Customer SUCCESS STORY

NETZSCH Όργανα για την επίλυση εφαρμογών θερμοηλεκτρικών και δομικών υλικών

This customer success story by the Central Analytical Research Facility (CARF) at Queensland University of Technology, Australia presents two case studies. 

Η πρώτη επικεντρώνεται στη βελτίωση της σταθερότητας και της απόδοσης εύκαμπτων σύνθετων ηλεκτροθερμικών θερμαντήρων για ηλεκτρικά οχήματα. Εδώ, χαρακτηρίστηκαν διάφοροι τύποι συμπολυμερών SIS/SEPS και τα σύνθετά τους με αιθάλη προσδιορίζοντας τη θερμική τους σταθερότητα, την ηλεκτροθερμική τους απόδοση και τη θερμική τους αντίσταση.

Η δεύτερη περίπτωση ασχολείται με τις επιδράσεις του βερμικουλίτη σε πυρωμένα τούβλα αργίλου: Ενώ η διογκωμένη μορφή του βερμικουλίτη έχει μελετηθεί καλά, ο φυσικός βερμικουλίτης συχνά παραβλέπεται ως πρόσθετο στα τούβλα λόγω της αντίληψης ότι η διαστολή του κατά τη θέρμανση μειώνει την αντοχή των τούβλων. Είναι όμως ακριβής αυτή η αντίληψη; Τα όργανα ανάλυσης NETZSCH θα απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα!

Elizabeth Graham

„Είχαμε ήδη εξοπλισμό NETZSCH, ένα STA 449 F3 και ένα διαστομόμετρο, όταν ξεκίνησα στο QUT το 2015. Είχαμε πάντα άριστη εξυπηρέτηση πελατών από το NETZSCH, και η υποστήριξή τους στην εφαρμογή ήταν εξαιρετική.“

Elizabeth Graham
Συντονιστής εργαστηρίου για το εργαστήριο φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων στην Κεντρική Ερευνητική Εγκατάσταση Αναλυτικής Έρευνας (CARF) στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Queensland (QUT)

Εισαγωγή

"Γεια σας! Ονομάζομαι Elizabeth Graham (αριστερή φωτογραφία) και είμαι η συντονίστρια του εργαστηρίου φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων στο εργαστήριο Central Analytical Research Facility (CARF) στο Queensland University of Technology (QUT). Το CARF είναι μια ομάδα περίπου 50 επαγγελματιών και ακαδημαϊκού προσωπικού που διαχειρίζεται ένα χαρτοφυλάκιο οργάνων που εξυπηρετούν πολλές από τις ανάγκες της επιστημονικής έρευνας στο QUT. Ο συνάδελφός μου Jun Zhang (φωτογραφία δεξιά) και εγώ παρέχουμε εκπαίδευση και υποστήριξη για τη θερμική ανάλυση στην ερευνητική κοινότητα του QUT, καθώς και υπηρεσίες δοκιμών και συμβουλών σε αυστραλιανούς ερευνητικούς και εμπορικούς οργανισμούς.

Βρισκόμαστε στην καρδιά της πόλης του Μπρίσμπεϊν, στο Κουίνσλαντ, δίπλα στους βοτανικούς κήπους, σε μια σύγχρονη, ειδικά κατασκευασμένη εγκατάσταση Επιστήμης και Μηχανικής με περισσότερους από 600 εσωτερικούς πελάτες. Αποστολή μας είναι να παρέχουμε επιχειρησιακή εκπαίδευση στους φοιτητές του QUT HDR και σε άλλους ερευνητές του QUT, έτσι ώστε να αποφοιτούν από το πτυχίο τους με πρακτική εξάσκηση στον εξοπλισμό μαζί με την απαιτούμενη κατανόηση για να έχουν τα καλύτερα αποτελέσματα από την ανάλυση των δεδομένων τους. Αυτή τη στιγμή έχουμε 188 εκπαιδευμένους χρήστες του QUT σε όλη τη σουίτα των οργάνων NETZSCH.

