LFA L51 - Quand l'analyse thermique rencontre l'innovation
Le site LINSEIS LFA L51 est un analyseur de lumière flash polyvalent qui permet de mesurer avec une grande précision la diffusivité thermique, conductivité thermique et capacité thermique spécifique. Il est idéal pour l’analyse des solides, poudres, pâtes et liquides dans de nombreuses applications industrielles, telles que l’emballage électronique, les échangeurs de chaleur, les isolants thermiques ou le refroidissement des réacteurs. Avec une large gamme de températures de -100 °C à 1250 °C le LFA L51 permet d’effectuer des mesures rapides, sans contact et non destructives, avec un minimum d’échantillons et une grande précision.
La méthode de mesure absolue ne nécessite pas d’étalonnage et est conforme aux normes internationales telles que ASTM E-1461, DIN EN 821-2 et DIN 30905. Le système est équipé de détecteurs interchangeables InSb ou MCT (refroidis par LN₂ ou Peltier) et peut fonctionner avec une recharge automatique de LN₂ en option. Le fonctionnement sous vide ou sous atmosphère protectrice est possible grâce à un système de dosage de gaz en option – pour une flexibilité maximale dans l’analyse thermique moderne.
Caractéristiques uniques
Améliorations logicielles
- Nouveau logiciel LINSEIS LiEAP : notre toute nouvelle plateforme logicielle est désormais encore plus orientée vers les besoins de nos clients, afin que vous soyez toujours informés de l’état actuel et que vous puissiez obtenir de l’aide si nécessaire.
- Mises à jour automatiques et nouvelles fonctionnalités : Notre logiciel reçoit régulièrement des mises à jour automatiques qui non seulement améliorent la sécurité, mais fournissent également de nouvelles fonctionnalités en continu.
- Lex Bus Plug & Play : notre dernière interface matérielle Lex Bus révolutionne la communication des données au sein de nos systèmes. Lex Bus permet d’intégrer de manière transparente et efficace de nouveaux outils matériels et logiciels.
- Contrôle du four amélioré : notre nouveau contrôle du four, encore amélioré, offre un contrôle plus précis de la température, ce qui permet d’obtenir de meilleurs résultats de mesure et un débit plus élevé grâce à un meilleur séquençage de la température en fonction de vos besoins et exigences.
- Maintenance préventive et détection des problèmes : grâce à l’utilisation de composants et d’accessoires intelligents, notre approche de maintenance préventive détecte les problèmes et les signes d’usure avant qu’ils ne causent des dommages et maintient votre appareil en parfait état.
Nouveau système de guidage lumineux amélioré
Apporte plus de puissance à l’échantillon et repousse les limites. Le nouveau système de guidage de la lumière étend considérablement la plage de mesure en maximisant la puissance atteinte par l’échantillon, fournissant ainsi des signaux jusqu’à trois fois plus puissants. Cela est particulièrement évident pour les échantillons de faible conductivité thermique ou d’épaisseur plus importante, qui peuvent être mesurés plus facilement et plus précisément.
Lien Linseis Lab
Avec Linseis Lab Link, nous proposons une solution intégrée pour les incertitudes dans les résultats de mesure. Grâce à un accès direct à nos experts en applications via le logiciel, vous pouvez obtenir des conseils sur la manière correcte d’effectuer les mesures et d’interpréter les résultats. Cette communication directe garantit des résultats optimaux et maximise l’efficacité de vos mesures pour des analyses et des recherches précises, ainsi qu’un déroulement fluide des processus.
Améliorations de la conception
Le nouveau design de l’appareil se caractérise par un élégant boîtier en aluminium, à la fois robuste et esthétique. La barre d’état LED permet de visualiser les informations importantes de manière conviviale. Un panneau tactile permet une utilisation intuitive et contribue à une expérience utilisateur moderne qui allie confort et fonctionnalité. Le nouveau design de l’appareil met l’accent sur l’ergonomie d’utilisation.
