Giriş
Genellikle akrilik cam olarak veya Plexiglas® veya Perspex® gibi ticari isimlerle anılan polimetil metakrilat (PMMA), optik şeffaflığı, sertliği, sağlamlığı, kırılma direnci, dayanıklılığı ve düşük yoğunluğu ile bilinen şeffaf bir termoplastiktir. Bu özellikleri onu optik, elektronik, otomotiv, denizcilik, havacılık ve inşaat endüstrilerindeki çok çeşitli uygulamalar için sıklıkla cam alternatifi olarak kullanılan ideal bir malzeme haline getirmektedir. Çeşitli endüstrilerdeki yaygın kullanımı göz önüne alındığında, PMMA'nın termal davranışını anlamak, güvenliği sağlamak, termal yönetimi optimize etmek ve tasarım, performans ve üretim süreçlerini iyileştirmek için çok önemlidir.
Deneysel
İki PMMA numunesi, ASTM E1530'da açıklanan yöntemi takiben TCT 716 Lambda Korumalı Isı Akış Ölçer (GHFM) kullanılarak test edilmiştir. Bu sabit durum yöntemi, kalınlığı bilinen bir numunenin farklı sıcaklıklarda tutulan iki plaka arasına yerleştirilmesini ve ısının numuneden akmasına izin verilmesini içerir.
Daha sonra numunenin kalınlığı boyunca ısı akışı ölçülür ve 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 hesaplanır. İki numune 10°C aralıklarla -10°C ila 70°C sıcaklık aralığında test edilmiştir. Her bir test numunesinin çapı yaklaşık 51 mm, kalınlığı 3 mm ve yoğunluğu 1,18 g/cm³'tür. Kalibrasyon Vespel® SP-1 kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Numuneler 175 kPa yük altında test edilmiş ve temas direncini azaltmak için ince bir termal macun tabakası uygulanmıştır.
Sonuçlar ve Tartışma
PMMA'nın ölçülen -10°C ila 70°C sıcaklık aralığındaki termal iletkenliği yaklaşık 0,19 W/(m-K) olup, bu aralıkta hafif bir artışla 0,20 W/(m-K)'ye yükselmiştir. Her iki PMMA örneği de bu aralıkta üç kez test edilmiş ve ölçümler arasında iyi bir tekrarlanabilirlik göstermiştir; tüm sıcaklık aralığı boyunca ortalama %1'lik bir bağıl standart sapma gözlemlenmiştir.
Grafik 1'de sunulan veriler bu üç kopya ölçümün ortalamasını temsil etmektedir. Termal iletkenliğin bu sıcaklık aralığında neredeyse doğrusal bir eğilim sergilediği ve iki ayrı test numunesi arasındaki uyumun mükemmel olduğu açıktır.
PMMA için 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 değerleri çeşitli literatür kaynaklarında mevcuttur. Tipik olarak, literatür değerleri PMMA'nın oda sıcaklığındaki ısıl iletkenliğinin 0,19 W/(m-K) civarında olduğunu bildirmektedir. Antoniadis ve arkadaşları çok sayıda literatür kaynağını derlemiş ve PMMA için -178°C ila 90°C sıcaklık aralığında önerilen bir veri seti geliştirmiştir [1]. Bu çalışmadan elde edilen 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 sonuçları (PMMA Numune 1 ve 2'nin ortalaması) Antoniadis ve arkadaşlarının referans değerleriyle birlikte Grafik 2'de gösterilmiştir. Burada sunulan verilerin referans değerlerle son derece iyi uyum gösterdiği açıktır.
Özet
PMMA'nın termal iletkenliği -10°C ile 70°C arasında TCT 716 Lambda Korumalı Isı Akış Ölçer kullanılarak ölçülmüştür. İletkenlik 0,19 W/(m-K) ile 0,20 W/(m-K) arasında değişmiş ve sıcaklıkla birlikte hafif bir artış göstermiştir. Ölçülen değerler literatürdeki referans verilerle [1] yakından eşleşerek TCT 716 Lambda 'un PMMA'nın termal iletkenliğinin doğru ve güvenilir ölçümlerini sağladığını doğrulamıştır; bu, malzemenin termal özelliklerinin anlaşılmasında önemli bir özelliktir.