Αριστερά: Ελίζαμπεθ Γκράχαμ, δεξιά: Jun Zhang - Συντονιστές του εργαστηρίου φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων στην Κεντρική Ερευνητική Εγκατάσταση Αναλυτικής Έρευνας (CARF) του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου του Queensland (QUT)
Το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Queensland (QUT)

Περίπτωση 1: Ο μακρομοριακός σχεδιασμός των συμπολυμερών πολυ(στυρενίου-ισοπρενίου-στυρενίου) (SIS) καθορίζει την απόδοσή τους σε εύκαμπτες ηλεκτροθερμικές σύνθετες θερμάστρες


Hiruni T. Dedduwakumara, Christopher Barner-Kowollik, Deepak Dubal, and Nathan R.B. Boase; ACS Applied Materials & InterfacesΆρθρο ASAP, DOI: 10.1021/acsami.3c19541,
Δείτε τη δημοσίευση στο acsami.org: ACS Publications

Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στη βελτίωση της σταθερότητας και της απόδοσης εύκαμπτων σύνθετων ηλεκτροθερμικών θερμαντήρων για ηλεκτρικά οχήματα. Οι θερμαντήρες αυτοί χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπως αυτοκίνητα, έξυπνα παράθυρα, αποπαγοποιητές, οθόνες, μαξιλάρια θερμοθεραπείας και αισθητήρες. Είναι απαραίτητοι για τη διατήρηση της αποδοτικότητας των οχημάτων σε κρύο καιρό, όπου η θέρμανση της καμπίνας σε κρύο καιρό επηρεάζει σημαντικά την εμβέλεια του οχήματος. Τα κράματα μετάλλων και τα διαφανή αγώγιμα οξείδια (TCO) είναι κοινά υλικά για αυτή την εφαρμογή- ωστόσο, έχουν περιορισμούς, όπως ακατάλληλες μηχανικές ιδιότητες για την εφαρμογή και έλλειψη υλικών.

Τα πολυμερή διερευνήθηκαν εδώ ως εναλλακτικές λύσεις στις μεταλλικές συσκευές θέρμανσης λόγω του μικρού βάρους, της εύκαμπτης φύσης και της οικονομικής βιωσιμότητάς τους. Ωστόσο, τα καθαρά πολυμερή έχουν συνήθως χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και σταθερότητα. Έτσι, η παρούσα έρευνα επικεντρώνεται σε σύνθετα υλικά με βάση τα πολυμερή που αποτελούνται από συμπολυμερή πολυ(στυρένιο-ισοπρένιο-στυρένιο) (SIS) και υδρογονωμένα συμπολυμερή πολυ(στυρένιο-αιθυλένιο-προπυλένιο-στυρένιο) (SEPS) αναμεμειγμένα με διαφορετικές ποσότητες αιθάλης (CB). Διερευνήθηκε λεπτομερώς ο ρόλος που διαδραματίζει στον καθορισμό των θερμικών ιδιοτήτων η παρουσία ολεφινικών δεσμών και η φόρτιση του CB.

Κατά τη διάρκεια της μελέτης, ο ερευνητής συνέθεσε και χαρακτήρισε τρεις τύπους συμπολυμερών SIS/SEPS και τα σύνθετά τους με αιθάλη (CB). Οι ιδιότητες θερμικής σταθερότητας αξιολογήθηκαν με τη χρήση θερμοβαρυμετρικής ανάλυσης (NETZSCH Jupiter® 449 F3 STA) τόσο σε αδρανές όσο και σε οξειδωτικό περιβάλλον. Η ηλεκτροθερμική απόδοση αξιολογήθηκε με τη μέτρηση της θερμικής και ηλεκτρικής αγωγιμότητας και της ομοιομορφίας της κατανομής θερμότητας. Η αντίσταση, η ειδική αντίσταση φύλλου και η αγωγιμότητα των σύνθετων λεπτών υμενίων μετρήθηκαν με τη χρήση συστήματος ανιχνευτών τεσσάρων σημείων KSR-4. Η θερμική αγωγιμότητα μετρήθηκε με τη χρήση του αναλυτή λάμψης λέιζερNETZSCH . Η ειδική θερμότητα και οι θερμοκρασίες υαλώδους μετάπτωσης μετρήθηκαν με τη χρήση του NETZSCH DSC Phoenix®. Παρακάτω παρουσιάζεται ένα σχηματικό διάγραμμα που δείχνει την προσέγγιση του χαρακτηρισμού.

