LFA L52 - Dove la precisione ridefinisce la conduttività termica
Il LINSEIS LFA L52 è un potente analizzatore di flash laser progettato per la determinazione precisa della diffusività termica, conduttività termica e calore specifico in una gamma eccezionalmente ampia di applicazioni. Il sistema supporta la misurazione simultanea di un massimo di 3, 6 o 18 campioni, consentendo un’elevata produttività nella ricerca, nello sviluppo e nel controllo qualità. Grazie al suo concetto di forno modulare, l’LFA L52 copre una gamma di temperature senza pari, da -125 °C a 2800 °C, rendendolo adatto a solidi, polveri, paste e liquidi utilizzati in settori come l’aerospaziale, la ceramica, la metallurgia, l’accumulo di energia e l’elettronica ad alte prestazioni.
In quanto metodo di misurazione assoluto, la tecnologia del flash laser non richiede standard di calibrazione ed è conforme agli standard internazionali quali ASTM E-1461 e DIN EN 821-2. L’LFA L52 può essere dotato di rilevatori intercambiabili dall’utente e offre il funzionamento opzionale sotto vuoto e con gas inerte per il massimo controllo delle condizioni di misurazione. È disponibile una piattaforma girevole per un secondo forno per ridurre i tempi di inattività e consentire una transizione ininterrotta tra gli intervalli di temperatura. Grazie a misure rapide e senza contatto, a una preparazione minima del campione e a un’accuratezza straordinaria, l’LFA L52 stabilisce nuovi standard per la caratterizzazione termofisica avanzata dei materiali.
Caratteristiche uniche
Miglioramenti del software
- Nuova piattaforma software LINSEIS LiEAP
Un ambiente software completamente riprogettato che si concentra sulla facilità d’uso, sull’elaborazione efficiente dei dati e sull’ottimizzazione dei flussi di lavoro. Gli strumenti personalizzati supportano l’analisi termofisica con una configurazione più rapida, una navigazione più chiara e un migliore controllo del processo. - Aggiornamenti automatici e miglioramenti continui delle funzionalità
Aggiornamenti automatici regolari garantiscono agli utenti di beneficiare sempre delle ultime funzionalità, dei miglioramenti della stabilità e degli aggiornamenti della sicurezza, senza tempi morti o installazioni manuali. - Integrazione Lex Bus Plug & Play
La moderna interfaccia hardware Lex Bus consente una comunicazione perfetta tra laser, rilevatore, forno ed elettronica. È possibile aggiungere facilmente nuovi moduli hardware, garantendo la scalabilità a lungo termine del sistema. - Strumenti di acquisizione dati ad alta velocità
Il supporto completo per l’acquisizione dati ultraveloce a 2,5 MHz dell’L52 consente di migliorare l’innesco degli impulsi, l’adattamento delle curve e la valutazione della diffusione – ideale per campioni sottili, materiali altamente conduttivi e processi di trasferimento di calore veloci.
Link al laboratorio Linseis
Con Linseis Lab Link, offriamo una soluzione integrata per eliminare le incertezze nei risultati di misura. Grazie all’accesso diretto ai nostri esperti di applicazioni tramite il software, riceverai consigli sulla corretta procedura di misurazione e su come analizzare i risultati. Questa comunicazione diretta garantisce risultati ottimali e massimizza l’efficienza delle tue misurazioni per analisi e ricerche precise e un flusso di processo regolare.
Miglioramenti al design
Il nuovo design del dispositivo è caratterizzato da un alloggiamento in alluminio sottile e robusto che combina la solidità meccanica con un’estetica moderna. Una barra di stato a LED integrata fornisce una visualizzazione chiara e immediata delle condizioni operative, mentre il pannello a sfioramento consente un funzionamento intuitivo e ottimizzato. Il design complessivo pone l’accento sull’ergonomia e su un’esperienza d’uso contemporanea che migliora sia il comfort che la funzionalità.
