Pendahuluan
Meskipun Analisis Sinar Laser (LFA) umumnya digunakan untuk mengukur Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal sampel silinder pada arah melintasi bidang, penahan sampel khusus juga memungkinkan karakterisasi sifat termofisik ini pada arah dalam bidang. Dalam konfigurasi ini, dudukan sampel khusus dilengkapi dengan dua masker yang secara selektif memaparkan bagian-bagian berbeda dari spesimen ke kilatan cahaya dan detektor, sehingga memaksa difusi panas radial di dalam sampel.
Secara tradisional, masker ini terbuat dari baja tahan karat agar pengukuran dapat dilakukan pada suhu bahkan di atas 500°C. Meskipun desain ini sangat cocok untuk bahan yang menunjukkan Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal tinggi, desain ini secara signifikan mengurangi akurasi pengukuran, reproduktifitas, dan, dalam kasus ekstrem, keandalan keseluruhan hasil untuk spesimen dengan Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal sekitar 10 mm²/s atau di bawahnya. Hal ini terjadi karena nilai Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal tersebut sebanding dengan atau lebih rendah daripada baja tahan karat, sehingga menyebabkan pengaruh yang signifikan dari penahan sampel terhadap sinyal detektor selama pengukuran.
Penahan sampel PEEK untuk pengukuran dalam bidang (Gambar 1) telah dikembangkan untuk mengatasi keterbatasan ini. Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu. Difusivitas termal PEEK yang rendah, dikombinasikan dengan desain yang mengurangi kontak sampel dan penggunaan hingga tiga masker bawah, meminimalkan pengaruh penahan terhadap pengukuran. Hasilnya, penahan sampel ini memungkinkan karakterisasi Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal dalam bidang yang andal untuk bahan dengan difusivitas termal rendah hingga 250°C.
Bahan dan Metode
Ketepatan pengukuran menggunakan penahan sampel PEEK untuk pengukuran dalam bidang dievaluasi pada bahan-bahan dengan difusivitas termal rendah, dengan menggunakan spesimen Pyroceram® 9606 dan Pyrex® 7740. Selain itu, kinerja penahan sampel ini pada bahan-bahan dengan difusivitas termal tinggi dievaluasi melalui analisis sampel tembaga murni. Semua sampel memiliki diameter antara 25,0 dan 25,3 mm serta ketebalan berkisar antara 240 hingga 530 μm.
Sebelum analisis, area sampel yang terpapar kilatan cahaya dan detektor inframerah dilapisi dengan semprotan grafit untuk meningkatkan sifat Proses PenyerapanPenyerapan adalah proses fisika dan kimia di mana suatu zat (biasanya gas atau cairan) terakumulasi di dalam fase lain atau pada batas fase dua fase. Tergantung pada tempat akumulasi, ada perbedaan antara absorpsi (akumulasi dalam fase) dan adsorpsi (akumulasi pada batas fase).penyerapan dan emisi permukaannya, sedangkan area lainnya pada permukaan atas dan bawah dibiarkan tanpa lapisan. Semua pengukuran dilakukan di bawah atmosfer nitrogen menggunakan spektrometer inframerah portabel ( LFA 717 HyperFlash® ) yang dilengkapi dengan detektor InSb.
Untuk pengukuran sampel tembaga, penahan sampel PEEK untuk pengukuran in-plane digunakan dalam konfigurasi dengan satu masker bawah, dan analisis data dilakukan menggunakan Model In-Plane yang diimplementasikan dalam perangkat lunak NETZSCH Proteus® . Untuk karakterisasi bahan dengan difusivitas termal rendah, digunakan penahan sampel dengan konfigurasi tiga masker bawah, dan data dianalisis menggunakan "Model In-Plane low-λ" untuk bahan dengan difusivitas termal rendah.
Hasil dan Pembahasan
Gambar 2a, 3a, dan 4a menunjukkan hasil difusivitas termal yang diperoleh untuk sampel Cu, Pyroceram® 9606, dan Pyrex® 7740. Selama analisis data, model In-Plane disesuaikan dengan sinyal detektor dari peristiwa kilatan (titik awal waktu) hingga sepuluh kali setengah waktu,t1/2, untuk sampel Cu dan Pyroceram® 9606 (Gambar 2b dan 3b). Kesesuaian yang baik antara sinyal detektor dan model LFA menunjukkan keandalan hasil yang diperoleh. Dibandingkan dengan nilai-nilai dalam literatur, penyimpangan yang diamati pada sampel Cu jauh di bawah ±3% di seluruh rentang suhu yang diteliti.
Untuk sampel Pyroceram® 9606, presisi pengukuran yang sebanding diamati pada suhu di bawah 100°C. Namun, seiring dengan berkurangnya difusivitas termal dalam bidang, presisi pengukuran sedikit berkurang. Hasil yang diperoleh menunjukkan penyimpangan sekitar 6% relatif terhadap nilai-nilai dalam literatur untuk difusivitas termal di bawah 1,5mm²/s.
Untuk sampel Pyrex® 7740, penyesuaian model In-Plane terhadap sinyal detektor dibatasi hingga 18.000 ms (Gambar 4b). Pada waktu pengukuran yang lebih lama, pengaruh dudukan sampel menjadi jauh lebih menonjol, sehingga menyebabkan kesesuaian yang lebih buruk antara model dan sinyal detektor serta peningkatan ketidakpastian pengukuran. Penyimpangan yang diamati pada sampel ini sekitar 10% dibandingkan dengan nilai yang tercantum dalam literatur.
Ringkasan
Hasil penelitian ini menunjukkan kesesuaian dudukan sampel PEEK untuk pengukuran dalam bidang pada suhu hingga 250°C. Berkat desainnya yang dioptimalkan dan difusivitas termal PEEK yang rendah, karakterisasi LFA dalam bidang pada bahan dengan difusivitas termal yang bahkan sedikit di bawah 1 mm²/s dapat dilakukan, sehingga secara signifikan memperluas penerapan LFA pada pengukuran dalam bidang untuk bahan-bahan dengan difusivitas rendah.