Σχήμα 1: Σχηματική απεικόνιση της προσέγγισης χαρακτηρισμού

Τα δείγματα SEPS παρουσίασαν την καλύτερη θερμική σταθερότητα τόσο σε αδρανείς όσο και σε οξειδωτικές συνθήκες. Η ενσωμάτωση σωματιδίων CB σε διαφορετικά φορτία δεν επηρέασε αισθητά την έναρξη της αποσύνθεσης για τα συμπολυμερή σύνθετα σε αδρανές περιβάλλον. Στον αέρα, η έναρξη της αποσύνθεσης μειώθηκε κατά περίπου 70 °C για τα σύνθετα υλικά SIS και κατά περίπου 30 °C για το σύνθετο υλικό SEPS, υποδηλώνοντας ότι το σύνθετο υδρογονωμένο πολυμερές διατηρεί μεγαλύτερη αντοχή στη θερμοοξείδωση σε ακραίες θερμοκρασιακές συνθήκες.

Σχήμα 2: TGA που δείχνει την έναρξη της αποσύνθεσης για τα καθαρά συμπολυμερή και τα συμπολυμερή με CB στον αέρα και σε αδρανή περιβάλλοντα

Η DSC χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη της επίδρασης της εισαγωγής του CB στις υαλώδεις μεταπτώσεις στα συστήματα συμπολυμερών. Οι οριακές μεταβολές που παρατηρήθηκαν υποδηλώνουν ότι η δομή του CB εντός των σύνθετων υλικών δεν εμποδίζει την κινητικότητα των πολυμερικών αλυσίδων, ακόμη και σε αυξημένες συγκεντρώσεις CB, εντός των εξεταζόμενων συνθέσεων, γεγονός ιδιαίτερα ευεργετικό για τις εφαρμογές που περιλαμβάνουν θερμαντήρες σύνθετων φιλμ. Ένας βασικός περιορισμός των εύκαμπτων ηλεκτροθερμικών θερμαντήρων είναι η σταθερότητά τους σε υψηλές θερμοκρασίες ή τάση ή υπό παρατεταμένη χρήση. Σε μια προσπάθεια κατανόησης της γήρανσης και της υποβάθμισης των σύνθετων πολυμερών που συμβαίνει με την ηλεκτρική αστοχία των συσκευών, οι σύνθετοι θερμαντήρες 1,4-SIS-28CB, 3,4-SIS-28CB και SEPS-28CB υποβλήθηκαν σκόπιμα σε υπέρταση (30 V) μέχρι να σταματήσει η ροή ρεύματος. Η θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης(Tg) κάθε σύνθετου υμενίου που υπέστη ηλεκτρική αστοχία προσδιορίστηκε με ανάλυση DSC. Είναι σημαντικό ότι παρατηρήθηκε ότι η Tg των ολεφινικών μπλοκ παρέμεινε αμετάβλητη, επιβεβαιώνοντας ότι ο κύριος όγκος της μήτρας συμπολυμερούς δεν υποβαθμίστηκε κατά τη διάρκεια της αστοχίας.

Σχήμα 3: Δεδομένα DSC που δείχνουν τη σταθερότητα της υαλώδους μετάβασης σε σχέση με το φορτίο CB

Μέτρηση της θερμικής αγωγιμότητας με το NETZSCH LFA 467

Η θερμική αγωγιμότητα παίζει ζωτικό ρόλο στα θερμαντικά μέσα σύνθετων μεμβρανών, καθώς διέπει την ικανότητα του υλικού να διανέμει τη θερμότητα. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε σύνθετες μεμβράνες για τη μέτρηση της θερμικής τους διάχυσης με τη χρήση του NETZSCH LFA 467 laser flash και μετρήθηκε η ειδική θερμοχωρητικότητα στο NETZSCH Phoenix® DSC με σκοπό τον υπολογισμό των τιμών της θερμικής αγωγιμότητας σε διαφορετικές φορτίσεις CB.