Strumenti di acquisizione dati ad alta velocità
Il pieno supporto dell’acquisizione dati ultraveloce a 2,5 MHz dell’L52 consente un’acquisizione eccezionalmente precisa dell’impulso laser e della conseguente risposta termica. L’alta densità di campionamento migliora l’innesco dell’impulso, l’adattamento della curva, la soppressione del rumore e l’accuratezza del calcolo del coefficiente di diffusione sull’intero intervallo di tempo. Questa capacità ad alta velocità è particolarmente vantaggiosa per campioni sottili, materiali con conducibilità termica molto elevata, strutture multistrato o qualsiasi applicazione che preveda un rapido trasferimento di calore, dove le velocità di acquisizione convenzionali non sarebbero sufficienti a risolvere il transitorio termico con sufficiente chiarezza.
Aggiornamento PLH
I dispositivi LFA L52 possono essere aggiornati con l’opzione PLH (Periodic Laser Heating). Questa soluzione brevettata 2-in-1 offre due tecniche di misurazione in un unico dispositivo, massimizza il campo di applicazione e consente l’analisi di campioni con uno spessore da µm a mm.
La tecnologia PLH è stata appositamente sviluppata e ottimizzata per caratterizzare i campioni a film sottile con una precisione senza pari. Copre una gamma di spessori di campioni da 10 μm a 500 μm e una gamma di conducibilità termica da 0,01 a 2000 mm²/s.
L’opzione PLH L53 è in grado di lavorare un’ampia gamma di materiali ed è quindi adatta per:
- Materiali per la distribuzione del calore come fogli di grafite e fogli di rame sottili,
- Semiconduttori con proprietà termiche complesse,
- Metalli che richiedono misurazioni precise della diffusione,
- Ceramiche e polimeri utilizzati nei sistemi di materiali avanzati.
Analisi di anisotropia e disomogeneità
Grazie alle sue funzioni avanzate di mappatura, il sistema PLH consente di misurare la conduttività termica di un campione con risoluzione spaziale. Questa caratteristica è particolarmente preziosa per identificare anisotropie (differenze direzionali nel comportamento termico) e disomogeneità (incoerenze del materiale). Grazie alla scansione di più aree, gli utenti ottengono una comprensione completa delle proprietà termiche dei film sottili, garantendo prestazioni ottimali dei materiali per le applicazioni più esigenti.
Applicazioni e settori di riferimento
Le applicazioni tipiche includono l’analisi di film e membrane indipendenti, che stanno diventando sempre più importanti nell’industria delle batterie e dell’idrogeno. La capacità di misurare con precisione le proprietà di trasferimento del calore di questi materiali è fondamentale per migliorare l’efficienza energetica, la gestione termica e le prestazioni complessive del sistema.
Caratteristiche principali in sintesi
- Analisi dell’anisotropia: combina senza soluzione di continuità le misurazioni sul piano trasversale e sul piano interno.
- Compatibilità versatile con i materiali: è adatto a semiconduttori, metalli, ceramiche e polimeri.
- Capacità di mappatura: consente un’analisi spaziale precisa delle anisotropie e delle disomogeneità all’interno del campione.
- Alta precisione di misurazione: copre un’ampia gamma di spessori di campioni e di valori di conducibilità termica.
Punti salienti
Ampio intervallo di temperature:
-125°C a 2800°C
Alta precisione
e ripetibilità
delle misure
Design modulare per una personalizzazione flessibile
Tempi di misurazione rapidi grazie alla tecnologia avanzata di
Software di facile utilizzo
per un'analisi completa dei dati
Compatibilità con diverse geometrie e materiali dei campioni
Caratteristiche principali
Nuova elettronica
- Elettronica del rilevatore e dell’amplificatore migliorata
Un rapporto segnale/rumore migliorato e una gamma dinamica più ampia garantiscono segnali puliti e ad alta risoluzione, anche con campioni sottili o altamente conduttivi. - Acquisizione dati ad alta velocità a 2,5 MHz
Il campionamento ultraveloce cattura i transitori termici veloci con maggiore precisione, migliorando il rilevamento degli impulsi e la valutazione della diffusione. - Controllo della corrente laser stabilizzato
La nuova elettronica del driver fornisce impulsi laser altamente coerenti con energia regolabile, migliorando così la riproducibilità in tutti gli intervalli di temperatura.
