Εισαγωγή
Τα πλαστικά ενισχυμένα με ίνες είναι ελαφριά, αλλά παρουσιάζουν υψηλή ακαμψία. Αυτές οι ιδιότητες τα καθιστούν χρήσιμα ως υλικά κατασκευής στην αυτοκινητοβιομηχανία. Για τη βελτιστοποίηση των χρόνων διεργασίας κατά την παραγωγή, η θερμική αγωγιμότητα αυτών των υλικών είναι μια σημαντική ιδιότητα που πρέπει να παρακολουθείται. Εξαρτάται όχι μόνο από τη θερμοκρασία αλλά και από τον προσανατολισμό του υλικού ενίσχυσης.
Χρησιμοποιώντας το LFA 467 HyperFlash®, η θερμική αγωγιμότητα των ανισότροπων υλικών μπορεί εύκολα και γρήγορα να προσδιοριστεί ως συνάρτηση της θερμοκρασίας σε διάφορες χωρικές κατευθύνσεις.
Δείγματα και πειραματικά
Διερευνήθηκε μια εποξειδική ρητίνη ενισχυμένη με ίνες άνθρακα, η οποία ήταν ενισχυμένη σε μία κατεύθυνση* και σε δύο κατευθύνσεις**. Η θερμική αγωγιμότητα αναλύθηκε τόσο παράλληλα όσο και κάθετα στη διεύθυνση των ινών. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε τυποποιημένη υποδοχή δείγματος (τετράγωνο 12,7 mm) μεταξύ 120°C και 200°C σε βήματα των 20 K. Η ειδική θερμότητα προσδιορίστηκε με τη βοήθεια του DSC 204 F1 Phoenix® .
* μονοκατευθυντικό: όλες οι ίνες του υλικού ενίσχυσης είναι παράλληλες μεταξύ τους
**διευθυντικό: οι ίνες του υλικού ενίσχυσης διασταυρώνονται υπό γωνία 0° και 90°
Αποτελέσματα και συζήτηση
Στο σχήμα 1 απεικονίζεται η θερμική αγωγιμότητα των πλαστικών δειγμάτων μονής (μαύρο) και διπλής κατεύθυνσης (κόκκινο). Το μονόπλευρα ενισχυμένο δείγμα, μετρούμενο κατά τη διεύθυνση των ινών (μαύρο dots) παρουσίασε την υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα. Η θερμική αγωγιμότητα του αμφίδρομα ενισχυμένου δείγματος, που μετρήθηκε επίσης στη διεύθυνση των ινών, ήταν λίγο χαμηλότερη. Λόγω της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας των ινών άνθρακα στη διεύθυνση της ίνας (dots), οι θερμικές αγωγιμότητες παράλληλα προς τη διεύθυνση της ίνας ήταν 7 έως 12 φορές υψηλότερες από τις θερμικές αγωγιμότητες κάθετα προς τη διεύθυνση της ίνας (διαμάντια) και για τα δύο δείγματα. Οι μετρήσεις στην κάθετη διεύθυνση έδωσαν σχεδόν τις ίδιες τιμές θερμικής αγωγιμότητας και για τα δύο δείγματα, καθώς ο συνολικός προσανατολισμός των ινών κάθετα στη διεύθυνση μέτρησης δεν επηρεάζει σχεδόν καθόλου.
Συμπέρασμα
Το LFA 467 Hyperflash έχει αναπτύξει μια ποικιλία υποδοχών δειγμάτων για ειδικές εργασίες μέτρησης, π.χ. μετρήσεις σε υγρά, σκόνες, λεπτά μεταλλικά φύλλα κ.λπ. Μεταξύ αυτών είναι και ένας ειδικός δειγματοφορέας lamiante που χρησιμοποιήθηκε για τις έρευνες που περιγράφονται εδώ. Με τη χρήση αυτής της ειδικά σχεδιασμένης δειγματοθήκης, η ανισοτροπία στη θερμική διαχυτότητα των υλικών που έχουν υποστεί επαναιώρηση με ίνες άνθρακα λόγω του προσανατολισμού των ενσωματωμένων ινών μπορούσε να προσδιοριστεί γρήγορα και εύκολα.