LFA L52 - Onde a precisão redefine a condutividade térmica
O LINSEIS LFA L52 é um potente analisador de flash laser concebido para a determinação precisa da difusividade térmica, condutividade térmica e do calor específico numa gama excecionalmente vasta de aplicações. O sistema suporta a medição simultânea de até 3, 6 ou 18 amostras, permitindo um elevado rendimento na investigação, desenvolvimento e controlo de qualidade. Graças ao seu conceito de forno modular, o LFA L52 cobre uma gama de temperaturas sem igual de -125 °C a 2800 °C, tornando-o adequado para sólidos, pós, pastas e líquidos utilizados em indústrias como a aeroespacial, cerâmica, metalurgia, armazenamento de energia e eletrónica de alto desempenho.
Como método de medição absoluto, a tecnologia de flash laser não requer quaisquer normas de calibração e está em conformidade com as normas internacionais, tais como ASTM E-1461 e DIN EN 821-2. O LFA L52 pode ser equipado com detectores intercambiáveis pelo utilizador e oferece o funcionamento opcional com vácuo e gás inerte para um controlo máximo das condições de medição. Está disponível uma mesa giratória para um segundo forno para reduzir o tempo de inatividade e permitir uma transição ininterrupta entre gamas de temperatura. Com medições rápidas e sem contacto, preparação mínima de amostras e precisão excecional, o LFA L52 estabelece novos padrões para a caraterização termofísica avançada de materiais.
Caraterísticas únicas
Melhorias no software
- Nova plataforma de software LINSEIS LiEAP
Um ambiente de software completamente redesenhado que se centra na facilidade de utilização, no processamento eficiente de dados e em fluxos de trabalho optimizados. Os conjuntos de ferramentas personalizados suportam a análise termofísica com uma configuração mais rápida, uma navegação mais clara e um melhor controlo do processo. - Actualizações automáticas e melhorias contínuas das funcionalidades
As actualizações automáticas regulares garantem que os utilizadores beneficiam sempre das mais recentes funcionalidades, melhorias de estabilidade e actualizações de segurança – sem tempo de inatividade ou instalação manual. - Integração Lex Bus Plug & Play
A moderna interface de hardware Lex Bus permite uma comunicação perfeita entre o laser, o detetor, o forno e a eletrónica. Novos módulos de hardware podem ser adicionados sem esforço, garantindo a escalabilidade do sistema a longo prazo. - Ferramentas de aquisição de dados a alta velocidade
O suporte total para a aquisição de dados ultra-rápida de 2,5 MHz do L52 proporciona um melhor disparo de impulsos, ajuste de curvas e avaliação da difusão – ideal para amostras finas, materiais altamente condutores e processos rápidos de transferência de calor.
Ligação do Laboratório Linseis
Com o Linseis Lab Link, oferecemos uma solução integrada para eliminar as incertezas nos resultados das medições. Com acesso direto aos nossos especialistas em aplicações através do software, recebe conselhos sobre o procedimento de medição correto e como analisar os resultados. Esta comunicação direta garante resultados óptimos e maximiza a eficiência das suas medições para análises e pesquisas precisas, bem como um fluxo de processo suave.
Melhorias na conceção
O novo design do dispositivo caracteriza-se por uma caixa de alumínio fina e robusta que combina robustez mecânica com uma estética moderna. Uma barra de estado LED integrada proporciona uma visualização clara e imediata das condições de funcionamento, enquanto o painel tátil permite uma operação intuitiva e optimizada. O design geral dá ênfase ao manuseamento ergonómico e a uma experiência de utilização contemporânea que aumenta o conforto e a funcionalidade.
Ferramentas de aquisição de dados de alta velocidade
O suporte total da aquisição de dados ultra-rápida de 2,5 MHz do L52 permite uma aquisição excecionalmente precisa do impulso laser e da resposta de temperatura resultante. A elevada densidade de amostragem melhora o disparo do impulso, o ajuste da curva, a supressão do ruído e a precisão do cálculo do coeficiente de difusão em todo o intervalo de tempo. Esta capacidade de alta velocidade é particularmente vantajosa para amostras finas, materiais com condutividade térmica muito elevada, estruturas com várias camadas ou qualquer aplicação que envolva uma rápida transferência de calor, em que as taxas de aquisição convencionais não seriam suficientes para resolver o transiente térmico com clareza suficiente.