Mise à niveau PLH
Les instruments LFA L51 peuvent être mis à niveau avec l’option PLH (chauffage laser périodique). Cette solution 2 en 1 brevetée offre deux techniques de mesure en un seul appareil, maximise la plage d’application et permet d’analyser des échantillons d’une épaisseur de µm à mm.
La technologie PLH a été spécialement développée et optimisée pour la caractérisation d’échantillons de films minces avec une précision sans précédent. Elle couvre une gamme de mesures d’épaisseur d’échantillon de 10 μm à 500 μm et une gamme de conductivité thermique de 0,01 à 2000 mm²/s.
L’option PLH L53 convient à une grande variété de matériaux et donc aux applications suivantes :
- Matériaux de distribution de chaleur tels que les feuilles de graphite et les feuilles de cuivre minces,
- Semi-conducteurs avec des propriétés thermiques complexes,
- Métaux nécessitant des mesures de diffusion précises,
- Céramiques et polymères utilisés dans les systèmes de matériaux avancés.
Analyse de l'anisotropie et de l'inhomogénéité
Grâce à ses fonctions de cartographie avancées, le système PLH permet de mesurer la conductivité thermique d’un échantillon avec une résolution spatiale. Cette fonction est particulièrement précieuse pour identifier les anisotropies (différences directionnelles dans le comportement thermique) et les inhomogénéités (incohérences du matériau). En balayant plusieurs zones, les utilisateurs obtiennent une compréhension complète des propriétés thermiques des couches minces, garantissant ainsi une performance optimisée des matériaux pour les applications exigeantes.
Applications et focalisation sur le secteur
Les applications typiques incluent l’analyse des films autoportants et des membranes, qui prennent de plus en plus d’importance dans l’industrie des batteries et de l’hydrogène. La capacité à mesurer avec précision les propriétés de transport de chaleur de ces matériaux est essentielle pour améliorer l’efficacité énergétique, la gestion de la chaleur et la performance globale du système.
Les principales caractéristiques en un coup d'œil
- Analyse de l’anisotropie : combine de manière transparente les mesures transversales et intra-planes.
- Compatibilité matérielle polyvalente : convient aux semi-conducteurs, aux métaux, aux céramiques et aux polymères.
- Capacité de cartographie : permet une analyse spatiale précise des anisotropies et des inhomogénéités au sein de l’échantillon.
- Haute précision de mesure: couvre une large gamme d’épaisseurs d’échantillons et de valeurs de conductivité thermique.
Points forts
Large plage de températures :
-100°C à 1250°C
Haute précision de mesure
et répétabilité
Conception modulaire pour
adaptations flexibles
Temps de mesure très rapides grâce à la technologie laser/light-flash
Logiciel convivial
pour une analyse complète des données
Convient pour les solides, les couches
et les liquides
Caractéristiques principales
Nouvelle électronique
- Electronique d’amplification améliorée : l’électronique améliorée améliore le rapport signal/bruit (SNR) et la résolution de 16 bits, garantissant des mesures précises et reproductibles pour les échantillons fins ou conducteurs.
- Taux d’acquisition de données plus élevé : un taux d’acquisition de 2,5 MHz permet une analyse précise des matériaux à conduction rapide et des matériaux fins, et capture des données détaillées en peu de temps.
- Amélioration de la communication : les périphériques Linseis peuvent fonctionner soit en tant que périphériques individuels, soit dans un réseau plus large, via USB ou Ethernet.
Four cryogénique optimisé
Le nouveau four cryogénique à signal optimisé garantit des mesures sans gradient et de haute précision à des températures plus basses et une vitesse plus élevée pour un débit plus important.
Zone de chauffage sans gradient
Le contrôle de la température du four est optimisé par une zone de chauffage sans gradient. Cette conception garantit que l’ensemble de l’échantillon est chauffé de manière uniforme, ce qui permet d’améliorer la reproductibilité des mesures, essentielle pour obtenir des résultats de conductivité thermique précis.
