Metodo flash
Il metodo flash (diffusività termica)
Il metodo flash è un metodo per determinare la diffusività termica di vari materiali.
A questo scopo, il campione viene esposto ad un impulso di energia radiante ad alta intensità di breve durata. La fonte di energia può essere un laser o una lampada flash. L’energia viene assorbita dal campione e riemessa sulla sua superficie. Questa radiazione provoca un aumento di temperatura sulla superficie del campione. Questo aumento di temperatura viene registrato da un rilevatore a infrarossi (IR).
La configurazione e la sequenza di misurazione schematica sono mostrate nella figura seguente:
Il segnale del rilevatore mostra la durata della misurazione e l’aumento di temperatura normalizzato sulla parte superiore del campione. Per determinare la diffusività termica, viene prima applicato un modello ai dati misurati, che determina la linea di base e l’aumento massimo della temperatura (delta T max). Inoltre, viene determinato il momento in cui è stata raggiunta la metà dell’aumento massimo di temperatura (delta T 1/2).
La diffusività termica viene determinata in base allo spessore del campione e al tempo di semisascesa della temperatura sulla parte superiore del campione, utilizzando la seguente relazione.
Questa formula deriva dal modello fisico del comportamento termico di una lastra di materiale adiabatico a spessore costante che è stata irradiata con un breve impulso di energia a temperatura costante. Vengono fatte diverse ipotesi che si discostano dalla realtà. Queste deviazioni dalla realtà sono prese in considerazione nei modelli di adattamento e includono una lunghezza finita dell’impulso della fonte di energia e la perdita di calore del campione nell’ambiente.
Conoscendo la densità e la capacità termica specifica del campione, la conduttività termica può essere calcolata utilizzando la seguente equazione.
Va notato che i parametri dipendono dalla temperatura. È quindi necessario misurare queste proprietà in funzione della temperatura per caratterizzare il materiale.
I vantaggi del metodo flash risiedono nella misurazione rapida e non distruttiva di campioni a bassa o alta conducibilità. Inoltre, la geometria del campione richiesta è semplice e i campioni di piccole dimensioni possono essere analizzati con una preparazione semplice.
Quali proprietà vengono determinate con il metodo flash?
Il metodo flash determina la diffusività termica. Con un materiale di riferimento adeguato, è possibile misurare anche la capacità termica specifica con una procedura comparativa. La diffusività termica, la capacità termica specifica e la densità possono poi essere utilizzate per calcolare la conduttività termica.
Proprietà:
- Diffusività termica
- Capacità termica specifica Cp
- Densità
Quali sono gli standard per il metodo flash?
- ASTM E1461 – Metodo di prova standard per la diffusività termica con il metodo flash
- ASTM E2585 – 09(2015) Prassi standard per la diffusività termica con il metodo Flash