Atualização do PLH
Os aparelhos LFA L52 podem ser actualizados com a opção PLH (Aquecimento Periódico por Laser). Esta solução 2 em 1 patenteada oferece duas técnicas de medição num único aparelho, maximiza a gama de aplicações e permite a análise de amostras com uma espessura de µm a mm.
A tecnologia PLH foi especialmente desenvolvida e optimizada para caraterizar amostras de película fina com uma precisão sem paralelo. Abrange uma gama de medição de espessuras de amostras de 10 μm a 500 μm e uma gama de condutividade térmica de 0,01 a 2000 mm²/s.
A opção PLH L53 pode processar uma vasta gama de materiais e é, por isso, adequada para:
- Materiais de distribuição de calor, tais como folhas de grafite e folhas finas de cobre,
- Semicondutores com propriedades térmicas complexas,
- Metais que requerem medições de difusão precisas,
- Cerâmicas e polímeros utilizados em sistemas de materiais avançados.
Análise de anisotropia e inomogeneidade
Com as suas funções avançadas de mapeamento, o sistema PLH permite a medição espacialmente resolvida da condutividade térmica de uma amostra. Esta caraterística é particularmente valiosa para identificar anisotropias (diferenças direcionais no comportamento térmico) e inomogeneidades (inconsistências materiais). Ao analisar várias áreas, os utilizadores obtêm uma compreensão abrangente das propriedades térmicas das películas finas, garantindo um desempenho optimizado do material para aplicações exigentes.
Aplicações e foco na indústria
As aplicações típicas incluem a análise de películas e membranas independentes, que estão a tornar-se cada vez mais importantes nas indústrias das baterias e do hidrogénio. A capacidade de medir com precisão as propriedades de transferência de calor destes materiais é fundamental para melhorar a eficiência energética, a gestão térmica e o desempenho geral do sistema.
Resumo das principais caraterísticas
- Análise de anisotropia: Combina perfeitamente as medições no plano transversal e no plano.
- Compatibilidade versátil de materiais: Adequado para semicondutores, metais, cerâmicas e polímeros.
- Capacidade de mapeamento: Permite uma análise espacial precisa de anisotropias e inomogeneidades na amostra.
- Elevada precisão de medição: Cobre uma vasta gama de espessuras de amostras e valores de condutividade térmica.
Destaques
Ampla gama de temperaturas:
-125°C a 2800°C
Alta precisão
e repetibilidade
de medições
Design modular para
personalização flexível
Tempos de medição rápidos graças à tecnologia avançada
Software de fácil utilização
para uma análise de dados abrangente
Compatibilidade com várias geometrias e materiais de amostras
Caraterísticas principais
Nova eletrónica
- Eletrónica melhorada do detetor e do amplificador
Uma relação sinal/ruído melhorada e uma gama dinâmica mais ampla garantem sinais limpos e de alta resolução, mesmo com amostras finas ou altamente condutoras. - Aquisição de dados a alta velocidade de 2,5 MHz
A amostragem ultra-rápida capta transientes térmicos rápidos com maior precisão, melhorando a deteção de impulsos e a avaliação da difusão. - Controlo estabilizado da corrente laser
A nova eletrónica de condução fornece impulsos laser altamente consistentes com energia ajustável, melhorando assim a reprodutibilidade em todas as gamas de temperatura.
A maior gama de temperaturas da sua classe
Abrange uma gama de -125 °C a 2800 °C com opções de fornos modulares, permitindo aplicações desde a criogenia a materiais de temperatura ultra-alta.
Função de amostras múltiplas (3, 6 ou 18 amostras)
Ao analisar várias amostras simultaneamente sob condições idênticas de temperatura, atmosfera e impulsos laser, o LFA L52 aumenta significativamente o rendimento dos fluxos de trabalho de I&D e CQ. Séries inteiras de materiais, lotes de produção ou estudos comparativos podem ser processados numa única execução com intervenção mínima do operador, enquanto o ambiente de teste uniforme assegura resultados diretamente comparáveis com elevada fiabilidade estatística em todas as posições.