L’intervallo di temperatura più ampio della sua categoria
Copre una gamma da -125 °C a 2800 °C con opzioni di forni modulari, consentendo applicazioni dalla criogenia ai materiali ad altissima temperatura.
Funzione di campionamento multiplo (3, 6 o 18 campioni)
Grazie all’analisi simultanea di più campioni in condizioni di temperatura, atmosfera e impulsi laser identici, l’LFA L52 aumenta significativamente la produttività dei flussi di lavoro di R&S e CQ. Intere serie di materiali, lotti di produzione o studi comparativi possono essere elaborati in un unico ciclo con un intervento minimo da parte dell’operatore, mentre l’ambiente di test uniforme garantisce risultati direttamente comparabili con un’elevata affidabilità statistica in tutte le posizioni.
Sistema flessibile di portacampioni
Il sistema flessibile di portacampioni della LFA L52 è adatto a una varietà di forme di materiali, tra cui solidi, polveri, paste, liquidi, film sottili, ceramiche, metalli, refrattari e materiali ad altissima temperatura (UHTC). Le geometrie e i materiali intercambiabili dei supporti garantiscono un contatto termico ottimale, condizioni al contorno controllate e una perdita di calore ridotta al minimo per ogni tipo di campione. Questa versatilità permette agli utenti di caratterizzare qualsiasi tipo di materiale, dagli isolanti a bassa densità alle ceramiche e alle leghe metalliche, rendendo l’LFA L52 adatto praticamente a qualsiasi flusso di lavoro di analisi termofisica.
Illuminazione completa del campione
L’LFA L52 fornisce un’illuminazione completa e uniforme di campioni fino a 25,4 mm di diametro e garantisce che l’impulso laser penetri l’intera superficie del campione senza creare gradienti di temperatura radiali. Questo riscaldamento omogeneo porta a una maggiore riproducibilità, a una migliore qualità dei dati e a risultati di misura coerenti tra materiali, spessori e geometrie diverse.
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e venerdì dalle 8.00 alle 12.00.
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Specifiche
Intervallo di temperatura: da -125 °C a 2800 °C
Laser Nd:YAG ad alta energia: fino a 25 J/impulso
Vuoto e atmosfere controllate: fino a 10-⁵ mbar
Scopri il nostro potente LFA L52 – sviluppato per analisi termofisiche veloci e affidabili:
- Opzioni del rilevatore: Rivelatori InSb o MCT, disponibili con raffreddamento LN₂ o Peltier.
- Controllo dell’atmosfera: ambienti inerti, riducenti o ossidanti; capacità di vuoto fino a 10-⁵ mbar
- Manipolazione dei campioni: Compatibile con solidi, polveri, paste, liquidi, laminati e film sottili.
- Registrazione di impulsi laser: acquisizione dati ultraveloce a 2,5 MHz per un’analisi precisa dei transitori
- Configurazione del forno: piastra girevole a doppio forno opzionale per processi di lavoro continui ad alta produttività.
Metodo
Analisi del flash laser
Il Metodo Light Flash (LFA) è una tecnica rapida e senza contatto per determinare la la diffusività termicail calore specifico e la conducibilità termica di solidi, polveri e paste. Un breve impulso di energia riscalda la parte posteriore del campione e l’aumento di temperatura risultante sulla parte anteriore viene registrato nel tempo mediante un rilevatore a infrarossi ad alta velocità.
La curva di aumento della temperatura riflette la velocità con cui il calore si diffonde attraverso il campione. Da questi dati si calcola la diffusività termica. Se si conoscono il calore specifico e la densità del materiale, è possibile determinare anche la conduttività termica.
