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Qual è la resistenza termica di contatto?
La resistenza termica di contatto caratterizza il trasferimento di calore all’interfaccia tra due solidi.
La rugosità della superficie è inevitabile a causa dei processi di produzione e lavorazione, ma anche per le proprietà intrinseche del materiale. Di conseguenza, non tutta la superficie dei due solidi è in contatto diretto, ma solo una frazione e quindi non è coinvolta nel trasferimento di calore.
Le cavità risultanti tra i solidi sono solitamente riempite di aria, un cattivo conduttore di calore. [1,2] Questo comporta un salto di temperatura all’interfaccia.
Per la resistenza termica specifica di contatto vale quanto segue:[1]
Il suo valore reciproco è anche indicato come coefficiente di contatto termico. Il quoziente della resistenza termica di contatto specifica rk e dell’area di contatto macroscopica A viene definito resistenza termica di contatto:
L’unità di misura della resistenza termica di contatto è (K/W).
Cosa può influenzare la resistenza termica di contatto?
- Rugosità superficiale dei solidi
- Pressione di contatto sulla superficie di contatto tra i due solidi
- Riempire le cavità tra le superfici di contatto con materiali che conducono meglio il calore, ad esempio:
- Gel, paste, materiali a cambiamento di fase, pellicole, adesivi, materiali per interfacce termiche, ecc.
- In generale, la combinazione dei due solidi determina la resistenza di contatto termico
Resistenza termica dei materiali 1,2 o dell’aria in K/W
Come si misura la resistenza termica di contatto?
La resistenza termica di contatto può essere misurata, ad esempio, con un “ Tester per materiali di interfaccia termica ” (tester TIM), ad esempio. Se si utilizza un tester TIM per misurare la impedenza termica di un materiale per diversi spessori applicando un flusso di calore attraverso il campione.
Una linea retta crescente può essere calcolata dai punti di misurazione usando la regressione lineare e la conducibilità termica conducibilità termica può essere determinata. L’intercetta della retta corrisponde alla resistenza termica di contatto tra il materiale e il blocco di misurazione. Il blocco di misurazione può, ad esempio, essere in ottone o in una lega di rame o alluminio. lega di rame o alluminio lega di alluminio.
Un esempio di misurazione di questo tipo è mostrato nella Figura 2. Si tratta della misurazione dell’impedenza termica di un campione di VespelTM con dimensioni di 25 mm x 25 mm e una pressione di contatto applicata di 1 MPa.
Nell’esempio sono stati misurati campioni con uno spessore compreso tra 1,1 mm e 3,08 mm.
Letteratura:
[1] Griesinger, Andreas. Gestione termica nell’elettronica, Springer Berlin Heidelberg, 2019.
[2] Incropera, DeWitt, Bergmann, Lavine, Fundamentals of heat and mass transfer.pdf”, John Wiley & Sons, 2017.