Sistema flexível de suporte de amostras
O sistema flexível de suporte de amostras do LFA L52 é adequado para uma variedade de formas de materiais, incluindo sólidos, pós, pastas, líquidos, películas finas, cerâmicas, metais, refractários e materiais de temperatura ultra-alta (UHTCs). Geometrias e materiais de suporte intercambiáveis asseguram um contacto térmico ótimo, condições de limite controladas e perda de calor minimizada para cada tipo de amostra. Esta versatilidade permite aos utilizadores caraterizar tudo, desde materiais isolantes de baixa densidade a cerâmicas de engenharia densas e ligas metálicas na mesma plataforma, tornando o LFA L52 adequado para praticamente qualquer fluxo de trabalho de análise termofísica.
Iluminação completa da amostra
O LFA L52 proporciona uma iluminação completa e uniforme de amostras até 25,4 mm de diâmetro e assegura que o impulso laser penetra em toda a superfície da amostra sem criar gradientes de temperatura radiais. Este aquecimento homogéneo leva a uma maior reprodutibilidade, a uma melhor qualidade dos dados e a resultados de medição consistentes em diferentes materiais, espessuras e geometrias.
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Especificações
Gama de temperaturas: -125 °C a 2800 °C
Laser Nd:YAG de alta energia: até 25 J/pulso
Vácuo e atmosferas controladas: até 10-⁵ mbar
Descobre o nosso potente LFA L52 – desenvolvido para análises termofísicas rápidas e fiáveis:
- Opções de detetor: Detectores InSb ou MCT, disponíveis com arrefecimento LN₂ ou Peltier
- Controlo da atmosfera: Ambientes inertes, redutores ou oxidantes; capacidade de vácuo até 10-⁵ mbar
- Manuseamento de amostras: Compatível com sólidos, pós, pastas, líquidos, laminados e películas finas
- Registo de impulsos laser: aquisição de dados ultra-rápida de 2,5 MHz para uma análise transiente precisa
- Configuração do forno: Mesa giratória de forno duplo opcional para processos de trabalho contínuos com alto rendimento
Método
Análise de flash laser
O método do flash de luz (LFA) é uma técnica rápida e sem contacto para determinar a a difusividade térmicao calor específico e a condutividade térmica de sólidos, pós e pastas. Um curto impulso de energia aquece a parte de trás da amostra e o aumento de temperatura resultante na parte da frente é registado ao longo do tempo utilizando um detetor de infravermelhos de alta velocidade.
A curva de aumento de temperatura reflecte a rapidez com que o calor se espalha através da amostra. A difusividade térmica é calculada a partir destes dados. Se o calor específico e a densidade do material forem conhecidos, a condutividade térmica também pode ser determinada.
O LFA é um método não destrutivo e altamente preciso que é utilizado na investigação de materiais, eletrónica, aeroespacial e aplicações energéticas é amplamente utilizado. As suas principais vantagens incluem tempos de medição curtos, preparação mínima da amostra e a capacidade de testar uma vasta gama de materiais – tudo com elevada repetibilidade e em condições atmosféricas controladas.
Princípio de medição
Numa medição LFA, a amostra é levada a uma temperatura definida num forno e depois exposta a um impulso laser curto e de alta energia na sua parte posterior. A energia absorvida gera um aumento imediato da temperatura, que se propaga através da espessura da amostra e ocorre na parte da frente.
Esta mudança de temperatura é registada ao longo do tempo por um detetor de infravermelhos rápido. A difusividade térmica é calculada a partir da curva temperatura-tempo resultante, utilizando a espessura da amostra e a semi-vida caraterística do aumento de temperatura. Com conhecimento adicional do calor específico e da densidade, a condutividade térmica também pode ser determinada.
O método fornece resultados precisos em tempos de medição curtos, requer apenas uma geometria de amostra simples e suporta medições sob vácuo ou atmosferas de gás controladas.
