Introdução
O uso de sistemas de flash de laser/luz (LFA) para a determinação da 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 está bem estabelecido, especificamente nos campos de testes de propriedades termofísicas. O desenvolvimento de novos materiais ou componentes eletrônicos também é acompanhado pelo aprimoramento dos sistemas LFA convencionais. O LFA 467 HT HyperFlash foi projetado para atender às demandas decorrentes das tendências nas aplicações científicas e industriais. Uma variedade de novos recursos - como aplicações de flash para além de 1250 °C, ZoomOptics , uma taxa de amostragem ultrarrápida (2 MHz), uma largura de pulso curta (< 20 μs) etc. - acomodam os requisitos de aplicações de última geração para o LFA 467 . - acomodam os requisitos de aplicações de última geração, como materiais finos e altamente condutores (filmes finos).
Além disso, os sistemas convencionais de LFA estão presentes em todos os tipos de laboratórios, desde P&D até garantia de qualidade. O uso extensivo dessa técnica exige características adicionais para tratar de questões práticas. Além da alta precisão e de uma small área ocupada, geralmente é necessário um alto rendimento da amostra. Isso pode ser obtido com o uso de um trocador automático de amostras, um forno rápido ou uma combinação de ambos.
O LFA 467 HyperFlash® oferece essa combinação na forma de quatro mini-fornos tubulares individuais de resposta rápida para um total de quatro amostras (figura 2). Eles estão dispostos em um quadrado no mesmo nível e são caracterizados por um comportamento de estabilização superior. Cada forno de minitubo tem seu próprio termopar; esse projeto oferece uma distribuição homogênea de temperatura em todas as amostras, o que é benéfico para a determinação do calor específico (Capacidade térmica específica (cp)A capacidade térmica é uma quantidade física específica do material, determinada pela quantidade de calor fornecida à amostra, dividida pelo aumento de temperatura resultante. A capacidade térmica específica está relacionada a uma unidade de massa do corpo de prova.cp). Além disso, a área ao redor é resfriada a água e todo o sistema do forno tem baixa massa térmica. A combinação desses recursos específicos não só garante um alto rendimento da amostra, mas também é um pré-requisito para tempos de medição curtos.
Condições e resultados da medição
- Amostra: Pirocerâmica (Ø 12,7 mm; 2,5 mm de espessura)
- Faixa de temperatura: 25°C → 1000°C → 30°C em etapas de K
- Taxa de aquecimento: 50 K/min (taxa máxima de aquecimento)
- Atmosfera: Argônio
- Shots: 1 disparo por etapa de temperatura
- Critérios de estabilidade: 0.3 K/20 s
- ΔT: 3 K
O exemplo a seguir demonstra as vantagens do LFA 467 HT HyperFlash em relação aos sistemas LFA com um forno convencional resfriado a ar.
A comparação na figura 3 mostra claramente que o tempo de estabilização do mini-forno tubular de alta velocidade com resfriamento a água é quase três vezes mais rápido. Isso é acompanhado por um maior rendimento da amostra. Em seis horas, o LFA 467 HT HyperFlash® é capaz de medir 12 amostras (quatro amostras ao mesmo tempo) a temperaturas de até 1.000°C. Os sistemas convencionais de LFA com resfriamento a ar - mesmo aqueles com recursos de larger ASC - apresentam dificuldades para atingir esse alto rendimento devido ao comportamento de estabilização ruim.
A Figura 4 mostra o tempo de estabilização muito rápido do LFA 467 HT HyperFlash em comparação com um sistema convencional. Ao aplicar a taxa máxima de aquecimento de 50 K/min até a primeira etapa de temperatura a 100°C, o primeiro disparo pode ser realizado em 8 minutos. Em contraste com o forno convencional com resfriamento a ar, a baixa massa térmica do sistema de forno de 4 minitubos não apresenta superaquecimento e tem um tempo de estabilização extremamente curto. Uma comparação dos resultados de 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 obtidos por meio de medições no Pyroceram em diferentes taxas de aquecimento demonstra a alta reprodutibilidade que pode ser obtida, mesmo quando se usa a taxa máxima de aquecimento de 50 K/min (figura 5).
O baixo tempo de estabilização do sistema de forno de 4 minitubos de alta velocidade e a capacidade resultante de aplicar o LFA shots sem interrupções permitem tempos de teste muito rápidos. Figura 6 plots os resultados da 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 em relação ao tempo. Em uma taxa de aquecimento de 50 K/min, a medição foi concluída após apenas 60 minutos, enquanto o tempo de teste aumentou para 170 minutos em uma taxa de aquecimento de 10 K/min.
Conclusão
Os fornos de minitubos do LFA 467 HT HyperFlash apresentam excelente tempo de estabilização, o que permite medições em um ritmo acelerado. Isso transforma os fornos de 4 minitubos em um sistema de alta velocidade que pode ser operado nas mais altas taxas de aquecimento sem perda de reprodutibilidade e precisão. A alta velocidade de teste permite até mesmo um rendimento mais rápido do que o permitido por sistemas com trocadores automáticos de amostras para mais de quatro amostras.