60 anos de NETZSCH-Gerätebau: A história do aparelho de flash a laser

O método do laser ou do flash de luz remonta aos estudos de Parker et al. no ano de 1961. Sua citação na época traz à tona as vantagens desse método: "A elegância do método está no fato de que uma medição de parâmetros térmicos que normalmente é tediosa, como a temperatura absoluta e/ou a quantidade de calor, é substituída por uma medição mais precisa, direta e rápida do tempo e do aumento relativo da temperatura." [Parker et al (1961)]

Acordo de colaboração com o Karlsruhe Nuclear Research Center

A medição 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 função da temperatura estava se tornando cada vez mais importante já na década de 1980. Quando se conhece 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 um material ou componente, é possível 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, desde que a espessura e o calor específico sejam conhecidos. Essa determinação da 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, sobretudo em função da temperatura, foi importante porque foi o que primeiro permitiu o cálculo do dimensionamento de sistemas construtivos para computadores, câmaras de reação na produção química, motores de aeronaves, mecanismos de acionamento etc. Também para a tecnologia de fundição de metais, 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 continua a desempenhar um papel importante.

Naquela época, todos os instrumentos existentes eram sistemas abertos, ou seja, o laser ficava livre. O sistema era disposto horizontalmente, de modo que as amostras precisavam ser inseridas verticalmente. Espaços de proteção e óculos de laser eram, portanto, essenciais.

O primeiro sistema fechado chega ao mercado

Foi assim que, em outubro de 1989, foi assinado um acordo de colaboração entre o Departamento de Coordenação de "Transferência de Tecnologia" do Karlsruhe Nuclear Research Center, LLC e a NETZSCH-Gerätebau, para o desenvolvimento conjunto de um novo aparelho para 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, conhecido como Laser Flash Apparatus. O Institute for Material Research do Nuclear Research Center possuía o know-how em relação a essa tecnologia de medição e, em especial, também na área de sensores e lasers; a NETZSCH-Gerätebau tinha as capacidades necessárias em termos de engenharia de precisão, tecnologia de regulação, controle e medição e construção de fornos.

Esse conjunto de conhecimentos, somado a 30 anos de experiência, resultou no primeiro aparelho fechado de flash a laser, o LFA 427, que foi lançado no mercado após um breve período de desenvolvimento de três anos, no ano de 1992.

Ele cobria uma faixa de temperatura de 20°C a 2000°C.

O instrumento inteiro consistia basicamente em um suporte de amostra, um sistema de forno com uma câmara interna que podia ser evacuada, um laser que operava em modo de pulso, um sistema de sensor de temperatura e os componentes eletrônicos correspondentes para regulagem, fornecimento de energia e registro de dados. Um PC - rápido para a época - processava os dados e fornecia uma representação gráfica útil. O LFA 427 foi um novo e brilhante desenvolvimento que chegou ao mercado mundial como um sistema totalmente fechado e ainda hoje é muito bem-sucedido.

A partir de então, foi possível montar os aparelhos no laboratório sem a necessidade de medidas de proteção contra a luz laser. Até mesmo a disposição das amostras foi consideravelmente simplificada: Como o laser agora estava disposto verticalmente, a amostra podia ser simplesmente colocada sobre ele, o que também significava menos perda de calor para a montagem.

Ludwig Hagemann, hoje com 85 anos, recentemente se esforçou para ativar um antigo laptop DELL com Windows ME 2000 e uma unidade de disquete, e instalou nele o Harvard Graphics 3.0 com CorelDRAW 4 e WORD 97 - para recriar os antigos arquivos de folhetos da LFA. O Sr. Hagemann trabalhou de 1991 a 1999 como especialista em aplicativos no site NETZSCH, antes de se aposentar. O LFA era o seu "bebê". Muito obrigado ao Sr. Hagemann, que nos forneceu alguns materiais históricos muito apreciados.

^{LFA na pesquisa nucleararch}

Os aparelhos de flash a laser foram e ainda são empregados em áreas como a pesquisa nucleararch, uma vez que, especialmente nesse caso, o conhecimento das propriedades térmicas dos materiais usados é um fator de segurança essencial.

^{Reuniões de usuários de LFA}

Nos anos de 1995, 1997 e 1999, foram realizadas as primeiras reuniões de usuários do LFA; nelas, especialistas de campo se reuniram com especialistas do NETZSCH para discutir exemplos de aplicação e os últimos desenvolvimentos, bem como para se familiarizar com novos acessórios. Essas reuniões de usuários foram conduzidas pelo nosso diretor de laboratório na época, Dr. Jack Henderson.

Na próxima semana, você conhecerá o desenvolvimento do aparelho de flash a laser de baixa temperatura, os novos produtos NanoFlash e MicroFlash^®®, bem como o primeiro LFA com fonte de luz de xenônio a 1250°C. Fique ligado!