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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.
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
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
- 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 |
| Addon | LSR-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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