Εισαγωγή
Ο προσδιορισμός της θερμικής αγωγιμότητας των εξαιρετικά διαφανών υλικών, όπως τα γυαλιά, αποτελεί πρόκληση για ορισμένες μεθόδους μέτρησης. Η ανάλυση με φλας λέιζερ (LFA) είναι μια από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες μεθόδους για τον προσδιορισμό της θερμικής διάχυσης και της θερμικής αγωγιμότητας. Για να πραγματοποιηθεί μια μέτρηση LFA, το υλικό πρέπει να είναι αδιαφανές ή να γίνει αδιαφανές. Αυτό μπορεί να απαιτεί ειδικές τεχνικές επίστρωσης για πολύ διαφανή δείγματα.
Η μέθοδος μέτρησης Guarded Heat Flow Meter (GHFM) (ASTM E 1530) με το όργανο TCT 716 Lambda επιτρέπει τη μέτρηση τέτοιων δειγμάτων χωρίς ειδική προεπεξεργασία. Το TCT 716 Lambda μπορεί να μετρήσει στερεά και άκαμπτα δείγματα με χαμηλή και medium θερμική αγωγιμότητα μεταξύ -10 και 300°C.
Η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και η ικανότητα να αντέχει σε ακραίες θερμοκρασιακές διακυμάνσεις καθιστούν το βοριοπυριτικό γυαλί, γνωστό και με την εμπορική ονομασία Pyrex®, απαραίτητο υλικό σε πολλούς τομείς που απαιτούν υψηλή θερμική απόδοση. Παραδείγματα περιλαμβάνουν εργαστηριακό εξοπλισμό όπως φιάλες ή δοκιμαστικούς σωλήνες, δοχεία αποστείρωσης στην ιατρική τεχνολογία ή σκεύη κουζίνας όπως πιάτα ψησίματος και κύπελλα μέτρησης.
Συνθήκες μέτρησης
Δύο δείγματα βοριοπυριτικού γυαλιού από διαφορετικούς κατασκευαστές (Aachner Quarzglas Technologie Heinrich GmbH & Co. KG και Corning Inc.) εξετάστηκαν με τη χρήση του TCT 716 Lambda. Τα δείγματα είχαν διάμετρο περίπου 51 mm και πάχος 25,4 mm και 12,7 mm, αντίστοιχα, και εξετάστηκαν με δύο διαφορετικές συσκευές μέτρησης TCT 716 Lambda σε διαφορετικές τοποθεσίες (NETZSCH-Gerätebau GmbH, Selb, και NETZSCH Instruments North America, LLC).
Όπως σε κάθε μέτρηση, πριν από τη δοκιμή εφαρμόστηκε θερμική πάστα στα δείγματα για να μειωθεί η αντίσταση επαφής μεταξύ του δείγματος και των πλακών και να ευθυγραμμιστεί με τη βαθμονόμηση. Τα δείγματα μετρήθηκαν στη συνέχεια από τους -10°C έως τους 300°C και από τους 25°C έως τους 150°C, αντίστοιχα.
Αποτελέσματα μέτρησης
Το σχήμα 1 συνοψίζει τα αποτελέσματα των μετρήσεων. Τα μπλε τρίγωνα και οι πράσινοι κύκλοι αντιπροσωπεύουν τα αποτελέσματα των μετρήσεων TCT και παρουσιάζουν καλή συμφωνία. Το Pyrex® είναι επίσης ένα διεθνώς γνωστό υλικό αναφοράς για τη θερμική αγωγιμότητα [1]. Οι τιμές αυτές αντιπροσωπεύονται από τη μαύρη γραμμή στο Σχήμα 1. Όλα τα αποτελέσματα των μετρήσεων βρίσκονται εντός ± 3% της βιβλιογραφικής τιμής.
Περίληψη
Η μέτρηση ιδιαίτερα διαφανών υλικών πραγματοποιείται εύκολα με το TCT 716 Lambda χωρίς ειδική προεπεξεργασία των δειγμάτων και παρουσιάζει καλή συμφωνία με τις βιβλιογραφικές τιμές.