Wprowadzenie
Przewodność cieplną można określić za pomocą różnych metod. Jedną z uznanych metod jest LFA (Laser Flash Analysis). Określa ona przede wszystkim dyfuzyjność cieplną, α; następnie, wraz z danymi dotyczącymi gęstości, ρ, i pojemności cieplnej właściwej, Pojemność cieplna właściwa (cp)Pojemność cieplna jest wielkością fizyczną specyficzną dla materiału, określoną przez ilość ciepła dostarczonego do próbki, podzieloną przez wynikający z tego wzrost temperatury. Pojemność cieplna właściwa jest związana z jednostką masy próbki.cp, możliwe jest obliczenie przewodności cieplnej, λ, przy użyciu wzoru 1.
Do określenia przewodności cieplnej za pomocą LFA wymagane są zatem łącznie trzy pomiary różnych właściwości. Dzięki TCT 716 Lambda, który działa zgodnie z metodą GHFM (Guarded Heat Flow Meter), Przewodność cieplnaPrzewodność cieplna (λ z jednostką W/(m-K)) opisuje transport energii - w postaci ciepła - przez ciało o masie w wyniku gradientu temperatury (patrz rys. 1). Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, ciepło zawsze przepływa w kierunku niższej temperatury.przewodność cieplna może być mierzona bezpośrednio. Zmniejsza to wysiłek pomiarowy i ułatwia użytkownikowi wygenerowanie wymaganej wartości pomiarowej.
PEEK (polieteroeteroketon)
PEEK (polieteroeteroketon) jest wysokotopliwym polimerem i wysokowydajnym tworzywem termoplastycznym. Ze względu na swoją doskonałą odporność, PEEK jest często stosowany tam, gdzie musi wytrzymywać duże obciążenia w niekorzystnych warunkach termicznych i/lub chemicznych. Przykłady zastosowań można znaleźć w przemyśle lotniczym, medycznym i chemicznym.
Warunki pomiaru
Poniższe pomiary zostały przeprowadzone na PEEK. Wszystkie próbki zostały przygotowane z większego pręta.
- Określenie przewodności cieplnej za pomocą TCT 716 Lambda na dwóch próbkach o średnicy 51 mm i grubości 3 mm.
- Określenie dyfuzyjności cieplnej za pomocą LFA 467 HyperFlash® na dwóch próbkach o średnicy 12,7 mm i grubości 2 mm.
- Określenie gęstości w temperaturze pokojowej metodą wyporu na próbkach LFA.
- Określenie pojemności cieplnej właściwej za pomocą DSC 204 F1 Phoenix® na dwóch próbkach o średnicy 4 mm i grubości 1 mm.
Wyniki pomiarów
Rysunek 1 przedstawia wyniki przewodności cieplnej PEEK mierzonej za pomocą TCT w funkcji temperatury. Niebieskie i zielone kropki lub diamenty pokazują wyniki dla dwóch próbek PEEK na dwóch różnych urządzeniach TCT od 25°C do maksymalnie 250°C. Przewodność cieplnaPrzewodność cieplna (λ z jednostką W/(m-K)) opisuje transport energii - w postaci ciepła - przez ciało o masie w wyniku gradientu temperatury (patrz rys. 1). Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, ciepło zawsze przepływa w kierunku niższej temperatury.Przewodność cieplna ma tendencję do wzrostu wraz ze wzrostem temperatury. Pomiary TCT wykazują dobrą odtwarzalność wynoszącą maksymalnie ± 2%. Przyrządy TCT zostały skalibrowane za pomocą stopionej krzemionki do pomiarów.
Rysunek 2 podsumowuje wyniki pomiarów TCT i LFA. Pomarańczowe i żółte krzyżyki reprezentują wyniki uzyskane przy użyciu LFA. W tym celu Pojemność cieplna właściwa (cp)Pojemność cieplna jest wielkością fizyczną specyficzną dla materiału, określoną przez ilość ciepła dostarczonego do próbki, podzieloną przez wynikający z tego wzrost temperatury. Pojemność cieplna właściwa jest związana z jednostką masy próbki. pojemność cieplna właściwa została określona za pomocą DSC, a gęstość została określona w temperaturze pokojowej. Czerwone kropki ze słupkami błędów reprezentują średnią wartość wszystkich pomiarów. Wyniki wszystkich testów mieszczą się w zakresie ± 5%.
Podsumowanie
Dzięki TCT 716 Lambda, określenie przewodności cieplnej jest łatwe, a zmierzona wartość może być określona bezpośrednio. Porównanie z innymi uznanymi metodami, takimi jak LFA, pokazuje zarówno dobrą zgodność, jak i powtarzalność wyników pomiarów.