Condutividade térmica

Medidor LZT (LZT L33)

Combinado LSR/LFA

Descrição do

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O Linseis LZT-Meter (LZT L33) é o primeiro instrumento comercialmente disponível no mundo para determinar o valor de mérito termoelétrico ZT utilizando uma medição combinada de laser-flash ( LSR + LFA ) num único dispositivo.

O dispositivo de medição pode, portanto, ser utilizado para determinar a condutividade térmica independentemente, utilizando o método flash, bem como para medir a resistência eléctrica e o coeficiente Seebeck conhecidos do LSR.

A vantagem é, portanto, óbvia: o design integrado poupa espaço dispendioso no laboratório e custos desnecessários com fornos duplicados, eletrónica de medição e outros equipamentos. Isto faz do LZT-Meter (LZT L33) a solução ideal para aplicações de investigação e desenvolvimento onde o rendimento da amostra é menos importante do que a qualidade da medição e a eficiência de custos. Isto deve-se ao facto de uma única geometria, em forma de disco, ser completamente suficiente para a caraterização completa da ZT de uma amostra.

O aparelho está também disponível com três fornos diferentes: um novo forno de infravermelhos (para um controlo preciso da temperatura a taxas de aquecimento muito altas e baixas), um forno de baixa temperatura e um forno de alta temperatura.

LZT  mètre - mesure de la conductivité thermique

Vantagens da medição combinada:

  • Medição de uma única amostra
    • Não há erro de geometria
    • A mesma estequiometria
    • Não há problemas com a preparação adicional da amostra
  • Condições ambientais idênticas
    • Temperatura
    • Humidade
    • Atmosfera

Além disso, todas as vantagens conhecidas da plataforma LSR

  • Medições de resistência em amostras de alta resistência possíveis
  • Medição Harman opcional
  • Opção de câmara

O aparelho também está disponível com três fornos diferentes:

  • Um forno de infravermelhos (para um controlo preciso da temperatura a taxas de aquecimento muito altas e baixas)
  • Uma estufa de baixa temperatura para medições até -100 °C
  • Um forno de alta temperatura para medições até 1100 °C

O pacote de software fornecido oferece a possibilidade de analisar todos os dados de medição de uma forma amigável e de utilizar o modelo Harman ZT opcionalmente integrado.

Caraterísticas únicas

LZT  mètre - mesure de la conductivité thermique

Medição combinada:
Integra o flash laser e a medição do coeficiente Seebeck

num único dispositivo.

Económico e economizador de espaço:
Poupa espaço no laboratório e reduz os custos
graças ao design integrado.

Ampla gama de temperaturas:
Medições de -100°C a
1100°C possíveis.

Alta precisão:
Erros geométricos mínimos e
condições ambientais idênticas.

Fornos modulares:
Várias opções de fornos
para requisitos específicos.

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Especificações

Preto sobre branco

LZT  mètre - mesure de la conductivité thermique
  • Apenas é necessário um aparelho de medição integrado para uma caraterização completa da ZT
  • Económica e economizadora de espaço
  • Graças à opção de alto ohm e aos termopares posicionáveis de forma variável, mesmo as amostras mais exigentes podem ser medidas de forma fiável
  • Medições na gama de temperaturas de -100°C a 1100°C são possíveis utilizando fornos intermutáveis
  • Medição direta da ZT nas pernas (método Harman) e nos módulos (espetroscopia de impedância)
  • Medição da condutividade térmica utilizando o método LaserFlash
  • Forno de infravermelhos de alta velocidade para um excelente controlo da temperatura durante a medição e um maior rendimento das amostras
  • Grande seleção de termopares disponíveis (gama de temperaturas, com bainha, sem bainha)
  • Opção de câmara para medições de resistividade de alta precisão

MODEL

LZT-Meter (LZT L33)

Temperature range:Infrared furnace: RT up to 800°C/1100°C
Low temperature oven: -100°C to 500°C
Measurement method:Seebeck coefficient: Static DC method / Slope method
Electrical resistance: four-point measurement
Atmosphere:Inert, reducing, oxidizing, vacuum
Helium gas with low pressure recommended
Sample holder:Vertical clamping between two electrodes
Optional adapter for foils and thin layers
Sample size (cylinder or rectangle):2 to 5 mm base area and max. 23 mm long up to a diameter of 6 mm and a length of max. 23 mm long
Sample size round (disc shape):10, 12.7, 25.4 mm
Measuring distance of the thermocouples:4, 6, 8 mm
Water cooling:required
Measuring range Seebeck coefficient:1µV/K to 250mV/K (static DC method)
Accuracy ±7% / Repeatability ±3.5%
Measuring range Electrical conductivity:0.01 to 2×105 S/cm
Accuracy ±10% / Repeatability ±5%
Current source:Low-drift current source from 0 to 160 mA
Electrode material:Nickel (-100 to 500°C) / Platinum (-100 to +1500°C)
Thermocouples:Type K/S/C
Heat conductivity
Pulse source:Nd:YAG laser (25 joules)
Pulse duration:0.01 to 5ms
Detector:InSb / MCT
thermal conductivity
Measuring range:0.01 to 1000mm2/s
AddonLSR-4 upgrade
DC Harman method:Direct ZT measurement on thermoelectric legs
AC impedance spectroscopy:Direct ZT measurement on thermoelectric modules (TEG/Peltier module)
Temperature range:-100 to +400°C
RT to +400°C
Sample holder:Needle contacts for adiabatic measuring conditions
Sample size:2 to 5 mm in rectangle and max. 23 mm long up to 6 mm in diameter and max. 23 mm long
Modules up to 50mm x 50mm

Software

Tornar os valores visíveis e comparáveis

O poderoso software de análise térmica LINSEIS, baseado no Microsoft® Windows®, desempenha a função mais importante na preparação, execução e avaliação de experiências termoanalíticas, para além do hardware utilizado.