L’LFA è un metodo non distruttivo e altamente preciso che viene utilizzato nella ricerca sui materiali, elettronica, aerospaziale e applicazioni energetiche è ampiamente utilizzato. I suoi vantaggi principali sono i tempi di misurazione ridotti, la preparazione minima del campione e la possibilità di testare un’ampia gamma di materiali, il tutto con un’elevata ripetibilità e in condizioni atmosferiche controllate.
Principio di misurazione
In una misurazione LFA, il campione viene portato a una temperatura definita in un forno e poi esposto a un breve impulso laser ad alta energia sul lato posteriore. L’energia assorbita genera un aumento immediato della temperatura, che si diffonde attraverso lo spessore del campione e si verifica nella parte anteriore.
Questa variazione di temperatura viene registrata nel tempo da un rilevatore a infrarossi veloci. La diffusività termica viene calcolata dalla curva temperatura-tempo risultante utilizzando lo spessore del campione e il tempo di dimezzamento caratteristico dell’aumento di temperatura. Con una conoscenza aggiuntiva del calore specifico e della densità, è possibile determinare anche la conduttività termica.
Il metodo fornisce risultati precisi in tempi brevi, richiede solo una semplice geometria del campione e supporta misurazioni sotto vuoto o in atmosfere di gas controllate.
Variabili misurate
- Diffusività termica (α [mm²/s])
- Capacità termica specifica (Cp [J/g-K])
- Conducibilità termica (λ [W/m-K]) (calcolata tramite α – Cp – ρ)
- Proprietà termiche dipendenti dalla temperatura
- Dati di ripetibilità e precisione
Metodi e funzioni supportati
- Misurazione multipla (fino a 18 campioni)
- Analisi di film sottili (con modulo PLH)
- Misurazioni isotermiche e dipendenti dalla temperatura
- Analisi di materiali anisotropi
- Misurazione di polveri, paste, solidi e laminati
- Misurazione in atmosfera controllata (inerte, riducente, ossidante)
- Misure del vuoto (fino a 10-⁵ mbar)
- Acquisizione dati ad alta velocità per eventi termici rapidi
Un vantaggio con l'LFA L52: soluzioni potenti per l'analisi termofisica avanzata
LFA L52 Nucleare
PLH L53 - Riscaldamento laser periodico
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LFA L52 presentato: come funziona, dove viene utilizzato, cosa offre
Concetto di misurazione
Il campione viene posizionato su un portacampioni situato in un forno che mantiene una temperatura di misurazione definita. Un impulso di energia programmabile viene applicato alla parte posteriore del campione, provocando un aumento temporaneo della temperatura sulla parte anteriore. Questa risposta termica viene rilevata da un rilevatore a infrarossi (IR) rapido e altamente sensibile. Dalla curva temperatura-tempo risultante, è possibile determinare sia la diffusività termica che il calore specifico. Se la densità del materiale (ρ) è nota, la conduttività termica può essere calcolata con la seguente formula:
Forni LFA L52
LFA L52 1250/1600
Il modello standard è progettato per metalli e ceramiche ed è ideale per le applicazioni che richiedono un’elevata produzione di campioni. Permette di misurare simultaneamente 3, 6 o 18 campioni e supporta campioni di diametro fino a 25,4 mm, consentendo un’analisi precisa della conduttività termica, della conducibilità termica e della capacità termica specifica.
LFA L52 2000/2400/2800
La versione ad alta temperatura consente di effettuare misurazioni fino a 2000 / 2400 / 2800 °C ed è dotata di un robot portacampioni per un massimo di tre campioni con un diametro di 12,7 mm.
Sono disponibili configurazioni speciali per ambienti a camera stagna o a cella calda.
Le applicazioni tipiche sono i materiali refrattari, la grafite e le applicazioni nucleari.
LFA L52 2400
Fornisce misurazioni accurate a temperature fino a 2400 °C utilizzando un forno al tungsteno, consentendo analisi senza grafite in un ampio intervallo di temperature.
