Giriş
CFRP (karbon elyaf takviyeli plastik) ve GFRP (cam elyaf takviyeli plastik), benzersiz malzeme özellikleri nedeniyle çok sayıda yüksek teknoloji uygulamasında vazgeçilmezdir. Temel özellikleri düşük ağırlık ile birlikte yüksek mukavemettir. Bu, düşük ısı iletkenlikleriyle birlikte onları havacılık, otomotiv ve elektronik alanlarındaki yüksek teknoloji uygulamaları için ideal hale getirir. Yönlü (anizotropik) termal özellikleri, fiberler boyunca Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik boydan boya olduğundan daha yüksek olduğundan, uygulamalarında özel bir rol oynamaktadır. Katmanlı yapı, fiberlerin ısıyı hedeflenen bir şekilde dağıtmak veya alanları etkili bir şekilde yalıtmak için yönlendirilmesine olanak tanır. Bu esneklik, uydulardaki sıcaklık değişimlerinin en aza indirilmesi veya bataryalardaki ısının düzenlenmesi gibi özel çözümler sağlar.
Ölçüm Koşulları ve Sonuçları
Termal özelliklerin belirlenmesi için Lazer/Işık Flaş Analizi özellikle uygundur. Başlangıçta, yönün bir fonksiyonu olan Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite LFA 717 HyperFlash® gibi bir cihaz kullanılarak belirlenir. Daha sonra, yine yönün bir fonksiyonu olan termal iletkenliği hesaplamak için YoğunlukKütle yoğunluğu, kütle ve hacim arasındaki oran olarak tanımlanır. yoğunluk ve özgül ısı kapasitesi verileri uygulanabilir. Ölçüm koşulları tablo 1'de ayrıntılı olarak verilmiştir.
Tablo 1: Ölçüm parametreleri
| Analiz aracı | LFA 717 HyperFlash® |
|---|---|
| Örneklem büyüklüğü | 10 mm x 10 mm x 2,5 mm - düzlem boyunca 10 mm x 2,5 mm'lik birkaç şerit - düzlem içi |
| Örnek tutucular | 10 mm kare - düzlem boyunca 10 mm laminat numune tutucu - düzlem içi |
Sıcaklık noktalar | 10 K'lik adımlarla 20 ila 150°C |
| Atmosfer | 100 ml/dak, N2 |
Şekil 1, GFRP'nin düzlem boyunca (fibere dik) ve düzlem içi yönde (fibere paralel) termal difüzivitesini göstermektedir. Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar. Termal difüzivite artan sıcaklıkla birlikte hafifçe azalır. 110°C ve 130°C arasında, polimer matrisinin camsı geçişini gösteren bir small gradyan değişikliği görülebilir. Düzlem içi Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite, düzlemler arası yönden yaklaşık %35 ila 40 daha yüksektir.
Bir CFRP malzemesi de benzer şekilde Şekil 2'de gösterilmiştir. Yine, düzlem içi Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite, düzlemler arası termal difüziviteden daha yüksektir.
CFRP malzeme için, yönler arasındaki fark GFRP malzemeye göre çok daha fazladır. GFRP numunesinde olduğu gibi %35 ila 40 değil, %500 ila 600'dür. Bu çarpıcı fark, cam elyaflardan çok daha yüksek bir termal difüziviteye sahip olan karbon elyaflardan kaynaklanmaktadır. Bu durum, tüm ölçümleri özetleyen şekil 3'te özellikle açık bir şekilde görülmektedir.
Sonuç
LFA yöntemi ayrıca yönün bir fonksiyonu olarak Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite ve termal iletkenliği belirleyebilir ve yüksek teknoloji uygulamalarının tasarımı ve inşası için önemli veriler sağlar.