Détecteur refroidi par effet Peltier
Deux options de refroidissement sont disponibles pour les détecteurs IR : une version refroidie à l’azote liquide et une alternative refroidie thermoélectriquement (Peltier). Le détecteur refroidi par Peltier a un rapport signal/bruit légèrement plus faible, mais il est très pratique. C’est le choix idéal, en particulier dans les environnements sans accès à l’azote liquide, comme les zones protégées telles que les boîtes à gants.
Électronique externe pour les environnements contrôlés
Le LFA peut être intégré avec une électronique externe pour une utilisation dans des boîtes à gants ou des cellules chaudes, ce qui permet de l’utiliser dans des environnements contrôlés où des matériaux sensibles ou des conditions dangereuses peuvent être présents.
Éclairage complet de l’échantillon
Le LFA L51 assure un éclairage complet des échantillons d’un diamètre allant jusqu’à 25,4 mm, évitant ainsi un gradient de température radial dans l’échantillon. Il en résulte une meilleure reproductibilité et des résultats plus cohérents sur une large gamme de tailles d’échantillons.
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Spécifications
Plage de température: -100 °C à 1250 °C
Conductivité thermique: 0,1 à 4000 W/(m-K)
Précision de la conductivité thermique: ±2,4
Découvrez notre puissant LFA – conçu pour des analyses de conductivité thermique rapides et fiables :
- Source de flash : flash lumineux contrôlé par logiciel (15 J/impulsion, 50-2000 µs de largeur d’impulsion)
- Options de détecteur : InSb ou MCT (LN₂ ou Peltier refroidi)
- Capacité de vide : jusqu’à 10-⁵ mbar
- Manipulation flexible des échantillons : solides, poudres, pâtes, laminés, couches minces
- Acquisition de données à grande vitesse : 2,5 MHz
Méthode
Analyse Light Flash
La méthode Light Flash (LFA) est une technique rapide et sans contact qui permet de déterminer la conductivité thermique. Conductivité thermique, chaleur spécifique et conductivité thermique des solides, des poudres et des pâtes. Une brève impulsion d’énergie chauffe la face arrière de l’échantillon et l’augmentation de température qui en résulte sur la face avant est enregistrée au fil du temps par un détecteur infrarouge à haute vitesse.
La courbe d’augmentation de la température indique la vitesse à laquelle la chaleur se propage à travers l’échantillon. La diffusivité thermique est calculée à partir de ces données. Si la chaleur spécifique et la densité du matériau sont connues, la conductivité thermique peut également être déterminée.
La LFA est une méthode non destructive et de haute précision utilisée en recherche sur les matériaux, électronique, l’aéronautique et l’aérospatiale ainsi que dans applications énergétiques est largement utilisé. Les principaux avantages sont des temps de mesure courts, une préparation minimale des échantillons et la possibilité d’étudier une large gamme de matériaux, le tout avec une grande répétabilité et dans des atmosphères contrôlées.
Principe de mesure
Lors d’une mesure LFA, l’échantillon est chauffé à une température définie dans un four ou un micro-chauffeur. Une impulsion de lumière programmable – généralement générée par un laser ou une lampe flash au xénon – est dirigée vers la face inférieure de l’échantillon. Cela provoque un chauffage immédiat de la face arrière, ce qui entraîne une augmentation de la température à la surface.
Cette variation de température est enregistrée en fonction du temps à l’aide d’un détecteur IR sensible. La courbe température-temps résultante permet de calculer la diffusivité thermique à partir de la demi-vie de l’augmentation de température et de l ‘épaisseur de l’échantillon. Avec des connaissances supplémentaires sur la chaleur spécifique et la densité, la conductivité thermique peut être déduite.
Cette méthode fournit des résultats précis avec des temps de mesure courts, prend en charge une large gamme de températures et permet d’effectuer des mesures sous vide ou dans des atmosphères gazeuses contrôlées.