Η μελέτη διαπίστωσε ότι η αύξηση του φορτίου CB από 16 % κ.β. έως 28 % κ.β. οδήγησε σε σημαντική αύξηση της θερμικής αγωγιμότητας για όλα τα συμπολυμερή που μελετήθηκαν. Η βελτιωμένη θερμική αγωγιμότητα αποδόθηκε στην ικανότητα του CB να δημιουργεί μονοπάτια θερμικής αγωγιμότητας μέσω του προσανατολισμού και της ευθυγράμμισης εντός της μήτρας. Η σχέση μεταξύ της θερμικής αγωγιμότητας και του φορτίου πληρωτικού υλικού ήταν μη γραμμική, παρουσιάζοντας ταχεία αύξηση καθώς σχηματίζεται ένα πιο τέλειο δίκτυο πληρωτικού υλικού. Η μέγιστη θερμική αγωγιμότητα παρατηρήθηκε γύρω στους 50-75 °C, με μικρή μείωση έως τους 150 °C λόγω της μετάβασης του πολυστυρενίου σε ελαστική κατάσταση μετά τη υαλώδη μετάβαση. Η εγγενής ολεφινική δομή των σύνθετων συμπολυμερών SIS συνέβαλε στην υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα σε σύγκριση με τα σύνθετα SEPS.

Σχήμα 4: (α) Ανάλυση της θερμικής διαχυτότητας, (β) της ειδικής θερμοχωρητικότητας και (γ) της θερμικής αγωγιμότητας δειγμάτων πολυμερών σύνθετων υλικών πολυ(στυρένιο-1,4-ισοπρένιο-στυρένιο), πολυ(στυρένιο-3,4-ισοπρένιο-στυρένιο) και πολυ(στυρένιο-αιθυλένιο-προπυλένιο-στυρένιο) με φορτίο αιθάλης 16 και 28 % κ.β.

Κατασκευάστηκαν πρωτότυπες συσκευές θέρμανσης για την αξιολόγηση των ηλεκτρικών και θερμαντικών επιδόσεων των υλικών. Η ενσωμάτωση CB ενίσχυσε την ηλεκτρική αγωγιμότητα όλων των συμπολυμερών υλικών. Ακόμη και όταν υποβάλλονται σε ισοδύναμο φορτίο άνθρακα, είναι αξιοσημείωτο ότι τα 1,4-SIS και 3,4-SIS παρουσιάζουν μεγαλύτερη ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα σε σύγκριση με το SEPS. Επομένως, καθίσταται προφανές ότι τόσο η ηλεκτρική όσο και η θερμική αγωγιμότητα του σύνθετου υλικού σχετίζεται άμεσα με την παρουσία ολεφινικών δομών εντός των συμπολυμερών SIS και τη συγκέντρωση CB.

Αυτή η μελέτη κατέδειξε σαφώς ότι για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης των ηλεκτροθερμικών θερμαντήρων, η δομή και οι ιδιότητες του πολυμερούς πρέπει να βελτιστοποιηθούν, παράλληλα με τη φόρτωση και τις ιδιότητες του ηλεκτροενεργού συστατικού πλήρωσης. Όταν λαμβάνονται υπόψη όλοι οι σχετικοί παράγοντες που σχετίζονται με την απόδοση της συσκευής, καθίσταται σαφές ότι το σύνθετο υλικό 3,4-SIS-28CB εμφανίζει εξαιρετική θερμική διαχυτότητα, ηλεκτρική αγωγιμότητα και απόδοση ηλεκτροθερμικής θέρμανσης σε σύγκριση με τα σύνθετα υλικά 1,4-SIS-28CB και SEPS-28CB.

Σχήμα 5: Διάγραμμα ραντάρ της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, της θερμικής αγωγιμότητας και της θερμοκρασίας σταθερής κατάστασης των πρωτότυπων ηλεκτροθερμικών θερμαντήρων στα 12 V, σε σχέση με διαφορετικά δείγματα με φορτίο αιθάλης 28 % κ.β.

Η μελέτη έδειξε ότι η ενσωμάτωση του CB στην πολυμερική μήτρα βελτιώνει τις ηλεκτροθερμικές ιδιότητες χωρίς να ασκεί ουσιαστική επίδραση στην εγγενή δομή του αρχικού συμπολυμερούς- ωστόσο, έχει αρνητικό αντίκτυπο στη θερμο-οξειδωτική σταθερότητα των σύνθετων υλικών σε υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας (<200 °C). Η μελέτη επιβεβαιώνει ότι η ολεφινική δομή στα συμπολυμερή SIS παίζει καθοριστικό ρόλο στην ενίσχυση της ηλεκτροθερμικής απόδοσης των σύνθετων θερμαντήρων. Το σύνθετο υλικό 3,4-SIS-28CB ξεχωρίζει ως ένα αποτελεσματικό υλικό για εύκαμπτους και ελαφρούς ηλεκτροθερμικούς θερμαντήρες, κατάλληλους για εφαρμογές σε ηλεκτρικά οχήματα και όχι μόνο.

