Johdanto
Polymetyylimetakrylaatti (PMMA), josta käytetään yleisesti nimitystä akryylilasi tai kauppanimiä, kuten Plexiglas® tai Perspex®, on läpinäkyvä kestomuovi, joka tunnetaan optisesta läpinäkyvyydestään, jäykkyydestään, jäykkyydestään, sirpaleenkestävyydestään, kestävyydestään ja alhaisesta tiheydestään. Nämä ominaisuudet tekevät siitä ihanteellisen materiaalin, jota käytetään usein lasivaihtoehtona monenlaisissa sovelluksissa optiikassa, elektroniikassa, autoteollisuudessa, merenkulussa, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa sekä rakennusteollisuudessa. Koska PMMA:ta käytetään laajalti eri teollisuudenaloilla, sen lämpökäyttäytymisen ymmärtäminen on olennaista turvallisuuden varmistamiseksi, lämmönhallinnan optimoimiseksi sekä suunnittelun, suorituskyvyn ja valmistusprosessien parantamiseksi.
Kokeellinen
Kaksi PMMA-näytettä testattiin käyttämällä TCT 716 Lambda Guarded Heat Flow Meter (GHFM) -lämpövirtausmittaria ASTM E1530 -standardissa kuvatun menetelmän mukaisesti. Tässä vakiotilamenetelmässä tunnetun paksuinen näyte asetetaan kahden eri lämpötilassa pidettävän levyn väliin, jolloin lämpö pääsee virtaamaan näytteen läpi.
Tämän jälkeen mitataan näytteen paksuuden läpi kulkeva lämpövirta ja lasketaan LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus. Kahta näytettä testattiin lämpötila-alueella -10 °C-70 °C 10 °C:n välein. Kummankin testinäytteen halkaisija oli noin 51 mm, paksuus 3 mm ja TiheysMassatiheys määritellään massan ja tilavuuden suhteena. tiheys 1,18 g/cm³. Kalibrointi suoritettiin käyttämällä Vespel® SP-1:tä. Näytteitä testattiin 175 kPa:n kuormituksella, ja niihin levitettiin ohut kerros lämpöliimaa kosketusvastuksen vähentämiseksi.
Tulokset ja keskustelu
PMMA:n LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus mitatulla lämpötila-alueella -10°C - 70°C oli noin 0,19 W/(m-K), ja se kasvoi hieman 0,20 W/(m-K):iin tällä alueella. Molemmat PMMA-näytteet testattiin kolme kertaa tällä alueella, mikä osoitti hyvää toistettavuutta mittausten välillä; keskimääräinen suhteellinen standardipoikkeama oli 1 % koko lämpötila-alueella.
Kaaviossa 1 esitetyt tiedot edustavat näiden kolmen mittauksen keskiarvoa. On ilmeistä, että LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus kehittyy lähes lineaarisesti tällä lämpötila-alueella, ja kahden erillisen testinäytteen välinen vastaavuus on erinomainen.
PMMA:n lämmönjohtavuusarvoja on saatavilla useista kirjallisuuslähteistä. Tyypillisesti kirjallisuusarvojen mukaan PMMA:n LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus huoneenlämmössä on noin 0,19 W/(m-K). Antoniadis et al. ovat koonneet yhteen lukuisia kirjallisuuslähteitä ja kehittäneet PMMA:lle suositellun tietokokonaisuuden lämpötila-alueella -178 °C-90 °C [1]. Tämän tutkimuksen lämmönjohtavuustulokset (PMMA-näytteiden 1 ja 2 keskiarvo) on esitetty kaaviossa 2 yhdessä Antoniadisin et al. antamien viitearvojen kanssa. On selvää, että tässä esitetyt tiedot vastaavat erittäin hyvin viitearvoja.
Yhteenveto
PMMA:n LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus mitattiin -10 °C:n ja 70 °C:n välillä TCT 716 Lambda Guarded Heat Flow Meter -mittarilla. LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.Lämmönjohtavuus vaihteli välillä 0,19 W/(m-K) - 0,20 W/(m-K) ja kasvoi hieman lämpötilan myötä. Mitatut arvot vastasivat läheisesti kirjallisuuden vertailutietoja [1], mikä vahvistaa, että TCT 716 Lambda mahdollistaa tarkat ja luotettavat PMMA:n lämmönjohtavuuden mittaukset, mikä on olennainen ominaisuus materiaalin lämpöominaisuuksien ymmärtämisessä.