Grandeurs mesurées
- Conductivité thermique (α [mm²/s])
- Capacité thermique spécifique (Cp [J/g-K])
- Conductivité thermique (λ [W/m-K]) (calculée par α – Cp – ρ)
- Propriétés thermiques en fonction de la température
- Données sur la répétabilité et la précision
Méthodes et fonctions prises en charge
- Mesure multiple (jusqu’à 18 échantillons)
- Analyse de couches minces (avec module PLH)
- Mesures isothermes et en fonction de la température
- Analyse des matériaux anisotropes
- Mesure des poudres, des pâtes, des solides et des stratifiés
- Mesure sous atmosphères contrôlées (inerte, réductrice, oxydante)
- Mesures de vide (jusqu’à 10-⁵ mbar)
- Acquisition de données à grande vitesse pour les événements thermiques rapides
Une longueur d'avance avec le LFA L51 - des solutions flexibles pour chaque défi thermique
LFA L52 Nuclear
PLH L53 -
Chauffage périodique
au laser
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LFA L51 dévoilée - Fonctionnalités, améliorations et questions fréquemment posées
Concept de mesure
L’échantillon est positionné soit sur un robot d’échantillonnage entouré d’un four (LFA L51 LT/500/1000), soit dans l’un des cinq microéléments chauffants placés sur une table linéaire mobile (LFA L51 1250). Pour la mesure, le four est maintenu à une température prédéterminée et une impulsion d’énergie programmable est émise sur la face arrière de l’échantillon, ce qui entraîne une augmentation de la température à la surface de l’échantillon. Cette augmentation de température résultante à la surface de l’échantillon est mesurée à l’aide d’un détecteur infrarouge (IR) ultrasensible et à grande vitesse. Les données de température en fonction du temps permettent de déterminer à la fois la conductivité thermique et la chaleur spécifique. Si la densité (ρ) est connue, la conductivité thermique peut être calculée comme suit :
Contrôle de la vision
Principe de mesure
Dans un système flash, la qualité du signal dépend de la quantité de rayonnement de l’échantillon qui atteint la surface du détecteur infrarouge. Normalement, la surface active du détecteur est limitée (par ex. 2 x 2 mm²) par rapport au diamètre de l’échantillon (3 mm à 25,4 mm). Pour cette raison, une disposition optimisée du détecteur IR, de la lentille et de l’échantillon est utilisée pour améliorer la surface de l’échantillon imagée. La tache de mesure sur l’échantillon doit être aussi grande que possible, mais ne doit pas dépasser de l’échantillon. Un dépassement de la tache peut entraîner des artefacts de mesure ou un bruit supplémentaire dans le signal. Le contrôle de l’image assure la meilleure qualité de signal pour toutes les tailles d’échantillon. L’optimisation garantit une excellente qualité de signal pour les échantillons de grande et de petite taille.
Contrôle de la vision
L’option de contrôle de vision garantit un point de détection parfait pour différentes géométries d’échantillons. Cela permet un ajustement parfait afin d’obtenir une image idéale et nette de la surface de l’échantillon sur la zone active du capteur*.
*Pas disponible dans toutes les configurations et tous les pays.
Four infrarouge ou micro-chauffeur à grande vitesse pour un débit d'échantillons inégalé
Le LFA 51 peut être équipé soit d’un four infrarouge à grande vitesse (LFA L51 500/1000), soit d’un micro-élément chauffant avancé (LFA L51 1250), soit d’un four à résistance à basse température (LFA L51 LT), ce qui permet d’obtenir des taux de chauffage et de refroidissement exceptionnellement rapides. Cette adaptation rapide de la température minimise les temps d’arrêt, fait gagner un temps précieux et permet un débit d’échantillons élevé pour une productivité accrue du laboratoire. Cette technologie permet d’analyser de nombreux échantillons en peu de temps, ce qui est particulièrement avantageux pour les applications où le temps est un facteur critique. La technologie de chauffage infrarouge et de micro-chauffage garantit également un contrôle précis et uniforme de la température et fournit des résultats de mesure fiables et précis.
