Giriş
Elyaf takviyeli plastikler hafiftir, ancak yüksek sertlik sergilerler. Bu özellikleri onları otomotiv endüstrisinde yapı malzemesi olarak kullanışlı hale getirmektedir. Üretim sırasında işlem sürelerini optimize etmek için, bu malzemelerin termal iletkenliği izlenmesi gereken önemli bir özelliktir. Bu sadece sıcaklığa değil, aynı zamanda takviye malzemesinin yönüne de bağlıdır.
LFA 467 HyperFlash® kullanılarak, anistropik malzemelerin termal iletkenliği, farklı uzamsal yönlerde sıcaklığın bir fonksiyonu olarak kolayca ve hızlı bir şekilde belirlenebilir.
Örnekler ve Deneysel
Tek yönlü* ve çift yönlü** olarak güçlendirilmiş bir karbon fiber takviyeli epoksi reçinesi incelenmiştir. Termal iletkenlik, fiber yönüne hem paralel hem de dik olarak analiz edilmiştir. Ölçümler standart bir numune tutucuda (12,7 mm kare) 120°C ile 200°C arasında 20 K'lik adımlarla gerçekleştirilmiştir. Özgül ısı DSC 204 F1 Phoenix® ile belirlenmiştir.
* tek yönlü: takviye malzemesinin tüm lifleri birbirine paraleldir
** çift yönlü: takviye malzemesinin lifleri 0° ve 90° açılarla çaprazlanmıştır
Sonuçlar ve Tartışma
Şekil 1'de tek yönlü (siyah) ve çift yönlü (kırmızı) takviyeli plastik numunelerin termal iletkenliği gösterilmektedir. Fiber yönünde ölçülen tek yönlü takviyeli numune (siyah dots) en yüksek termal iletkenliği sergilemiştir. Yine elyaf yönünde ölçülen çift yönlü takviyeli numunenin termal iletkenliği biraz daha düşüktü. Karbon fiberlerin fiber yönündeki yüksek termal iletkenliği nedeniyle (dots), fiber yönüne paralel termal iletkenlikler her iki numune için de fiber yönüne dik termal iletkenliklerden (elmaslar) 7 ila 12 kat daha yüksekti. Dik yöndeki ölçümler her iki numune için de neredeyse aynı 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 değerlerini vermiştir, çünkü liflerin ölçüm yönüne dik genel yöneliminin neredeyse hiçbir etkisi yoktur.
Sonuç
LFA 467 Hyperflash tarafından özel ölçüm görevleri için çeşitli örnek tutucular geliştirilmiştir, örneğin sıvılar, tozlar, ince metal folyolar vb. üzerinde ölçümler. Bunlar arasında, burada açıklanan araştırmalar için kullanılan özel bir lamiante numune tutucu da bulunmaktadır. Bu özel tasarımlı numune tutucu kullanılarak, gömülü fiberlerin oryantasyonu nedeniyle karbon fiberle yeniden işlenmiş malzemelerin termal difüzivitesindeki anistropi hızlı ve kolay bir şekilde belirlenebilmiştir.