Metoda błysku
Metoda błyskowa (dyfuzyjność cieplna)
Metoda flash jest metodą określania dyfuzyjności cieplnej różnych materiałów.
W tym celu próbka jest poddawana działaniu krótkotrwałego impulsu energii promieniowania o wysokiej intensywności. Źródłem energii może być laser lub lampa błyskowa. Energia jest następnie pochłaniana przez próbkę i ponownie emitowana na jej powierzchni. Promieniowanie to prowadzi do wzrostu temperatury na powierzchni próbki. Ten wzrost temperatury jest rejestrowany przez detektor podczerwieni (IR).
Schematyczna konfiguracja i sekwencja pomiarów została przedstawiona na poniższym rysunku:
Sygnał detektora pokazuje czas trwania pomiaru i znormalizowany wzrost temperatury na wierzchu próbki. Aby określić dyfuzyjność cieplną, model jest najpierw dopasowywany do zmierzonych danych, które określają linię bazową i maksymalny wzrost temperatury (delta T max). Ponadto określany jest czas, w którym osiągnięto połowę maksymalnego wzrostu temperatury (delta T 1/2).
Dyfuzyjność cieplna jest określana za pomocą grubości próbki i czasu trwania połowy wzrostu temperatury na górze próbki przy użyciu następującej zależności.
Wzór ten wywodzi się z fizycznego modelu zachowania termicznego adiabatycznej płyty materiałowej o stałej grubości, która została napromieniowana krótkim impulsem energii o stałej temperaturze. Przyjęto tu różne założenia, które odbiegają od rzeczywistości. Te odchylenia od rzeczywistości są uwzględniane w modelach dopasowania i obejmują skończoną długość impulsu źródła energii oraz straty ciepła próbki do otoczenia.
Znając gęstość i pojemność cieplną właściwą próbki, przewodność cieplną można obliczyć za pomocą następującego równania.
Należy zauważyć, że parametry te zależą od temperatury. Dlatego konieczne jest zmierzenie tych właściwości w funkcji temperatury w celu scharakteryzowania materiału.
Zalety metody flash polegają na szybkim i nieniszczącym pomiarze próbek o niskiej i wysokiej przewodności. Ponadto wymagana geometria próbki jest prosta, a małe próbki mogą być analizowane przy prostym przygotowaniu.
Które właściwości są określane przy użyciu metody flash?
Metoda flash określa dyfuzyjność cieplną. Przy użyciu odpowiedniego materiału referencyjnego możliwe jest również zmierzenie pojemności cieplnej właściwej w procedurze porównawczej. Dyfuzyjność cieplna, pojemność cieplna właściwa i gęstość mogą być następnie wykorzystane do obliczenia przewodności cieplnej.
Właściwości:
- Dyfuzyjność cieplna
- Pojemność cieplna właściwa Cp
- Gęstość
Standardy dynamicznej kalorymetrii różnicowej?
- ASTM E1461 – Standardowa metoda badania dyfuzyjności cieplnej metodą błyskową
- ASTM E2585 – 09(2015) Standardowa praktyka dotycząca dyfuzyjności cieplnej metodą błyskową