Parce que le temps est important
Comparaison du temps nécessaire pour atteindre la stabilité de température.
Un microfour à chauffage IR rapide atteint la température définie beaucoup plus rapidement et fournit une excellente stabilité de température isotherme.
La comparaison du refroidissement du four IR, du microélément chauffant et de l’élément chauffant résistif en MoSi montre clairement l’avantage de temps de refroidissement courts. Cela permet de réaliser plusieurs mesures en succession rapide et améliore le débit d’échantillons. Le four IR refroidit de 1000 °C à 30 °C en 105 minutes, tandis que le microélément chauffant ne prend que 26,5 minutes environ. Même avec un refroidissement de 1250 °C, il reste en dessous de 30 minutes. L’élément chauffant en MoSi utilisé pour la comparaison refroidit de 1560 °C à 19 °C en 147 minutes environ.
Fours LFA L51
LFA L51 500
Ce modèle offre des mesures économiques de la conductivité thermique, de la diffusivité et de la chaleur spécifique pour un maximum de 6 échantillons, avec une plage de températures allant de RT à 500 °C et une détection IR rapide pour des analyses précises. Il est donc idéal pour les applications impliquant des polymères ou des matériaux à bas point de fusion.
LFA L51 1000
Un instrument modulaire pour les mesures de diffusivité et de conductivité thermiques, prenant en charge des températures allant de RT à 1000 °C, optimisé pour des cycles de mesure rapides et une grande flexibilité, et parfaitement adapté à l’analyse des céramiques et des métaux.
LFA L51 1250
Offre des mesures précises à des températures allant jusqu’à 1250 °C avec un chauffage et un refroidissement rapides, ce qui le rend bien adapté aux applications d’analyse thermique des céramiques et des métaux.
LFA L51 LT
La version basse température fournit des mesures précises de
-100 °C à 500 °C pour diverses applications à basse température.
Supports et porte-échantillons
Différents types de porte-échantillons permettent de mesurer une grande variété de dimensions d’échantillons de 3 à 25,4 mm sous forme solide, liquide, poudreuse ou pâteuse. Des porte-échantillons pour matériaux à changement de phase sont également disponibles. Le robot d’échantillonnage Linseis peut mesurer jusqu’à 6 échantillons simultanément, et jusqu’à 18 échantillons sur demande. Les matériaux disponibles pour les porte-échantillons sont le graphite, le SiC, l’alumine ou différents métaux.
Porte-échantillons
Porte-échantillons
Sélection du modèle
Sélection de modèles pris en charge
Le logiciel permet de sélectionner différents modèles d’évaluation. Pour aider l’utilisateur à faire son choix, la précision d’ajustement de tous les modèles peut être facilement affichée afin de garantir une utilisation simple et une précision maximale.
Les données empiriques recueillies auprès des clients et des laboratoires d’application de Linseis dans le monde entier montrent que le modèle Dusza combiné est le plus universel et qu’il fournit généralement la meilleure correspondance entre les données de mesure et le modèle sur une large gamme de matériaux.
Modèle Dusza combiné – Solution combinée unique pour la correction simultanée des pertes de chaleur et des impulsions finies avec la méthode laser-flash
Le modèle combiné universel, basé sur la méthode éprouvée de Dusza, permet une évaluation fiable des données de flash laser en corrigeant simultanément les pertes de chaleur, les impulsions finies et les conditions non adiabatiques. Grâce à l’estimation non linéaire des paramètres, aucune sélection manuelle de modèle n’est nécessaire, ce qui permet de gagner du temps et d’éviter les erreurs de l’utilisateur. La méthode a été testée sur plus de 100 échantillons et fournit systématiquement des résultats précis de la plus haute qualité. L’exemple d’un échantillon d’Inconel montre clairement que le modèle combiné offre la meilleure adaptation et la plus grande précision par rapport aux approches traditionnelles.