Dotato di un robot per campioni fino a tre (12,7 mm), il modello garantisce un’elevata produttività e misurazioni precise del Cp.
LFA L52 LT
La versione per basse temperature offre misure precise da -125 °C / -100 °C a 500 °C per diverse applicazioni.
Una potenza laser inferiore in quest’area può essere un fattore decisivo per ottenere risultati di misura di alta precisione.
Portacampioni e supporti
Diversi tipi di portacampioni consentono di misurare un’ampia gamma di campioni di dimensioni comprese tra 3 e 25,4 mm in forma solida, liquida, in polvere o in pasta. Sono disponibili anche portacampioni per materiali a cambiamento di fase. Il robot per campioni Linseis può misurare fino a 6 campioni contemporaneamente, con opzioni per un massimo di 18 campioni disponibili su richiesta. Come materiali per i portacampioni sono disponibili grafite, SiC, ossido di alluminio o vari metalli.
Portacampioni
Selezione del modello
Selezione del modello supportato
Il software permette di selezionare diversi modelli di valutazione. Per aiutare l’utente nel processo di selezione, la qualità di adattamento di tutti i modelli può essere facilmente visualizzata per garantire la facilità d’uso e la massima precisione.
I dati empirici dei clienti e dei laboratori applicativi Linseis di tutto il mondo dimostrano che il modello combinato Dusza è il più universalmente applicabile e in genere fornisce la migliore corrispondenza tra i dati di misurazione e il modello per un’ampia gamma di materiali.
Modello Dusza combinato – Soluzione combinata unica per la correzione simultanea delle perdite di calore e degli impulsi finiti con il metodo del flash laser
Il modello combinato universale, basato sul metodo collaudato di Dusza, consente di valutare in modo affidabile i dati del flash laser correggendo contemporaneamente la perdita di calore, gli impulsi finiti e le condizioni non adiabatiche. Grazie alla stima non lineare dei parametri, non è necessaria la selezione manuale del modello, il che fa risparmiare tempo ed evita errori da parte dell’utente. Il metodo è stato testato su oltre 100 campioni e fornisce costantemente risultati accurati e di altissima qualità. L’esempio con un campione di Inconel mostra chiaramente che il modello combinato offre la migliore aderenza e la massima precisione rispetto agli approcci convenzionali.
Modello combinato modificato / modello speciale per campioni traslucidi
Come mostrato nel diagramma, l’aumento di temperatura causato dall’impulso di energia indotto porta a un aumento immediato del segnale del rilevatore per i campioni traslucidi. Questo segnale iniziale deve essere preso in considerazione e corretto, in quanto distorce il risultato della misurazione con una conducibilità termica apparentemente più elevata. Finora, i modelli esistenti non sono stati in grado di riprodurre sufficientemente bene questo fenomeno di aumento istantaneo della temperatura. Il nostro modello combinato, unico nel suo genere, permette di correggere i dati del campione e fornisce un adattamento personalizzato, portando a risultati di misurazione significativamente migliori.
Modello di McMasters per campioni porosi
Il modello McMasters è uno strumento speciale sviluppato per analizzare in modo preciso e flessibile il trasferimento di calore nei materiali porosi.
Le caratteristiche più importanti:
- Modello di trasferimento di calore monodimensionale per analisi precise.
- Include la profondità di penetrazione finita dell’impulso iniziale come importante parametro di regolazione.
- Tiene conto delle perdite di calore sia nella parte anteriore che in quella posteriore del campione.
Questo modello avanzato, basato sul lavoro di McMasters et al*, garantisce risultati affidabili e dettagliati.
è quindi un’opzione indispensabile per le analisi termiche complesse.
* McMasters, Robert L. et al. “Contabilizzazione della penetrazione del riscaldamento laser negli esperimenti di diffusività termica flash”. ASME. J. Heat transfer (1999): 121(1): 15-21.
