Introducción
El CFRP (plástico reforzado con fibra de carbono) y el GFRP (plástico reforzado con fibra de vidrio) son indispensables en numerosas aplicaciones de alta tecnología debido a las propiedades únicas de sus materiales. Sus características clave son una gran resistencia combinada con un bajo peso. Esto, junto con su baja Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica, los hace ideales para aplicaciones de alta tecnología en los sectores aeroespacial, automovilístico y electrónico. Sus propiedades térmicas direccionales (anisótropas) desempeñan un papel especial en su aplicación, ya que la Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica a lo largo de las fibras es mayor que a través de ellas. La estructura en capas permite orientar las fibras para disipar el calor de forma selectiva o para aislar zonas de forma eficaz. Esta flexibilidad permite soluciones a medida, como la minimización de las variaciones de temperatura en satélites o la regulación del calor en baterías.
Condiciones de medición y resultados
Para la determinación de las propiedades térmicas, el análisis por láser/flash de luz es especialmente adecuado. Inicialmente, la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica -que es una función de la dirección- se determina utilizando un instrumento como el LFA 717 HyperFlash®. Posteriormente, los datos sobre DensidadLa densidad de masa se define como la relación entre la masa y el volumen. densidad y Capacidad calorífica específica (cp)La capacidad calorífica es una magnitud física específica de un material, determinada por la cantidad de calor suministrada a la probeta, dividida por el aumento de temperatura resultante. La capacidad calorífica específica está relacionada con una unidad de masa de la muestra.capacidad calorífica específica pueden aplicarse para calcular la Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica, que también es una función de la dirección. Las condiciones de medición se detallan en el cuadro 1.
Cuadro 1: Parámetros de medición
| Instrumento de análisis | LFA 717 HyperFlash® |
|---|---|
| Tamaño de la muestra | 10 mm x 10 mm x 2,5 mm - a través del plano Varias tiras de 10 mm x 2,5 mm - en plano |
| Portamuestras | 10 mm cuadrado - a través del plano portamuestras laminado de 10 mm - en plano |
Temperatura puntos | 20 a 150°C en pasos de 10 K |
| Atmósfera | 100 ml/min, N2 |
La figura 1 muestra la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica del PRFV en la dirección del plano (perpendicular a la fibra) y en la dirección del plano (paralela a la fibra). La Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica disminuye ligeramente al aumentar la temperatura. Entre 110°C y 130°C, se observa un cambio de gradiente en small, lo que indica la transición vítrea de la matriz polimérica. La Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica en el plano es entre un 35 y un 40% mayor que en la dirección transversal.
En la figura 2 se muestra un material CFRP. De nuevo, la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica en el plano es mayor que la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica a través del plano.
Para el material CFRP, la diferencia entre las direcciones es considerablemente mayor que para el material GFRP. No es del 35 al 40% como para la muestra de GFRP, sino del 500 al 600%. Esta sorprendente diferencia se debe a las fibras de carbono, que poseen una Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica mucho mayor que las fibras de vidrio. Esto queda especialmente claro en la figura 3, que resume todas las mediciones.
Conclusión
El método LFA también puede determinar la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica y la Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica en función de la dirección, lo que proporciona datos importantes para el diseño y la construcción de aplicaciones de alta tecnología.