Bevezetés
A CFRP (szénszál-erősítésű műanyag) és a GFRP (üvegszál-erősítésű műanyag) egyedülálló anyagi tulajdonságaik miatt számos csúcstechnológiai alkalmazásban nélkülözhetetlenek. Legfontosabb jellemzőjük a nagy szilárdság alacsony tömeggel kombinálva. Ez, valamint alacsony Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességük ideálisvá teszi őket a csúcstechnológiai alkalmazásokhoz a repülőgépiparban, az autóiparban és az elektronikában. Alkalmazásukban különleges szerepet játszanak irányított (anizotróp) hőtani tulajdonságaik, mivel a szálak mentén a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség nagyobb, mint a szálak mentén. A réteges szerkezet lehetővé teszi, hogy a szálakat úgy irányítsák, hogy vagy célzottan elvezessék a hőt, vagy hatékonyan szigeteljék a területeket. Ez a rugalmasság olyan testre szabott megoldásokat tesz lehetővé, mint például a műholdak hőmérséklet-ingadozásának minimalizálása vagy az akkumulátorok hőszabályozása.
Mérési feltételek és eredmények
A termikus tulajdonságok meghatározására különösen alkalmas a lézeres/ fényvillanás-elemzés. Kezdetben a hővezető képességet - amely az irány függvénye - egy olyan műszerrel kell meghatározni, mint például a LFA 717 HyperFlash®. Ezt követően a sűrűségre és a fajlagos hőkapacitásra vonatkozó adatok felhasználhatók a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség kiszámításához, amely szintén az irány függvénye. A mérési feltételeket az 1. táblázat részletezi.
Táblázat: Mérési paraméterek
| Elemzőeszköz | LFA 717 HyperFlash® |
|---|---|
| Minta mérete | 10 mm x 10 mm x 2,5 mm - átmenő síkban Több 10 mm x 2,5 mm-es csík - síkban történő mérés |
| Mintatartók | 10 mm-es négyzet alakú - síkbeli 10 mm-es laminált mintatartó - síkban elhelyezve |
Hőmérséklet pontok | 20 és 150°C között 10 K lépésekben |
| Atmoszféra | 100 ml/perc, N2 |
Az 1. ábra a GFRP Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességét mutatja a síkbeli irányban (a szálra merőlegesen) és a síkbeli irányban (a szálakkal párhuzamosan). A Termikus diffúziós képességA hővezető képesség (a mm2/s egységgel) egy anyagspecifikus tulajdonság a nem állandó hővezetés jellemzésére. Ez az érték azt írja le, hogy egy anyag milyen gyorsan reagál a hőmérsékletváltozásra.termikus diffúziós képesség a hőmérséklet növekedésével kissé csökken. 110°C és 130°C között a small gradiens változása látható, ami a polimer mátrix üvegesedését jelzi. A síkbeli hődiffúziós képesség körülbelül 35-40%-kal nagyobb, mint a síkbeli irányban.
A 2. ábrán egy CFRP-anyag hasonlóan látható. A síkbeli hővezetési tényező ismét nagyobb, mint a síkbeli hővezetési tényező.
A CFRP anyag esetében az irányok közötti különbség lényegesen nagyobb, mint a GFRP anyag esetében. Ez nem 35-40%, mint a GFRP-mintánál, hanem 500-600%. Ez a szembetűnő különbség a szénszálaknak köszönhető, amelyek sokkal nagyobb hővezető képességgel rendelkeznek, mint az üvegszálak. Ez különösen jól látható a 3. ábrán, amely az összes mérést összefoglalja.
Következtetés
Az LFA-módszerrel a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség és a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség is meghatározható az irány függvényében, ami fontos adatokat szolgáltat a csúcstechnológiai alkalmazások tervezéséhez és kivitelezéséhez.