Ispezione visiva opzionale
Principio di misurazione
In un sistema flash, la qualità del segnale dipende dalla quantità di radiazione del campione che colpisce la superficie del rilevatore a infrarossi. Normalmente, la superficie attiva del rilevatore è limitata (ad esempio 2 x 2 mm²) rispetto al diametro del campione (da 3 mm a 25,4 mm). Per questo motivo, si utilizza una disposizione ottimizzata del rilevatore IR, dell’obiettivo e del campione per migliorare la superficie del campione fotografato. Il punto di misurazione sul campione deve essere il più grande possibile, ma non deve sporgere oltre il campione. Il superamento dello spot può causare artefatti di misurazione o rumore aggiuntivo nel segnale. La funzione di controllo della visione assicura la migliore qualità del segnale per qualsiasi dimensione del campione. L’ottimizzazione garantisce un’eccellente qualità del segnale per campioni grandi e piccoli.
Controllo della visione
L’opzione “Vision Control” garantisce un punto di rilevamento perfetto per diverse geometrie di campioni. Questo permette di regolare in modo perfetto l’immagine della superficie del campione in modo ideale e nitido sull’area attiva del sensore.
*Non disponibile in tutte le configurazioni e in tutti i paesi.
Quanto costa una LFA L52?
Il prezzo di un sistema LFA L52 dipende dalla configurazione scelta e dalle opzioni aggiuntive, come l’intervallo di temperatura, il tipo di rivelatore, le funzioni di automazione o i portacampioni speciali. Poiché ogni sistema può essere personalizzato in base alle tue specifiche esigenze applicative, i costi possono variare notevolmente.
Per un preventivo esatto, inviaci le tue richieste tramite il nostro modulo di contatto: saremo lieti di fornirti un preventivo personalizzato.
Qual è il tempo di consegna di una LFA L52?
I tempi di consegna di una LFA L52 dipendono in larga misura dalle opzioni e dalla configurazione selezionate. Caratteristiche aggiuntive come intervalli di temperatura più ampi, rilevatori speciali, automazione o personalizzazione possono aumentare i tempi di produzione e preparazione e quindi allungare i tempi di consegna.
Contattaci tramite il nostro modulo di contatto per ricevere una stima accurata dei tempi di consegna in base alle tue esigenze individuali.
Software
Rendere i valori visibili e comparabili
Software LiEAP COMPLETAMENTE NUOVO
Il nuovo software LiEAP include un supporto basato sull’intelligenza artificiale che minimizza gli errori operativi e riduce le incertezze di misurazione. Inoltre, il software supporta diversi modelli unici, tra cui il modello Dusza, in grado di elaborare campioni trasparenti, porosi, liquidi e in polvere, nonché sistemi multistrato.
Caratteristiche principali
- Software MS®Windows™ completamente compatibile
- Sicurezza dei dati in caso di interruzione di corrente
- Caratteristiche di sicurezza (protezione contro la rottura del giunto termico, interruzione dell’alimentazione, ecc.)
- Valutazione online e offline della misurazione della corrente
- Confronto tra le curve
- Archiviazione ed esportazione delle analisi
- Esportazione e importazione di dati in formato ASCII
- Esportazione dei dati in MS Excel
- Analisi multimetodo (DIL, STA, DSC, HCS, LSR, LZT, LFA)
- Controllo del gas programmabile
- NUOVO flusso di lavoro
- I dati di misurazione vengono salvati automaticamente in un database.
Determinazione del Cp (calore specifico) con metodo comparativo
Per calcolare la capacità termica specifica, l’aumento massimo della temperatura del campione viene confrontato con l’aumento massimo della temperatura di un campione di riferimento. Sia il campione sconosciuto che quello di riferimento vengono misurati nelle stesse condizioni in un unico ciclo con il robot campione. Si può quindi presumere che l’energia dell’impulso laser e la sensibilità del rilevatore a infrarossi siano le stesse per entrambe le misurazioni.