Com este pacote de software, a Linseis oferece uma solução abrangente para a programação de todas as definições específicas do dispositivo e funções de controlo, bem como para o armazenamento e avaliação de dados. O pacote foi desenvolvido pelos nossos especialistas de software internos e especialistas em aplicações e foi experimentado e testado ao longo de muitos anos.

Propriedades da LFA

  • Correção precisa do comprimento do pulso, “mapeamento de pulso”
  • Correção da perda de calor
  • Análise de sistemas de 2 ou 3 camadas
  • Medição da resistência de contacto de sistemas multicamadas
  • Assistente de modelos para selecionar o melhor modelo de avaliação
  • Determinação da capacidade térmica específica
  • Modelo Dusza


Propriedades LSR

  • São suportadas amostras cilíndricas, quadradas e em forma de disco
  • Fornos de alta e baixa temperatura disponíveis
  • Programável sem barreiras
  • Adaptador de película fina para películas finas flexíveis e estáveis
  • Assistente de programa integrado
  • Determinação do efeito Seebeck, condutividade eléctrica e Harman-ZT

Propriedades gerais

  • Avaliação automática do coeficiente Seebeck e da condutividade eléctrica
  • Controlo automático do contacto com a amostra
  • Cria programas de medição automáticos
  • Criação de perfis de temperatura e gradientes de temperatura para a medição Seebeck
  • Avaliação automática das medições Harman (opcional)
  • Ecrã a cores em tempo real
  • Escala automática e manual
  • Visualização dos eixos livremente selecionáveis (por exemplo, temperatura (eixo x) contra delta L (eixo y))
  • Cálculos matemáticos (por exemplo, primeira e segunda derivadas)
  • Base de dados para arquivar todas as medições e análises
  • Multitarefa (podes utilizar diferentes programas ao mesmo tempo)
  • Opção multiutilizador (contas de utilizador)
  • Opções de zoom para secções de curvas
  • Podes carregar qualquer número de curvas umas sobre as outras para comparação
  • Menu Ajuda Online
  • Etiquetagem gratuita das curvas
  • Funções de exportação simplificadas (CTRL C)
  • Exportação de dados de medição em EXCEL® e ASCII
  • As curvas de zero podem ser deslocadas
  • Avaliação estatística da curva (curva de valor médio com intervalo de confiança)
  • Impressão tabular dos dados

Aplicações

Exemplo de aplicação: telureto de função LSR

Um representante típico da família dos teluretos foi medido no intervalo entre a temperatura ambiente e 200°C. São apresentados o coeficiente Seebeck e a resistência eléctrica em função da temperatura.

Exemplo de aplicação: Telureto de bismuto – número de qualidade

A figura de mérito ZT descreve o desempenho de um material termoelétrico. O ZT é normalmente calculado a partir da condutividade térmica e eléctrica e do coeficiente de Seebeck. Estas três propriedades são medidas separadamente, tendo cada medição um certo erro.

O método Harman permite a medição direta da ZT numa única medição: A tensão medida, que é criada pela aplicação de uma corrente a um material termoelétrico, é composta por duas contribuições: a queda de tensão óhmica e a tensão termoeléctrica. Se dividires uma pela outra, obténs a ZT.

Omaterial de referência de telureto de bismuto Bi2Te3do NIST (SRM 3451)™ foi analisado utilizando o método Harman em combinação com a nossa plataforma LINSEIS LSR. A medição mostra claramente a distribuição típica de tensão num único ponto de medição de temperatura. Neste caso, a “figura de mérito” ZT à temperatura ambiente pode ser facilmente calculada relacionando a queda de tensão óhmica e a queda de tensão termoeléctrica. Foi determinado um valor ZT de 0,50 à temperatura ambiente.

Aplicação: Grafite

A grafite é um tipo de carbono que se apresenta como um sólido cinzento escuro. Tem uma resistência química consideravelmente elevada e é utilizada de várias formas, por exemplo, como material catódico, material de construção, componente de sensores e muito mais. Quando aquecido, reage com o oxigénio para formar monóxido de carbono ou dióxido de carbono, mas pode atingir temperaturas muito elevadas quando aquecido num ambiente inerte e sem oxigénio. Por esta razão, é utilizado em fornos de temperatura ultra-alta como material de forno ou mesmo como elemento de aquecimento.

Neste exemplo, uma amostra de grafite foi analisada em vácuo utilizando um LFA L52 (Laserflash Analyzer). A difusividade térmica foi medida diretamente em vários níveis de temperatura entre a temperatura ambiente e 1100 °C. A capacidade térmica específica foi determinada utilizando um padrão de grafite conhecido numa segunda posição da amostra como referência na mesma medição. O produto da difusividade, do calor específico e da densidade dá a condutividade térmica correspondente. O resultado mostra uma condutividade térmica tipicamente linearmente decrescente e uma difusividade térmica que mostra um patamar acima de 500 °C. O Cp aumenta com o aumento da temperatura. O Cp aumenta ligeiramente com o aumento da temperatura.

Aplicações externas

A Aplicação da Física das Construções no Projeto de Janelas de Coberturas (publicado por: Energies)

Espumas rígidas de poliuretano como isolamento criogénico do tanque externo de lançadores espaciais (publicado por: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering)

CONDUTIVIDADE TÉRMICA DOS PAVIMENTOS DE MADEIRA NO CONTEXTO DA APLICAÇÃO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO POR PISO RADIANTE (publicado por: Departamento de Investigação e Aplicação da Madeira, Instituto de Tecnologia da Madeira, Poznan, Polónia)

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