Περίπτωση 2: Αποκάλυψη των επιδράσεων του βερμικουλίτη σε ψημένα τούβλα με χρήση προηγμένων οργάνων

Wang, Sen, Gainey, Lloyd, Marinelli, Julius, Deer, Brianna, Wang, Tony, Mackinnon, Ian, & Xi, Yunfei (2022), Effects of vermiculite on in-situ thermal behaviour, microstructure, physical and mechanical properties of fired clay bricks. Construction and Building Materials, 316, Αριθμός άρθρου: 125828.

Τα πήλινα τούβλα αποτελούν βασικό συστατικό της οικοδομικής βιομηχανίας. Η απόδοση αυτών των τούβλων επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τη σύνθεσή τους και στην παρούσα μελέτη, οι ερευνητές έστρεψαν την προσοχή τους σε ένα λιγότερο μελετημένο συστατικό - τον φυσικό βερμικουλίτη.

Ο βερμικουλίτης, ένας διογκούμενος πηλός, μπορεί να διογκωθεί έως και 30 φορές το αρχικό του μέγεθος όταν θερμαίνεται. Ενώ η διογκωμένη μορφή του βερμικουλίτη έχει μελετηθεί καλά, ο φυσικός βερμικουλίτης συχνά παραβλέπεται ως πρόσθετο στα τούβλα λόγω της αντίληψης ότι η διόγκωσή του κατά τη θέρμανση μειώνει την αντοχή των τούβλων. Είναι όμως ακριβής αυτή η αντίληψη

Για να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα, οι ερευνητές μας ξεκίνησαν μια λεπτομερή μελέτη μιγμάτων βερμικουλίτη/αργίλου, με τον βερμικουλίτη να αποτελεί έως και 30 % κ.β. του μίγματος. Χρησιμοποίησαν μια σειρά από προηγμένες τεχνικές θερμικής ανάλυσης και συμπληρωματικές τεχνικές, συμπεριλαμβανομένων της θερμοβαρυμετρικής ανάλυσης (TGA), της διαστολομετρίας, της περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ χωρίς περιβάλλον (XRD) και της ανάλυσης φλας με λέιζερ (LFA), για να ερμηνεύσουν τις θερμικές συμπεριφορές σε πραγματικό χρόνο και να διερευνήσουν τη μικροδομή, τα φυσικά και τα χαρακτηριστικά συμπίεσης των ψημένων τούβλων αργίλου.

Οι μελέτες TGA και Dilatometry (DIL ) συνέβαλαν καθοριστικά στην κατανόηση της επί τόπου θερμικής συμπεριφοράς των τούβλων, ενώ η μη περιβαλλοντική XRD έριξε φως στις μεταβολές της ορυκτολογίας με τη θερμοκρασία. Η LFA, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιήθηκε για να προσδιοριστεί κατά πόσον η προσθήκη βερμικουλίτη επηρέασε τη θερμική διαχυτότητα των τούβλων.

Τα συμπεράσματα που εξάγονται από τη μελέτη αναδεικνύουν διάφορα σημαντικά ευρήματα σχετικά με τις επιπτώσεις της ενσωμάτωσης βερμικουλίτη σε ψημένα τούβλα αργίλου.

Ορυκτολογία: Για την κατανόηση της ορυκτολογίας αυτών των προϊόντων χρησιμοποιήθηκε XRD χωρίς περιβάλλον. Η ορυκτολογία των αργίλων είναι πολύπλοκη. Στο δείγμα χωρίς βερμικουλίτη, αρχικά, παρατηρείται η αφυδροξυλίωση του καολινίτη και του ιλλίτη/μικρόλιθου. Ο χαλαζίας υφίσταται μετάβαση φάσης από α- σε β-φάση, η οποία συνοδεύεται από πιθανή ανάπτυξη μικρορωγμών, γεγονός που καθιστά αναγκαία την ελεγχόμενη ταχύτητα θέρμανσης στη βιομηχανική παραγωγή τούβλων. Παρατηρείται η αποσύνθεση του ασβεστίτη σε ασβέστη.

