Wprowadzenie
Określenie przewodności cieplnej wysoce przezroczystych materiałów, takich jak szkła, stanowi wyzwanie dla niektórych metod pomiarowych. Laserowa analiza błyskowa (LFA) jest jedną z najczęściej stosowanych metod określania dyfuzyjności cieplnej i przewodności cieplnej. Aby wykonać pomiar LFA, materiał musi być nieprzezroczysty lub musi być tak wykonany. Może to wymagać specjalnych technik powlekania próbek o wysokiej przezroczystości.
Metoda pomiaru Guarded Heat Flow Meter (GHFM) (ASTM E 1530) za pomocą urządzenia TCT 716 Lambda umożliwia pomiar takich próbek bez specjalnej obróbki wstępnej. TCT 716 Lambda może mierzyć próbki stałe i sztywne o niskiej i medium przewodności cieplnej w zakresie od -10 do 300°C.
Niska 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 i odporność na ekstremalne wahania temperatury sprawiają, że szkło borokrzemowe, znane również pod marką Pyrex®, jest niezbędnym materiałem w wielu dziedzinach wymagających wysokiej wydajności termicznej. Przykłady obejmują sprzęt laboratoryjny, taki jak kolby lub probówki, pojemniki do sterylizacji w technologii medycznej lub przybory kuchenne, takie jak naczynia do pieczenia i miarki.
Warunki pomiaru
Dwie próbki szkła borokrzemowego od różnych producentów (Aachner Quarzglas Technologie Heinrich GmbH & Co. KG i Corning Inc.) zostały zbadane za pomocą TCT 716 Lambda. Próbki miały średnicę około 51 mm i grubość odpowiednio 25,4 mm i 12,7 mm i zostały zbadane za pomocą dwóch różnych urządzeń pomiarowych TCT 716 Lambda w różnych lokalizacjach (NETZSCH-Gerätebau GmbH, Selb i NETZSCH Instruments North America, LLC).
Podobnie jak w przypadku każdego pomiaru, przed testem na próbki nałożono pastę termoprzewodzącą w celu zmniejszenia rezystancji styku między próbką a płytkami i wyrównania z kalibracją. Próbki były następnie mierzone odpowiednio od -10°C do 300°C i od 25°C do 150°C.
Wyniki pomiarów
Rysunek 1 podsumowuje wyniki pomiarów. Niebieskie trójkąty i zielone okręgi przedstawiają wyniki pomiarów TCT i wykazują dobrą zgodność. Pyrex® jest również znanym na całym świecie materiałem referencyjnym dla przewodności cieplnej [1]. Wartości te są reprezentowane przez czarną linię na rysunku 1. Wszystkie wyniki pomiarów mieszczą się w zakresie ± 3% wartości literaturowej.
Podsumowanie
Pomiar wysoce przezroczystych materiałów jest łatwy do wykonania przy użyciu TCT 716 Lambda bez specjalnej obróbki wstępnej próbek i wykazuje dobrą zgodność z wartościami literaturowymi.