Variáveis medidas
- Difusividade térmica (α [mm²/s])
- Capacidade térmica específica (Cp [J/g-K])
- Condutividade térmica (λ [W/m-K]) (calculada através de α – Cp – ρ)
- Propriedades térmicas dependentes da temperatura
- Dados de repetibilidade e precisão
Métodos e funções suportados
- Medição múltipla (até 18 amostras)
- Análise de película fina (com módulo PLH)
- Medições isotérmicas e dependentes da temperatura
- Análise de materiais anisotrópicos
- Medição de pós, pastas, sólidos e laminados
- Medição em atmosferas controladas (inertes, redutoras, oxidantes)
- Medições de vácuo (até 10-⁵ mbar)
- Aquisição de dados a alta velocidade para eventos térmicos rápidos
Uma vantagem inicial com o LFA L52 - soluções poderosas para análises termofísicas avançadas
PLH L53 - Aquecimento periódico a laser
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LFA L52 apresentado - como funciona, onde é utilizado, o que oferece
Conceito de medição
A amostra é colocada num suporte de amostras, que está localizado num forno que mantém uma temperatura de medição definida. É aplicado um impulso de energia programável à parte de trás da amostra, provocando um aumento temporário da temperatura na parte da frente. Esta resposta de temperatura é detectada por um detetor de infravermelhos (IR) rápido e altamente sensível. A partir da curva temperatura-tempo resultante, tanto a difusividade térmica como o calor específico podem ser determinados. Se a densidade do material (ρ) for conhecida, a condutividade térmica pode ser calculada utilizando a seguinte fórmula:
Fornos LFA L52
LFA L52 1250/1600
O modelo padrão foi concebido para metais e cerâmicas e é ideal para aplicações que requerem um elevado rendimento de amostras. Permite a medição simultânea de 3, 6 ou 18 amostras e suporta diâmetros de amostra até 25,4 mm, permitindo uma análise precisa da condutividade térmica, condutividade térmica e capacidade de calor específica.
LFA L52 2000/2400/2800
A versão de alta temperatura permite medições até 2000 / 2400 / 2800 °C e está equipada com um robot de amostras para até três amostras com um diâmetro de 12,7 mm.
Estão disponíveis configurações especiais para ambientes com caixa de luvas ou células quentes.
As aplicações típicas são materiais refractários, grafite ou aplicações nucleares.
LFA L52 2400
Fornece medições precisas a temperaturas até 2400 °C utilizando um forno de tungsténio, permitindo uma análise sem grafite numa vasta gama de temperaturas.
Equipado com um robô de amostras para até três amostras (12,7 mm), o modelo garante um elevado rendimento e medições precisas de Cp.
LFA L52 LT
A versão de baixa temperatura fornece medições precisas de -125 °C / -100 °C a 500 °C para várias aplicações.
Uma potência laser mais baixa nesta área pode ser um fator decisivo para resultados de medição de alta precisão.
Suportes de amostras
Diferentes tipos de suportes de amostras permitem a medição de uma vasta gama de tamanhos de amostras de 3 a 25,4 mm em forma sólida, líquida, em pó ou em pasta. Também estão disponíveis suportes de amostras para materiais de mudança de fase. O robô de amostras Linseis pode medir até 6 amostras simultaneamente, com opções para até 18 amostras disponíveis mediante solicitação. Grafite, SiC, óxido de alumínio ou vários metais estão disponíveis como materiais para os suportes de amostras.
Suporte de amostras
Seleção do modelo
Seleção de modelos suportados
O software permite a seleção de diferentes modelos de avaliação. Para ajudar o utilizador no processo de seleção, a qualidade de ajuste de todos os modelos pode ser facilmente visualizada para garantir a facilidade de utilização e a máxima precisão.
Os dados empíricos dos clientes e dos laboratórios de aplicação da Linseis em todo o mundo mostram que o modelo combinado de Dusza é o mais universalmente aplicável e geralmente fornece a melhor correspondência entre os dados de medição e o modelo para uma ampla gama de materiais.
Modelo combinado de Dusza – Solução combinada única para a correção simultânea de perdas de calor e impulsos finitos utilizando o método do flash laser
O modelo combinado universal, baseado no método comprovado de Dusza, permite uma avaliação fiável dos dados de flash laser, corrigindo simultaneamente a perda de calor, impulsos finitos e condições não adiabáticas. Graças à estimativa não linear dos parâmetros, não é necessária a seleção manual do modelo, o que poupa tempo e evita erros do utilizador. O método foi testado em mais de 100 amostras e fornece consistentemente resultados exactos da mais alta qualidade. O exemplo com uma amostra de Inconel mostra claramente que o modelo combinado oferece o melhor ajuste e a maior precisão em comparação com as abordagens convencionais.