Rilevamento degli impulsi
Per migliorare l’accuratezza della misurazione del Cp, è essenziale misurare l’energia dell’impulso e la sensibilità del rilevatore, invece di assumerli come costanti.
L’LFA L51 aggiornato offre quindi la possibilità di registrare la forma dell’impulso, catturare la forma dell’impulso ed eseguire una correzione dell’energia nel ciclo di misurazione completamente automatico. Questo porta a una determinazione estremamente accurata della capacità termica specifica in modalità di misurazione comparativa con un materiale di riferimento noto.
Software di valutazione
- Inserimento automatico o manuale dei dati di misura associati: ad esempio, densità e calore specifico.
- Modello di valutazione universale combinato per la valutazione dei dati
- Modelli speciali per campioni traslucidi o porosi
Modelli di valutazione
- Modello combinato Dusza
- NUOVO modello McMasters (per campioni porosi)
- Modelli a 2/3 turni
- Parker
- Cowan 5 e 10
- Azumi
- Clark-Taylor
- Degiovanni
- Correzione dell’impulso finito
- Correzione della perdita di calore
- Correzione della base
- Modello a più turni
- Determinazione della resistenza di contatto
- Correzione per campioni traslucidi
Software di misurazione
- Inserimento dati semplice e intuitivo per segmenti di temperatura, gas, ecc.
- Robot campione controllabile
- Il software visualizza automaticamente i valori misurati corretti dopo l’impulso di energia.
- Processo di misurazione completamente automatico per misurazioni con più campioni
- Servizio clienti
- Modalità semplice per misurazioni efficienti e veloci
- Modalità esperto per la massima personalizzazione
- Il modello di servizio monitora la modalità del dispositivo e fornisce un feedback
Applicazioni
Ceramica e vetro
Il vetro e la ceramica sono materiali indispensabili sia nelle applicazioni tradizionali che in quelle high-tech. Dagli oggetti per la casa ai componenti sofisticati dell’elettronica, dell’aerospaziale e della tecnologia medica, le loro proprietà meccaniche, termiche e chimiche uniche permettono di utilizzarli in un’ampia gamma di applicazioni in condizioni difficili.
I metodi di analisi termica svolgono un ruolo cruciale nello sviluppo dei materiali e nell’ottimizzazione dei processi. Forniscono informazioni precise sulla conducibilità termica, sulla capacità termica, sull’espansione termica e sul comportamento di sinterizzazione. Ciò consente ai produttori di mettere a punto le composizioni, migliorare l’efficienza energetica e garantire le prestazioni del prodotto per un’ampia gamma di materiali in vetro e ceramica, tra cui ceramiche tecniche, superfici intelligenti e compositi rinforzati con fibre.
Esempio di applicazione: Conducibilità termica, coefficiente di diffusione del calore e capacità termica specifica della vetroceramica
BCR 724, una vetroceramica standard, è stata misurata con LFA L52. A tal fine, un piccolo disco con uno spessore di 1 mm e un diametro di 25,4 mm è stato ritagliato da un foglio del materiale sfuso e rivestito di grafite per la misurazione. L’LFA L52 indica la diffusività termica in funzione diretta della temperatura. I dati relativi alla Cp sono stati determinati in modo comparativo misurando uno standard ceramico noto alle stesse condizioni in una seconda posizione dello stesso portacampioni. Utilizzando questi dati, la conducibilità termica è stata calcolata dal prodotto di densità, calore specifico e diffusività termica. Il risultato mostra una leggera diminuzione della diffusività e della conduttività termica, mentre il valore Cp aumenta con l’aumentare della temperatura.
Esempio di applicazione: Conducibilità termica del vetroceramica
Il Pyroceram, un vetroceramica di Corning utilizzato come materiale standard in diverse applicazioni, è stato misurato con l’LFA L52 per dimostrare la riproducibilità dei valori di conducibilità termica. Sono state effettuate 18 misurazioni con 18 campioni tagliati da un blocco. Ogni campione è stato misurato separatamente e il risultato mostra una dispersione nell’ordine del +/- 1% in un intervallo di temperatura fino a 1160 °C.
