Introdução
O CFRP (plástico reforçado com fibra de carbono) e o GFRP (plástico reforçado com fibra de vidro) são indispensáveis em diversas aplicações de alta tecnologia devido às suas propriedades materiais exclusivas. Suas principais características são a alta resistência combinada com o baixo peso. Isso, juntamente com sua baixa Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica, torna-os ideais para aplicações de alta tecnologia nos setores aeroespacial, automotivo e eletrônico. Suas propriedades térmicas direcionais (anisotrópicas) desempenham um papel especial em sua aplicação, pois a Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica ao longo das fibras é maior do que ao longo delas. A estrutura em camadas permite que as fibras sejam orientadas para dissipar o calor de forma direcionada ou para isolar áreas de forma eficaz. Essa flexibilidade permite soluções personalizadas, como a minimização das variações de temperatura em satélites ou a regulação do calor em baterias.
Condições e resultados da medição
Para a determinação das propriedades térmicas, a análise a laser/flash de luz é particularmente adequada. Inicialmente, a Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica, que é uma função da direção, é determinada usando um instrumento como o LFA 717 HyperFlash®. Posteriormente, os dados sobre DensidadeA densidade de massa é definida como a relação entre massa e volume. densidade e capacidade de calor específica podem ser aplicados para calcular a Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica, que também é uma função da direção. As condições de medição estão detalhadas na tabela 1.
Tabela 1: Parâmetros de medição
| Instrumento de análise | LFA 717 HyperFlash® |
|---|---|
| Tamanho da amostra | 10 mm x 10 mm x 2,5 mm - através do plano Várias tiras de 10 mm x 2,5 mm - no plano |
| Suportes de amostras | quadrado de 10 mm - através do plano suporte de amostra laminado de 10 mm - no plano |
Temperatura pontos | 20 a 150°C em etapas de 10 K |
| Atmosfera | 100 ml/min, N2 |
A Figura 1 mostra a Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica do GFRP na direção através do plano (perpendicular à fibra) e na direção no plano (paralela à fibra). A Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica diminui ligeiramente com o aumento da temperatura. small Entre 110°C e 130°C, é possível observar uma mudança no gradiente, indicando a transição vítrea da matriz polimérica. A Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica no plano é cerca de 35 a 40% maior do que na direção através do plano.
Um material CFRP é mostrado de forma semelhante na Figura 2. Novamente, a Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica no plano é maior do que a Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica através do plano.
Para o material de CFRP, a diferença entre as direções é consideravelmente maior do que para o material de GFRP. Não é de 35 a 40% como na amostra de GFRP, mas de 500 a 600%. Essa diferença impressionante se deve às fibras de carbono, que possuem uma Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica muito maior do que as fibras de vidro. Isso fica particularmente claro na figura 3, que resume todas as medições.
Conclusão
O método LFA também pode determinar a Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica e a Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica em função da direção, fornecendo dados importantes para o projeto e a construção de aplicações de alta tecnologia.