Modèle combiné modifié / modèle spécial pour les échantillons translucides
Comme le montre le graphique, l’augmentation de température provoquée par l’impulsion d’énergie induite entraîne une augmentation immédiate du signal du détecteur dans le cas d’échantillons translucides. Ce signal initial doit être pris en compte et corrigé, car il déforme le résultat de mesure vers une diffusivité thermique apparemment plus élevée. Jusqu’à présent, les modèles existants n’expliquaient pas suffisamment bien ce phénomène d’augmentation immédiate de la température. Notre modèle combiné unique permet de corriger les données de l’échantillon et de fournir un ajustement adapté, ce qui se traduit par des résultats de mesure nettement améliorés.
Modèle McMasters pour échantillons poreux
Le modèle McMasters est un outil spécial développé pour analyser de manière précise et flexible le transfert de chaleur dans les matériaux poreux.
Principales caractéristiques :
- Modèle de transfert de chaleur unidimensionnel pour des analyses précises.
- Contient la profondeur de pénétration finie de l’impulsion initiale comme paramètre d’ajustement important.
- Prend en compte les pertes de chaleur à l’avant et à l’arrière de l’échantillon.
Ce modèle avancé, basé sur les travaux de McMasters et al.*, garantit des résultats fiables et détaillés, et
est donc une option indispensable pour les études thermiques complexes.
* McMasters, Robert L. et al. « Accounting for Penetration of Laser Heating in Flash Thermal Diffusivity Experiments ». ASME. J.
Transfert de chaleur (1999) : 121(1) : 15-21.
Combien coûte une LFA L51 ?
Le prix d’un système LFA L51 dépend de la configuration choisie et des options supplémentaires, telles que la plage de température, le type de détecteur, les fonctions d’automatisation ou les supports d’échantillons spéciaux. Comme chaque système peut être personnalisé pour répondre aux besoins spécifiques de votre application, le coût peut varier considérablement.
Pour obtenir un devis précis, veuillez utiliser notre formulaire de contact pour nous faire part de vos exigences – nous serons heureux de vous faire une offre sur mesure.
Quel est le délai de livraison pour une LFA L51 ?
Le délai de livraison d’un LFA L51 dépend en grande partie des options choisies et de la configuration souhaitée. Des fonctions supplémentaires telles que des plages de température étendues, des détecteurs spéciaux, l’automatisation ou des adaptations spéciales peuvent augmenter le temps de production et de préparation, et donc allonger le délai de livraison.
Veuillez nous contacter via notre formulaire de contact pour obtenir une estimation précise du délai de livraison sur la base de vos exigences individuelles.
Logiciel
Rendre les valeurs visibles et comparables
TOUT NOUVEAU logiciel LiEAP
Le logiciel LiEAP récemment développé comprend une fonction d’assistance basée sur l’IA qui minimise les erreurs de manipulation et réduit les incertitudes de mesure. En outre, le logiciel prend en charge plusieurs modèles uniques, dont le modèle Dusza, qui peut traiter des échantillons transparents, poreux, liquides et en poudre, ainsi que des systèmes multicouches.
Principales caractéristiques
- Logiciel MS®Windows™ entièrement compatible
- Sécurité des données en cas de panne de courant
- Caractéristiques de sécurité (protection contre les ruptures de thermocouple, panne de courant, etc.)
- Evaluation en ligne et hors ligne de la mesure en cours
- Comparaison des courbes
- Stockage et exportation des rapports
- Exportation et importation de données au format ASCII
- Exportation des données vers MS Excel
- Analyse multi-méthodes (DIL, STA, DSC, HCS, LSR, LZT, LFA)
- Contrôle des gaz programmable
- NOUVEAU flux de travail
Détermination de la chaleur spécifique (Cp) par comparaison
Pour calculer la capacité thermique spécifique, l’augmentation maximale de la température de l’échantillon est comparée à l’augmentation maximale de la température d’un échantillon de référence. L’échantillon inconnu et l’échantillon de référence sont tous deux mesurés dans les mêmes conditions en un seul passage avec le robot d’échantillonnage. On peut donc supposer que l’énergie de l’impulsion laser et la sensibilité du détecteur infrarouge sont les mêmes pour les deux mesures.