Esempio di applicazione: Conducibilità termica, conducibilità termica e capacità termica specifica della vetroceramica
La misurazione mostrata mostra la conducibilità termica dell’ossido di alluminio in funzione della temperatura nell’intervallo compreso tra la temperatura ambiente e i 1500 °C. A basse temperature, l’ossido di alluminio presenta valori di propagazione del calore relativamente elevati, pari a circa 0,11 cm²/s. Con l’aumentare della temperatura, si osserva una netta diminuzione, fino a raggiungere valori prossimi a 0,015 cm²/s alle alte temperature.
La conoscenza di questa proprietà è essenziale per le applicazioni nei refrattari, nei substrati e nelle ceramiche strutturali, dove è richiesta una gestione termica affidabile e una stabilità a lungo termine.
Ricerca, sviluppo e scienza
I nuovi materiali giocano un ruolo decisivo nelle innovazioni tecnologiche: dai materiali compositi leggeri nel settore aerospaziale alle ceramiche e ai semiconduttori ad alte prestazioni. Il loro sviluppo richiede una conoscenza dettagliata delle proprietà termofisiche, come la conducibilità termica e la capacità termica specifica.
I sistemi LFA di LINSEIS consentono una misurazione rapida, non distruttiva e precisa di questi importanti parametri. Ciò li rende strumenti indispensabili per la ricerca e lo sviluppo dei materiali, in particolare per polimeri, ceramiche, materiali ibridi e leghe ad alta temperatura. Grazie a dati LFA accurati, i ricercatori possono ottimizzare il flusso di calore, migliorare le prestazioni sotto stress termico e favorire lo sviluppo di materiali più sicuri, efficienti e sostenibili.
Esempio di applicazione: Conducibilità termica della grafite
Un campione di grafite è stato analizzato con l’LFA L51. La conducibilità termica è stata determinata direttamente a diverse temperature comprese tra la temperatura ambiente e i 1000 °C. La capacità termica specifica è stata determinata utilizzando uno standard di grafite noto in una seconda posizione del campione come riferimento nella stessa misurazione. Il prodotto di diffusività, calore specifico e densità fornisce la corrispondente conducibilità termica. Il risultato mostra una tipica conducibilità termica in diminuzione lineare e una diffusività termica che presenta un plateau al di sopra dei 500 °C. Il Cp aumenta leggermente con la temperatura. Il Cp aumenta leggermente con la temperatura.
Industria nucleare
I materiali utilizzati nei sistemi nucleari devono resistere a carichi termici, meccanici e radianti estremi. La loro conducibilità termica, il comportamento di espansione e la resistenza alla corrosione o ai danni da radiazioni sono fondamentali per mantenere la sicurezza del reattore e prevenire il rilascio di sostanze radioattive in condizioni operative.
I metodi di analisi termica forniscono preziose informazioni sul degrado dei materiali, sulle transizioni di fase e sulla stabilità a lungo termine ad alte temperature e pressioni. Supportano lo sviluppo di leghe avanzate, compositi ceramici e materiali resistenti alle radiazioni per barre di combustibile, contenitori di reattori e concetti di nuova generazione come i reattori a sali fusi e gli SMR. Ciò consente di effettuare valutazioni affidabili della durata di vita, di migliorare i margini di sicurezza e di ottimizzare le prestazioni dei componenti nucleari critici.
Esempio di applicazione: Conducibilità termica della grafite
Un campione di grafite è stato analizzato con l’LFA L52 dalla temperatura ambiente a 2000 °C. La conducibilità termica è stata determinata direttamente e la capacità termica specifica è stata misurata utilizzando un campione di riferimento nello stesso ciclo.
I risultati mostrano una forte diminuzione della conduttività con l’aumentare della temperatura, che si appiattisce al di sopra di ~1500 °C – un comportamento tipico della grafite dovuto all’aumento della diffusione dei foni alle alte temperature.
Ben informato