Modelo de combinação modificado / modelo especial para amostras translúcidas
Como mostra o diagrama, o aumento de temperatura causado pelo impulso de energia induzido leva a um aumento imediato do sinal do detetor para amostras translúcidas. Este sinal inicial deve ser tido em conta e corrigido, uma vez que distorce o resultado da medição para uma condutividade térmica aparentemente mais elevada. Até agora, os modelos existentes não foram capazes de reproduzir suficientemente bem este fenómeno de aumento instantâneo da temperatura. O nosso modelo combinado único permite a correção dos dados da amostra e fornece um ajuste personalizado, conduzindo a resultados de medição significativamente melhorados.
Modelo McMasters para amostras porosas
O modelo McMasters é uma ferramenta especial desenvolvida para analisar de forma precisa e flexível a transferência de calor em materiais porosos.
Caraterísticas mais importantes:
- Modelo unidimensional de transferência de calor para análises precisas.
- Inclui a profundidade de penetração finita do impulso inicial como um parâmetro de ajuste importante.
- Tem em conta as perdas de calor na parte da frente e na parte de trás da amostra.
Este modelo avançado, baseado no trabalho de McMasters et al*, garante resultados fiáveis e detalhados e
é, portanto, uma opção indispensável para análises térmicas complexas.
* McMasters, Robert L. et al. “Accounting for Penetration of Laser Heating in Flash Thermal Diffusivity Experiments”. ASME. J. Heat transfer (1999): 121(1): 15-21.
Inspeção visual opcional
Princípio de medição
Num sistema de flash, a qualidade do sinal depende da quantidade de radiação da amostra que atinge a superfície do detetor de infravermelhos. Normalmente, a superfície ativa do detetor é limitada (por exemplo, 2 x 2 mm²) em comparação com um diâmetro de amostra de (3 mm a 25,4 mm). Por este motivo, é utilizada uma disposição optimizada do detetor de IV, da lente e da amostra para melhorar a superfície da amostra fotografada. O ponto de medição na amostra deve ser tão grande quanto possível, mas não deve sobressair para além da amostra. Exceder o ponto pode levar a artefactos de medição ou a ruído adicional no sinal. A função de controlo de visão assegura a melhor qualidade de sinal para qualquer tamanho de amostra. A otimização assegura uma excelente qualidade de sinal para amostras grandes e pequenas.
Controlo de visão
A opção “Vision Control” assegura um ponto de deteção perfeito para diferentes geometrias de amostras. Isto permite o ajuste perfeito para obter uma imagem ideal e nítida da superfície da amostra na área ativa do sensor.
*Não está disponível em todas as configurações e países.
Quanto custa um LFA L52?
O preço de um sistema LFA L52 depende da configuração escolhida e das opções adicionais, como a gama de temperaturas, o tipo de detetor, as funcionalidades de automatização ou os suportes de amostras especiais. Como cada sistema pode ser personalizado de acordo com os requisitos específicos da sua aplicação, os custos podem variar consideravelmente.
Para obter um orçamento exato, envie-nos os seus requisitos através do nosso formulário de contacto – teremos todo o gosto em fornecer-lhe um orçamento personalizado.
Quanto tempo demora a entrega de um LFA L52?
O prazo de entrega de um LFA L52 depende em grande medida das opções e da configuração selecionadas. Caraterísticas adicionais, tais como gamas de temperatura alargadas, detectores especiais, automatização ou personalização podem aumentar o tempo de produção e preparação e, por conseguinte, prolongar o prazo de entrega.
Contacte-nos através do nosso formulário de contacto para receber uma estimativa exacta do prazo de entrega com base nos seus requisitos individuais.
Software
Tornar os valores visíveis e comparáveis
Software LiEAP COMPLETAMENTE NOVO
O software LiEAP recentemente desenvolvido inclui suporte baseado em IA que minimiza os erros operacionais e reduz as incertezas de medição. Além disso, o software suporta vários modelos únicos, incluindo o modelo Dusza, que pode processar amostras transparentes, porosas, líquidas e em pó, bem como sistemas multicamadas.
