Metoder for måling av varmeledningsevne av Polymers

Termisk konduktivitet er en grunnleggende egenskap ved materialer - nemlig et mål på den letthet med hvilken varme kan overføres gjennom den. Bestemme denne egenskapen er viktig i vurderingen av polymerer for forskjellig bruk, for eksempel for de sakene som innkapsler elektroniske komponenter som avgir varme eller for containere som inneholder flyktige kjemikalier. Forskere og ingeniører har utviklet et utall forskjellige måter å måle den termiske ledningsevne for en polymerprøve på en pålitelig og nøyaktig.

Differential Scanning Calorimetry

Den mest ofte brukt hjelpemiddel for å måle en polymer motstand mot varmeoverføring er Differential Scanning Calorimetry, eller DSC. Den vanligste måten denne fremgangsmåte anvendes er for prøven og et kontrollmateriale som skal plasseres i separate metall panner på en termoelektrisk disk av en kjent termisk motstand. Deretter blir en ren metallisk substans plassert på toppen av prøven, hvor den smelter, og således regulere temperaturen i testkammeret.

Denne fremgangsmåten frembringer enkle og raske målinger, men tar ikke hensyn til den termiske kontaktmotstanden mellom prøven og ovnen. Dessuten kan ledningsevnen av polymerprøve kun måles ved den temperatur ved hvilken det metalliske stoff smelter.

Alternative DSC metoder bruker en ekstra varmereservoar utstyrt med temperatursensorer. Dette gjør det mulig for forskere å måle varmeledningsevne ved et område av temperaturer, men krever ekstra temperaturfølere.

Modulert Differential Scanning Calorimetry

Modulated DSC, eller MDSC, er et patentert teknikk som forsøker å måle polymervarmeledningsevne uten behov for å modifisere vanlig brukte DSC-celler. Det reduserer også behovet for forskere å ta hensyn til eksperimentell detalj. I denne metoden testen prøven blir utsatt for en lineær oppvarmingsmetode, som svinger sinus -. "Modulerer" derav, temperaturen Utskillelsen av det resulterende varmestrømmen under denne syklisk behandling gir ikke bare den totale varmestrøm som normalt ville bli gitt ved hjelp av konvensjonell DSC men separerer også at den totale strømningen inn i dens reversering og ikke-reverserende komponenter, for derved å tillate beregning av polymerprøve termisk ledningsevne mer direkte.

pulsed

For å bestemme konduktiviteten av tynne polymerfilmer, må spesielle teknikker benyttes. Flere av disse bruke en laser for å varme den ene side av prøven i korte "pulser". Den temperaturendring over tid blir så målt ved hjelp av en infrarød sensor på den andre siden. Denne temperaturendringer også kan sanses med andre laserstråle i den modifiserte "termo-refleksjon" metoden.

Pulsede metoder måle termisk diffusivitet, noe som krever forskere å kjenne tetthet og spesifikk varme av en prøve før dets varmeledningsevne kan bestemmes. Disse to verdiene er ofte vanskelig å finne nøyaktig for en polymer.

Stabil

"Steady-state" varmestrøm teknikker innbefatter et antall fremgangsmåter for tynne filmer hvor en varmestrøm tvinges gjennom en prøve av et varmeelement på den ene siden av den, og en base med en fast temperatur på den andre. Den termiske motstand kan deretter beregnes fra forskjellen i temperatur og brukes til å beregne ledningsevne. I denne fremgangsmåten spesiell forsiktighet må utvises for å sikre at ingen varmelekkasje til det ytre miljø i stedet for å strømme gjennom prøven for å oppnå pålitelige resultater. Også, når mer, er kontaktmotstanden ved grenseflatene kan påvirke målingen av filmens termisk motstand og ledningsevne.