Détection d’impulsions
Pour améliorer la précision de la mesure de Cp, il est essentiel de mesurer l’énergie de l’impulsion et la sensibilité du détecteur, plutôt que de les supposer constantes.
C’est pourquoi le LFA L51 mis à jour offre la possibilité d’enregistrer la forme d’impulsion, de reconnaître la forme d’impulsion et d’effectuer une correction d’énergie dans le cycle de mesure entièrement automatique. Il en résulte une détermination très précise de la capacité thermique spécifique en mode de mesure comparative avec un matériau de référence connu.
Logiciel d’évaluation
- Saisie automatique ou manuelle des données de mesure pertinentes : comme la densité et la chaleur spécifique
- Modèle d’évaluation combiné universel pour l’exploitation des données
- Modèles spéciaux pour les échantillons translucides ou poreux
Modèles d’évaluation
- Modèle combiné Dusza
- NOUVEAU modèle McMasters (pour les échantillons poreux)
- Modèles à 2/3 équipes
- Parker
- Cowan 5 et 10
- Azumi
- Clark-Taylor
- Degiovanni
- Correction d’impulsion finie
- Correction des pertes de chaleur
- Correction de la ligne de base
- Modèle multi-couches
- Détermination de la résistance de contact
- Correction pour les échantillons translucides
Logiciel de mesure
- Saisie simple et conviviale des données pour les segments de température, les gaz, etc.
- Robot d’échantillonnage contrôlable
- Après l’impulsion d’énergie, le logiciel affiche automatiquement les valeurs de mesure corrigées
- Processus de mesure entièrement automatique pour les mesures de plusieurs échantillons
- Support client
- Mode simple pour des mesures efficaces et rapides
- Mode expert pour une personnalisation maximale
- Le modèle de service surveille le mode de l’appareil et fournit un retour d’information
Votre industrie
Céramique et verre
Le verre et la céramique sont des matériaux indispensables pour les applications traditionnelles et de haute technologie. Des articles ménagers aux composants sophistiqués utilisés dans l’électronique, l’aérospatiale et la technologie médicale, leurs propriétés mécaniques, thermiques et chimiques uniques leur permettent d’être utilisés de manière polyvalente dans des conditions exigeantes.
Les méthodes d’analyse thermique jouent un rôle crucial dans le développement des matériaux et l’optimisation des processus. Elles fournissent des informations précises sur la conductivité thermique, la capacité thermique, la dilatation thermique et le comportement au frittage. Elles permettent aux fabricants d’optimiser la composition, d’améliorer l’efficacité énergétique et de garantir les performances des produits pour une grande variété de matériaux en verre et en céramique, notamment les céramiques techniques, les surfaces intelligentes et les composites renforcés de fibres.
Exemple d’application : Conductivité thermique, diffusivité thermique et capacité thermique spécifique des vitrocéramiques
BCR 724, une vitrocéramique standard, a été mesurée avec LFA L51 500 / 1000. Pour ce faire, un petit disque d’une épaisseur de 1 mm et d’un diamètre de 25,4 mm a été découpé dans une plaque de matériau en vrac et recouvert de graphite pour la mesure. Le LFA L51 fournit la diffusivité thermique en fonction directe de la température. Les données Cp ont été obtenues par comparaison en mesurant un standard céramique connu dans les mêmes conditions dans une deuxième position d’échantillon du même porte-échantillon. La conductivité thermique a ensuite été calculée à partir du produit de la densité, de la chaleur spécifique et de la diffusivité thermique. Le résultat montre une légère diminution de la diffusivité et de la conductivité thermiques, tandis que la valeur Cp augmente avec la température.
