Modelos avançados necessários para a análise de flash a laser
Para a análise de flash a laser, são necessários modelos avançados porque os experimentos reais nunca atendem às suposições ideais incorporadas ao modelo básico de Parker. Portanto, os dados não corrigidos fornecem valores incorretos para 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 derivada/calor específico.
A avaliação classic Parker pressupõe o seguinte:
- Condições perfeitamente adiabáticas (nenhuma perda de calor para os arredores).
- Entrada de energia instantânea e espacialmente uniforme na face frontal;
- Fluxo de calor unidimensional através de uma amostra homogênea e opaca com um revestimento de superfície perfeito.
Sob essas premissas, a relação simples α = 0,1388 d2/t1/2 (espessura d, tempo de meia elevação t1/2) é válida.
Na prática, nenhuma dessas premissas é estritamente verdadeira, especialmente em temperaturas mais altas ou quando se trabalha com amostras finas ou translúcidas.
Várias correções e modelos avançados são implementados no software para Laser Flash Analysis (LFA) para obter a mais alta precisão. Para melhorar o ajuste e obter os melhores resultados, todos os modelos estão disponíveis por padrão com correções de pulso e linha de base. O usuário tem a liberdade de desativar essas correções nos sinais de medição. Além disso, todos os modelos levam em conta a perda de calor.
Aprimoramentos na correção de pulso que afetam todos os modelos
A correção de pulso (largura de pulso finito) é necessária na análise de flash de laser porque o pulso de laser não é realmente instantâneo. Essa não idealidade distorce diretamente a curva tempo-temperatura usada para calcular 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.
Na versão mais recente do software de análise, uma correção de pulso refinada permite a análise precisa de amostras que exigem uma resolução de tempo excepcional. Isso é vantajoso para amostras finas e altamente condutoras ou quando o pulso de luz se sobrepõe significativamente à resposta térmica.
O usuário pode select entre:
- Quadrado equivalente
- Centro de gravidade
- Correção de pulso exponencial duplo
A aplicação da correção de pulso influencia o ajuste do modelo, conforme demonstrado pelas simulações de 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 (veja abaixo). A relevância da correção aparece ao simular vários comprimentos de pulso: sem a correção, a difusividade calculada diminui com pulsos mais longos, enquanto a correção exponencial a mantém praticamente constante.
Isso permite a determinação rápida 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, independentemente do comprimento do pulso.
A importância da correção de pulso
A importância da correção de pulso se torna mais aparente ao somar diferentes comprimentos de pulso, conforme mostrado abaixo.
Para dados não corrigidos, 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 calculada diminui com o aumento do comprimento do pulso. Entretanto, quando uma correção de pulso exponencial é aplicada, a difusividade permanece quase constante no intervalo simulado de comprimentos de pulso. Essa correção permite que qualquer usuário avalie rapidamente as difusividades reais das amostras.