Επιπλέον, διευκρινίζεται η εξέλιξη άλλων φάσεων, συμπεριλαμβανομένων των μελών της οικογένειας των αστρίων, των φάσεων που σχετίζονται με υψηλές θερμοκρασίες, όπως ο μουλλίτης και ο κριστοβαλίτης, και η εμφάνιση ιχνοστοιχείων όπως ο ανατάσης. Η προσθήκη βερμικουλίτη στο αργιλικό μείγμα εισάγει νέες φάσεις και μεταβάλλει την ορυκτολογική σύνθεση, επηρεάζοντας τη συμπεριφορά αφυδάτωσης του βερμικουλίτη και τη θερμοκρασία έναρξης της αφυδροξυλίωσης του καολινίτη. Επιπλέον, παρατηρείται ο σχηματισμός πυριτικών/αλουμινοπυριτικών αλάτων και άλλων φάσεων που σχετίζονται με το Mg και επηρεάζονται από την παρουσία του βερμικουλίτη και τις σχετικές αλληλεπιδράσεις των ορυκτών. Συνολικά, οι ορυκτολογικοί μετασχηματισμοί παρέχουν πληροφορίες για την πολύπλοκη θερμική συμπεριφορά των αργιλικών τούβλων και τις επιπτώσεις της προσθήκης βερμικουλίτη στις ιδιότητές τους.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει την εξέλιξη της ορυκτολογίας καθώς το δείγμα θερμαίνεται στον πηλό με και χωρίς προσθήκη βερμικουλίτη.



Θερμική συμπεριφορά: Μεταξύ 25 και 1150 °C, ορίζονται πέντε διαφορετικά στάδια απώλειας βάρους και έξι στάδια διαστολής/συρρίκνωσης.

Η μη περιβαλλοντική in-situ XRD στο μίγμα αργίλου χωρίς βερμικουλίτη και στο δείγμα με 30% βερμικουλίτη δείχνει την επίδραση της προσθήκης βερμικουλίτη στην ορυκτολογία. Οι κύριες μεταπτώσεις φάσεων και η σχέση τους με τα δεδομένα απώλειας μάζας συνοψίζονται παρακάτω.

Η προσθήκη V όχι μόνο επιφέρει σημαντική διαστολή μεταξύ 450 και 750 °C, αλλά η συρρίκνωση μετά τους 950 °C επιδεινώνεται επίσης λόγω της τροποποιημένης περιεκτικότητας και του είδους των αργιλικών ορυκτών.

Τα δεδομένα της διαστολομετρίας υποδηλώνουν ότι παρατηρούνται μεγαλύτερες αλλαγές διαστάσεων καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε βερμικουλίτη. Η ταχεία διαστολή που παρατηρείται για υψηλότερη περιεκτικότητα σε βερμικουλίτη στην περιοχή "4″ προκαλείται από σοβαρή απολέπιση του διαστρωματωμένου βερμικουλίτη-βιοτίτη (vrm-bt) σε συνδυασμό με μια μικρή ογκομετρική αύξηση του βερμικουλίτη.

Οι κύριες μεταβάσεις φάσης, όπως διευκρινίστηκαν από το XRD χωρίς περιβάλλον και η σχέση τους με τα δεδομένα αλλαγής διαστάσεων συνοψίζονται παρακάτω.

Μηχανικές και μονωτικές ιδιότητες: η συρρίκνωση ξήρανσης, η συρρίκνωση καύσης και η πυκνότητα αυξάνονται σημαντικά με την προσθήκη βερμικουλίτη. Η αντοχή σε θλίψη αυξάνεται έως 5% με την προσθήκη βερμικουλίτη και στη συνέχεια μειώνεται.

Στο δείγμα βερμικουλίτη 30%, εμφανίστηκαν ρωγμές μεταξύ 450 και 750°C λόγω της απολέπισης του vrm-bt και του βερμικουλίτη. Παρά την υαλοποίηση και τη συρρίκνωση πάνω από αυτή τη θερμοκρασία, οι ρωγμές δεν εξαφανίζονται εντελώς ακόμη και μετά την όπτηση στους 1150°C.

Η ικανότητα θερμικής διάχυσης του δείγματος παραμένει αμετάβλητη σε προσθήκη βερμικουλίτη 5% και αυξάνεται πάνω από αυτό, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι μονωτικές ιδιότητες διατηρούνται μέχρι 5% βερμικουλίτη. Οι μηχανικές και μονωτικές ιδιότητες συνοψίζονται παρακάτω.


