Wprowadzenie
Polimetakrylan metylu (PMMA), powszechnie określany jako szkło akrylowe lub pod nazwami handlowymi takimi jak Plexiglas® lub Perspex®, jest przezroczystym tworzywem termoplastycznym znanym ze swojej przejrzystości optycznej, sztywności, odporności na pękanie, trwałości i niskiej gęstości. Cechy te sprawiają, że jest to idealny materiał, często używany jako alternatywa dla szkła, do szerokiego zakresu zastosowań w optyce, elektronice, przemyśle motoryzacyjnym, morskim, lotniczym i budowlanym. Biorąc pod uwagę jego szerokie zastosowanie w różnych branżach, zrozumienie zachowania termicznego PMMA ma zasadnicze znaczenie dla zapewnienia bezpieczeństwa, optymalizacji zarządzania termicznego oraz poprawy projektowania, wydajności i procesów produkcyjnych.
Eksperymentalny
Dwie próbki PMMA zostały przetestowane przy użyciu urządzenia TCT 716 Lambda Guarded Heat Flow Meter (GHFM) zgodnie z metodą opisaną w normie ASTM E1530. Metoda ta polega na umieszczeniu próbki o znanej grubości między dwiema płytkami utrzymywanymi w różnych temperaturach, umożliwiając przepływ ciepła przez próbkę.
Następnie mierzony jest przepływ ciepła przez grubość próbki i obliczana jest 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. Dwie próbki zostały przetestowane w zakresie temperatur od -10°C do 70°C w odstępach co 10°C. Każda badana próbka miała średnicę około 51 mm, grubość 3 mm i gęstość 1,18 g/cm³. Kalibracja została przeprowadzona przy użyciu Vespel® SP-1. Próbki były testowane pod obciążeniem 175 kPa, a cienka warstwa pasty termicznej została nałożona w celu zmniejszenia rezystancji styku.
Wyniki i dyskusja
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 PMMA w zmierzonym zakresie temperatur od -10°C do 70°C wynosiła około 0,19 W/(m-K), nieznacznie wzrastając do 0,20 W/(m-K) w tym zakresie. Obie próbki PMMA zostały przetestowane trzykrotnie w tym zakresie, wykazując dobrą powtarzalność między pomiarami; zaobserwowano średnie względne odchylenie standardowe wynoszące 1% w całym zakresie temperatur.
Dane przedstawione na wykresie 1 reprezentują średnią z tych potrójnych pomiarów. Jest oczywiste, że 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 wykazuje niemal liniowy trend w tym zakresie temperatur, a zgodność między dwiema oddzielnymi próbkami testowymi jest doskonała.
Wartości przewodności cieplnej dla PMMA są dostępne w różnych źródłach literaturowych. Zazwyczaj wartości literaturowe podają, że 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 PMMA w temperaturze pokojowej wynosi około 0,19 W/(m-K). Antoniadis i in. zebrali liczne źródła literaturowe i opracowali zalecany zestaw danych dla PMMA w zakresie temperatur od -178°C do 90°C [1]. Wyniki przewodności cieplnej z tego badania (średnia z próbek PMMA 1 i 2) są wykreślone na wykresie 2, wraz z wartościami referencyjnymi z Antoniadis et al. Oczywiste jest, że przedstawione tutaj dane są bardzo dobrze zgodne z wartościami referencyjnymi.
Podsumowanie
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 PMMA została zmierzona w zakresie od -10°C do 70°C przy użyciu przepływomierza ciepła TCT 716 Lambda Guarded Heat Flow Meter. Przewodność wahała się od 0,19 W/(m-K) do 0,20 W/(m-K), wykazując niewielki wzrost wraz ze wzrostem temperatury. Zmierzone wartości ściśle odpowiadały danym referencyjnym z literatury [1], potwierdzając, że TCT 716 Lambda zapewnia dokładne i wiarygodne pomiary przewodności cieplnej PMMA, co jest istotną właściwością w zrozumieniu właściwości termicznych materiału.