Caraterísticas principais
- Software MS®Windows™ totalmente compatível
- Segurança dos dados em caso de falha de energia
- Caraterísticas de segurança (proteção contra rutura do acoplamento térmico, falha de energia, etc.)
- Avaliação online e offline da medição atual
- Comparação de curvas
- Armazenamento e exportação de análises
- Exportação e importação de dados em formato ASCII
- Exportação de dados para o MS Excel
- Análise multimétodo (DIL, STA, DSC, HCS, LSR, LZT, LFA)
- Controlo de gás programável
- NOVO fluxo de trabalho
- Os dados de medição são automaticamente guardados numa base de dados.
Determinação do Cp (calor específico) por método comparativo
Para calcular a capacidade térmica específica, o aumento máximo de temperatura da amostra é comparado com o aumento máximo de temperatura de uma amostra de referência. Tanto a amostra desconhecida como a amostra de referência são medidas sob as mesmas condições numa única passagem com o robot de amostras. Por conseguinte, pode assumir-se que a energia do impulso laser e a sensibilidade do detetor de infravermelhos são as mesmas para ambas as medições.
Deteção de impulsos
Para melhorar a exatidão da medição de Cp, é essencial medir a energia do impulso e a sensibilidade do detetor, em vez de os assumir como constantes.
Assim, o LFA L51 atualizado oferece a opção de registar a forma do impulso, capturar a forma do impulso e efetuar uma correção de energia no ciclo de medição totalmente automático. Isto leva a uma determinação altamente precisa da capacidade térmica específica no modo de medição por comparação com um material de referência conhecido.
Software de avaliação
- Introdução automática ou manual dos dados de medição associados: por exemplo, densidade e calor específico
- Modelo universal de avaliação combinada para avaliação de dados
- Modelos especiais para amostras translúcidas ou porosas
Modelos de avaliação
- Modelo de combinação Dusza
- NOVO modelo McMasters (para amostras porosas)
- Modelos de 2/3 mudanças
- Parker
- Cowan 5 e 10
- Azumi
- Clark-Taylor
- Degiovanni
- Correção do impulso finito
- Correção da perda de calor
- Correção de base
- Modelo multi-turno
- Determinação da resistência de contacto
- Correção para amostras translúcidas
Software de medição
- Entrada de dados simples e fácil de utilizar para segmentos de temperatura, gases, etc.
- Robô de amostras controlável
- O software apresenta automaticamente os valores de medição corrigidos após o impulso de energia
- Processo de medição totalmente automático para medições com várias amostras
- Serviço ao cliente
- Modo simples para medições eficientes e rápidas
- Modo Expert para personalização máxima
- O modelo de serviço monitoriza o modo do dispositivo e fornece feedback
Aplicações
Cerâmica e vidro
O vidro e a cerâmica são materiais indispensáveis tanto nas aplicações tradicionais como nas de alta tecnologia. Desde artigos domésticos a componentes sofisticados em eletrónica, aeroespacial e tecnologia médica, as suas propriedades mecânicas, térmicas e químicas únicas permitem-lhes ser utilizados numa vasta gama de aplicações em condições exigentes.
Os métodos de análise térmica desempenham um papel crucial no desenvolvimento de materiais e na otimização de processos. Fornecem informações precisas sobre a condutividade térmica, a capacidade de calor, a expansão térmica e o comportamento de sinterização. Isto permite aos fabricantes afinar as composições, melhorar a eficiência energética e garantir o desempenho do produto para uma vasta gama de materiais de vidro e cerâmica – incluindo cerâmicas técnicas, superfícies inteligentes e compósitos reforçados com fibras.
Exemplo de aplicação: Condutividade térmica, coeficiente de difusão de calor e capacidade térmica específica da vitrocerâmica
O BCR 724, uma cerâmica vítrea padrão, foi medido com o LFA L52. Para este efeito, um pequeno disco com uma espessura de 1 mm e um diâmetro de 25,4 mm foi cortado de uma folha do material a granel e revestido com grafite para a medição. O LFA L52 indica a difusividade térmica como uma função direta da temperatura. Os dados Cp foram determinados comparativamente através da medição de um padrão cerâmico conhecido sob as mesmas condições numa segunda posição de amostra do mesmo suporte de amostra. Utilizando estes dados, a condutividade térmica foi calculada a partir do produto da densidade, do calor específico e da difusividade térmica. O resultado mostra uma ligeira diminuição da difusividade térmica e da condutividade, enquanto o valor Cp aumenta com o aumento da temperatura.