Exemple d’application : Conductivité thermique de la vitrocéramique
Pyroceram, une marque de vitrocéramique de Corning utilisée comme matériau standard dans diverses applications, a été mesurée avec le LFA L51 1250 afin de démontrer la reproductibilité des valeurs de conductivité thermique. Au total, 18 mesures ont été effectuées sur 18 échantillons découpés dans un bloc. Chaque échantillon a été mesuré séparément et le résultat montre une dispersion de l’ordre de +/- 1 % dans une plage de températures allant jusqu’à 1160 °C. Les mesures ont été effectuées à l’aide d’un appareil de mesure de la conductivité thermique.
Recherche, développement et académie
Les nouveaux matériaux jouent un rôle crucial dans l’innovation technologique, qu’il s’agisse de matériaux composites légers utilisés dans l’aérospatiale, de céramiques hautes performances ou de semi-conducteurs. Leur développement nécessite une connaissance détaillée des propriétés thermophysiques telles que la diffusivité thermique, la conductivité thermique et la capacité thermique spécifique.
Les systèmes LFA de LINSEIS permettent une mesure rapide, non destructive et précise de ces paramètres importants. Ils sont donc des outils indispensables dans la recherche et le développement des matériaux, en particulier pour les polymères, les céramiques, les matériaux hybrides et les alliages haute température. Avec des données LFA précises, les chercheurs peuvent optimiser le flux de chaleur, améliorer les performances sous contrainte thermique et aider au développement de matériaux plus sûrs, plus efficaces et plus durables.
Exemple d’application : Conductivité thermique du graphite
Un échantillon de graphite a été analysé avec le LFA L51. La conductivité thermique a été directement déterminée à plusieurs températures comprises entre RT et 1000 °C. La capacité thermique spécifique a été déterminée en utilisant un standard de graphite connu dans une deuxième position de l’échantillon comme référence dans la même mesure. Le produit de la diffusivité, de la chaleur spécifique et de la densité donne la conductivité thermique correspondante. Le résultat montre une conductivité thermique typiquement linéairement décroissante et une diffusivité thermique qui présente un plateau au-dessus de 500 °C. La Cp augmente légèrement avec l’augmentation de la température.
Polymères
Les polymères sont utilisés dans d’innombrables applications, de l’emballage et des pièces automobiles à l’aérospatiale et aux appareils médicaux. Pour garantir des performances fiables, il est essentiel de comprendre leur conductivité thermique, leur chaleur spécifique et leur capacité de diffusion de la chaleur, en particulier lorsqu’il s’agit d’isolation thermique, de comportement au refroidissement ou de résistance au vieillissement.
Les systèmes LFA de LINSEIS permettent une analyse précise et non destructive de ces propriétés importantes pour tous les types de polymères – y compris les thermoplastiques, les thermodurcissables et les élastomères. Que ce soit pour le développement de produits, le contrôle qualité ou la comparaison de matériaux, les mesures LFA contribuent à l’optimisation des conditions de traitement et aident à choisir le bon matériau pour chaque application.
Exemple d’application : Conductivité thermique des polymères
Le PTFE est un matériau polyvalent qui, en raison de son inertie chimique et de sa résistance à la corrosion, est largement utilisé dans des secteurs tels que le traitement chimique et la pétrochimie pour des applications telles que les revêtements de réservoir, les joints, les bagues d’étanchéité et les rondelles. Dans cette étude, un échantillon de PTFE a été mesuré avec le LFA L51 500 jusqu’à 150 °C dans une atmosphère inerte. La conductivité thermique a été déduite des données de chaleur spécifique et de changement de densité enregistrées à l’aide d’un dilatomètre et d’une DSC. La conductivité thermique reste stable sur toute la plage de températures, à l’exception de la zone autour de 30 °C, où se produit une transition de phase de l’état solide à l’état gazeux.
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