Introdução
Embora a Análise por Flash de Laser (LFA) seja mais comumente utilizada para medir 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 de amostras cilíndricas na direção transversal ao plano, suportes de amostra especializados também permitem a caracterização dessa propriedade termofísica na direção no plano. Nessa configuração, o suporte de amostra dedicado é equipado com duas máscaras que expõem seletivamente diferentes regiões da amostra ao flash de luz e ao detector, forçando assim a difusão radial de calor dentro da amostra.
Tradicionalmente, essas máscaras são feitas de aço inoxidável para permitir medições em temperaturas que chegam a ultrapassar 500 °C. Embora esse projeto seja adequado para materiais que apresentam alta 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, ele compromete significativamente a precisão da medição, a reprodutibilidade e, em casos extremos, a confiabilidade geral dos resultados para amostras com 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 de aproximadamente 10 mm²/s ou inferior. Isso ocorre porque tais valores 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 são comparáveis ou inferiores aos do aço inoxidável, levando a uma influência significativa do suporte de amostra no sinal do detector durante a medição.
O suporte de amostra em PEEK para medições no plano (Figura 1) foi desenvolvido para superar essa limitação. A baixa 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 PEEK, combinada com um projeto que reduz o contato com a amostra e o uso de até três máscaras inferiores, minimiza a influência do suporte na medição. Como resultado, esse suporte de amostra permite a caracterização confiável 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 no plano de materiais de baixa 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 temperaturas de até 250 °C.
Materiais e Métodos
A precisão da medição utilizando o suporte de amostra em PEEK para medições no plano foi avaliada em materiais com baixa 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, utilizando amostras de Pyroceram® 9606 e Pyrex® 7740. Além disso, o desempenho desse suporte de amostra em materiais com alta 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 foi avaliado por meio da análise de uma amostra de cobre puro. Todas as amostras tinham diâmetro entre 25,0 e 25,3 mm e espessura variando de 240 a 530 μm.
LFA 717 HyperFlash® Antes da análise, as regiões da amostra expostas ao flash de luz e ao detector infravermelho foram revestidas com spray de grafite para melhorar as propriedades de absorção e emissão da superfície, enquanto as áreas restantes das superfícies superior e inferior foram deixadas sem revestimento. Todas as medições foram realizadas em atmosfera de nitrogênio utilizando um sistema de medição de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de espessura de
Para as medições da amostra de cobre, utilizou-se o suporte de amostra PEEK para medições no plano, em uma configuração com uma única máscara inferior, e a análise dos dados foi realizada utilizando o Modelo no Plano implementado no software NETZSCH Proteus® . Para a caracterização de materiais de baixa 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, foram utilizados suportes de amostra com uma configuração de três máscaras inferiores, e os dados foram analisados utilizando o “Modelo In-Plane low-λ” para materiais de baixa difusividade térmica.
Resultados e Discussão
As Figuras 2a, 3a e 4a mostram os resultados da difusividade térmica obtidos para as amostras de Cu, Pyroceram® 9606 e Pyrex® 7740. Durante a análise dos dados, o modelo In-Plane foi ajustado ao sinal do detector desde o evento de flash (origem temporal) até dez vezes o tempo de meia-vida,t1/2, para as amostras de Cu e Pyroceram® 9606 (Figuras 2b e 3b). A boa concordância entre o sinal do detector e o modelo LFA indica a confiabilidade dos resultados obtidos. Em comparação com os valores da literatura, os desvios observados para a amostra de Cu estão bem abaixo de ±3% em toda a faixa de temperatura investigada.
Para a amostra de Pyroceram® 9606, observou-se uma precisão de medição comparável em temperaturas abaixo de 100 °C. No entanto, à medida que a difusividade térmica no plano diminui, a precisão da medição é ligeiramente reduzida. Os resultados obtidos apresentam desvios de aproximadamente 6% em relação aos valores da literatura para difusividades térmicas inferiores a 1,5mm²/s.
Para a amostra de Pyrex® 7740, o ajuste do modelo In-Plane ao sinal do detector foi limitado a 18.000 ms (Figura 4b). Em tempos de medição mais longos, a influência do suporte da amostra torna-se significativamente mais pronunciada, resultando em menor concordância entre o modelo e o sinal do detector, bem como em maior incerteza de medição. O desvio observado para esta amostra é de aproximadamente 10% em relação ao valor correspondente da literatura.
Resumo
Os resultados demonstram a adequação do suporte de amostra em PEEK para medições no plano a temperaturas de até 250 °C. Graças ao seu projeto otimizado e à baixa difusividade térmica do PEEK, é possível realizar a caracterização por LFA no plano de materiais com difusividades térmicas mesmo ligeiramente inferiores a 1 mm²/s, ampliando significativamente a aplicabilidade da LFA às medições no plano de materiais de baixa difusividade.