Exemplo de aplicação: Condutividade térmica da cerâmica de vidro
O Pyroceram, uma marca de vitrocerâmica da Corning, utilizada como material padrão em várias aplicações, foi medido com o LFA L52 para demonstrar a reprodutibilidade dos valores de condutividade térmica. No total, foram efectuadas 18 medições com 18 amostras cortadas de um bloco. Cada amostra foi medida separadamente e o resultado mostra uma dispersão na gama de +/- 1 % numa gama de temperaturas até 1160 °C.
Exemplo de aplicação: Condutividade térmica, condutividade térmica e capacidade térmica específica da vitrocerâmica
A medição apresentada mostra a condutividade térmica dependente da temperatura do óxido de alumínio na gama desde a temperatura ambiente até 1500 °C. A baixas temperaturas, o óxido de alumínio apresenta valores de propagação de calor relativamente elevados, de cerca de 0,11 cm²/s. À medida que a temperatura aumenta, pode ser observada uma diminuição acentuada, atingindo valores próximos de 0,015 cm²/s a altas temperaturas.
O conhecimento desta propriedade é essencial para aplicações em refractários, substratos e cerâmicas estruturais onde é necessária uma gestão térmica fiável e uma estabilidade a longo prazo.
Investigação, desenvolvimento e ciência
Os novos materiais desempenham um papel decisivo nas inovações tecnológicas – desde os materiais compósitos leves na indústria aeroespacial até às cerâmicas e semicondutores de elevado desempenho. O seu desenvolvimento requer um conhecimento detalhado das propriedades termofísicas, como a condutividade térmica, a condutividade térmica e a capacidade térmica específica.
Os sistemas LFA da LINSEIS permitem a medição rápida, não destrutiva e precisa destes importantes parâmetros. Isto torna-os ferramentas indispensáveis na investigação e desenvolvimento de materiais, especialmente para polímeros, cerâmicas, materiais híbridos e ligas de alta temperatura. Com dados precisos de LFA, os investigadores podem otimizar o fluxo de calor, melhorar o desempenho sob tensão térmica e apoiar o desenvolvimento de materiais mais seguros, eficientes e sustentáveis.
Exemplo de aplicação: Condutividade térmica da grafite
Uma amostra de grafite foi analisada com o LFA L51. A condutividade térmica foi determinada diretamente a várias temperaturas entre a temperatura ambiente e 1000 °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 linearmente decrescente típica e uma difusividade térmica que mostra um patamar acima de 500 °C. O Cp aumenta ligeiramente com a temperatura. O Cp aumenta ligeiramente com a temperatura.
Indústria nuclear
Os materiais utilizados em sistemas nucleares têm de suportar cargas térmicas, mecânicas e de radiação extremas. A sua condutividade térmica, comportamento de expansão e resistência à corrosão ou danos por radiação são cruciais para manter a segurança do reator e evitar a libertação de substâncias radioactivas em condições de funcionamento.
Os métodos de análise térmica fornecem informações valiosas sobre a degradação dos materiais, as transições de fase e a estabilidade a longo prazo a altas temperaturas e pressões. Apoiam o desenvolvimento de ligas avançadas, compósitos cerâmicos e materiais resistentes à radiação para barras de combustível, reservatórios de reactores e conceitos da próxima geração, como reactores de sal fundido e SMR. Isto permite avaliações fiáveis do tempo de vida, melhores margens de segurança e um desempenho optimizado de componentes nucleares críticos.
Exemplo de aplicação: Condutividade térmica da grafite
Uma amostra de grafite foi analisada com o LFA L52 desde a temperatura ambiente até 2000 °C. A condutividade térmica foi determinada diretamente e a capacidade térmica específica foi medida utilizando uma amostra de referência no mesmo ensaio.
Os resultados revelam uma forte diminuição da condutividade com o aumento da temperatura, que se atenua acima de ~1500 °C – um comportamento típico da grafite devido ao aumento da dispersão de fões a altas temperaturas.
Bem informado
