke: Damit verbunden sind sehr kurze Messzeiten
- Streulicht der Blitzlampe / des Lasers: Aufgrund der geringen Masse liegt die Probe nicht optimal im Probenhalter
Eine Lösung bietet hier die LFA 467 HyperFlash® (siehe Abbildung 1). Mit ihrer hohen Datenerfassungsrate von 2 MHz, einer kurzen Pulszeit (bis zu 20 μs) und dem Spezialprobenhalter für dünne Proben (siehe Abbildung 2) ist die Messung an Proben mit geringer Dicke einfach und schnell möglich.
Messbedingungen
Eine ca. 20 μm dicke Polymerfolie wurde mit der LFA 467 HyperFlash® zwischen -40 °C und 140 °C gemessen. Um die Folie lichtundurchlässig zu machen, wurde sie vor der Messung mit Gold besputtert. Grafit als Beschichtungsmaterial kommt bei solch dünnen Proben nicht zum Einsatz, da es die Messergebnisse beeinflussen kann. Mehr Informationen zur optimalen Beschichtung von Proben sind unter [1] zu finden.
Messergebnisse und Diskussion
Abbildung 3 zeigt die 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 des Polymerfilms in Abhängigkeit der Temperatur und das Detektorsignal einer Messung. Das Detektorsignal (blaue Kurve) kann durch das mathematische Modell (rote Linie) gut abgebildet werden. Die hohe Datenerfassungsrate von 2 MHz und eine kurze Pulszeit von ca. 20 μs garantieren, dass auch sehr kurze Halbzeiten (< 1 ms) noch genau aufgelöst werden können. Der Folienprobenhalter reduziert außerdem das Streulicht auf ein Minimum, sodass die Auswertung des Signals mit so kurzen Halbzeiten überhaupt erst möglich wird. Zur Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität von sehr dünnen Proben empfiehlt sich eine DSC-Messung. Zusammen mit Daten über die DichteDie Massen-Dichte ist definiert als Verhältnis zwischen Masse und Volumen.Dichte kann dann auch die 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 ermittelt werden.