Με βάση τη θερμική απόδοση και τις μηχανικές ιδιότητες, 5 % κ.β. ακατέργαστου, μη επεξεργασμένου βερμικουλίτη θεωρείται η βέλτιστη αναλογία για την προσθήκη σε ένα μίγμα αργίλου για την παραγωγή τούβλων.

Συνοπτικά, η μελέτη αναδεικνύει τα σημαντικά οφέλη από την ενσωμάτωση βερμικουλίτη σε ψημένα τούβλα από άργιλο, συμπεριλαμβανομένης της βελτιωμένης θερμικής συμπεριφοράς, των βελτιωμένων μηχανικών ιδιοτήτων και των πιθανών πλεονεκτημάτων βιωσιμότητας. Τα ευρήματα αυτά υπογραμμίζουν τη σημασία της διερεύνησης νέων υλικών και τεχνικών για την αντιμετώπιση των προκλήσεων που αντιμετωπίζει ο κατασκευαστικός κλάδος για τη δημιουργία ενεργειακά αποδοτικών και ανθεκτικών κτιρίων.

"Πάντα εκτιμούσαμε την καλή εξυπηρέτηση"

Είχαμε ήδη εξοπλισμό NETZSCH (STA 449 F3 και Dilatometer) όταν ξεκίνησα στο QUT το 2015. Από τότε, έχουμε εγκαταστήσει ένα δεύτερο STA (2015), ένα Laser Flash (2015), ένα μετρητή ροής θερμότητας (2016) και ένα DSC χαμηλής θερμοκρασίας (Phoenix®, 2018). Οι STA αναβαθμίστηκαν το 2018 για να συμπεριλάβουν αυτόματους δειγματολήπτες και στα δύο όργανα και πάλι το 2020 για να συμπεριλάβουν FTIR και GCMS εξελιγμένη ανάλυση αερίων.

Είχαμε πάντα εξαιρετική ανταπόκριση στην εξυπηρέτηση πελατών από το NETZSCH και η υποστήριξη εφαρμογών τους ήταν εξαιρετική. Έχουμε ελάχιστο χρόνο διακοπής λειτουργίας λόγω προβλημάτων του οργάνου. Μόλις αναφέρουμε ένα πρόβλημα, η ομάδα του NETZSCH Australia αναλαμβάνει άμεσα δράση για να αρχίσει να διορθώνει το πρόβλημα. Η ομάδα ανταποκρίνεται εξαιρετικά γρήγορα και έχει γνώσεις.

Η τοπική ομάδα στο Σίδνεϊ μπορεί να απαντήσει στις περισσότερες ερωτήσεις εφαρμογών και έχει πρόσβαση στην ομάδα στο Selb (Γερμανία) για τυχόν αιτήματα εφαρμογών που δεν μπόρεσαν να λύσουν. Καταφέραμε να συνεργαστούμε με το NETZSCH για την επίλυση κάθε προβλήματος εφαρμογών που αντιμετωπίσαμε ποτέ. Για να διευκρινίσουμε, αυτή τη στιγμή έχουμε 188 εκπαιδευμένους χρήστες. Κατά τη διάρκεια της ζωής των οργάνων, ο αριθμός των χρηστών που έχουμε εκπαιδεύσει μέχρι να αποκτήσουν ικανότητες θα είναι περίπου 500. Οι σπουδαστές της HDR έρχονται και στη συνέχεια ολοκληρώνουν τις σπουδές τους και φεύγουν για άλλες δουλειές, ελπίζω με καλές δεξιότητες!"

Εικόνα: Elizabeth Graham το 2015 σε συνεργασία με τα όργανα NETZSCH STA
Εικόνα: Οι χρήστες του οργάνου μπορούν να ανανεώσουν τις γνώσεις τους σχετικά με ολόκληρη τη διαδικασία διεξαγωγής ενός δείγματος ή μόνο για ένα τμήμα του small για το οποίο μπορεί να αισθάνονται αβέβαιοι.

Liz, σας ευχαριστώ πολύ για τις βαθιές ιδέες σας σε αυτές τις ενδιαφέρουσες μελέτες περιπτώσεων! Ανυπομονούμε να συνεχίσουμε να υποστηρίζουμε την έρευνά σας στο μέλλον!

Μοιραστείτε αυτό το άρθρο: