로그인

열 확산율 및 레이저 플래시 방법

Overview

출처: 엘리스 S.D. 부키, 다니엘 N. 비티, 테일러 D. 스파크스,재료 과학 및 공학부, 유타 대학교, 솔트레이크시티, UT

레이저 플래시 방법(LFA)은 열 확산도, 재료 특이적 특성을 측정하는 데 사용되는 기술이다. 열 확산도(α)는 재료에 저장된 열의 양에 비해 얼마나 많은 열이 수행되는지의 비율입니다. 열전도도(), Equation 1 온도 그라데이션으로 인해 물질을 통해 얼마나 많은 열이 전달되는지, 다음과 같은 관계에 의해 관련된다.

Equation 2 (방정식 1)

여기서 ⍴ 재료의 밀도이고 Cp는 관심의 주어진 온도에서 재료의 특정 열 용량이다. 열 확산도와 열 전도도 는 재료가 열(열 에너지)을 전송하는 방법을 평가하고 온도 변화에 반응하는 데 사용되는 중요한 재료 특성입니다. 열 확산도 측정은 열 또는 레이저 플래시 방법에 의해 가장 일반적으로 얻어진다. 이 기법에서는 샘플이 한쪽에 레이저 또는 크세논 플래시로 맥동하여 가열되지만 다른 한쪽은 그렇지 않으므로 온도 그라데이션을 유도합니다. 이 온도 그라데이션은 샘플을 통해 반대편으로 가열하여 시료를 가열합니다. 반대편에 적외선 검출기는 열화상의 형태로 시간에 대한 온도 변화를 읽고보고합니다. 이러한 결과를 비교하고 최소 제곱 모델을 사용하여 이론적 예측에 적합한 후 열 확산도의 추정치가 얻어집니다.

레이저 플래시 방법은 다중 표준(ASTM, BS, JIS R)에 의해 지원되며 열 확산도를 결정하는 데 가장 널리 사용되는 유일한 방법입니다.

Procedure
  1. 기계를 켜고 워밍업 프로세스가 끝날 때까지 기다립니다(약 2시간).
  2. 검출기에서 나오는 질소 증기를 볼 수 있을 때까지 작은 깔때기를 사용하여 액체 질소로 검출기 구획을 채웁니다. 더 이상 증기가 나오지 않고 검출기를 닫을 때까지 액체가 정착하게 하십시오.
  3. 여러 지점에서 마이크로미터로 샘플의 두께를 측정하고 평균 두께와 표준 편차를 계산합니다. 샘플의 가장자리는 6mm에서 25.4mm 사이여야 하며 평평한 형상은 둥글거나 직사각형입니다. 또한 샘플의 두께는 균일해야 하며 1mm에서 4mm 사이여야 합니다. 높은 열 확산도 샘플은 두꺼운 샘플에서 가장 잘 작동합니다. 여기서, 우리는 표준 철 디스크 샘플을 사용하고 있습니다.
  4. 시료의 흡광도를 극대화하고 균일한 방사율을 보장하기 위해 콜로이드 흑연을 사용하여 샘플에 흑연의 얇은 코팅을 분사하십시오. 세 번 반복하여 시료가 가공 패스 사이에 건조할 수 있도록 합니다. 첫 번째 측면으로 완료되면 조심스럽게 샘플을 뒤집어 다른 쪽을 스프레이합니다.
  5. Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

그림 1, 2 및 3은 철 표준 샘플의 LFA 실행에서 얻은 데이터를 보여줍니다. 그림 1과 2는 레이저 펄스 대 시간 플롯을 두 온도(48.2°C 및 600°C)를 표시합니다. 파란색 트레이스는 철 샘플로부터 수집된 레이저 펄스를 나타내고 얇은 빨간색 선은 코완 모델으로부터 계산된 펄스를 나타낸다. 두 온도 펄스는 잘 정의 된 표준 재료이기 때문에 모델에 잘 맞습니다. 일반적으로, 실험?...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

레이저 플래시 방법은 열 에너지(레이저 소스에서)로 시료의 한쪽을 방사하고 다른 쪽에 IR 검출기를 배치하여 펄스를 픽업하는 것으로 구성된 열 확산성 측정을 위해 널리 사용되는 기술입니다. 다양한 모델의 온도가 넓은 범위에서 다양한 유형의 샘플을 측정할 수 있습니다. LFA는 상대적으로 작은 샘플을 필요로한다. 열 확산도가 아닌 열 전도도를 직접 측정하는 다른 도구에는 가드 핫 플레이?...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Tags
Thermal DiffusivityLaser Flash MethodHeat TransferTemperature ChangesThermal ConductivityDensitySpecific Heat CapacityMetalPlasticLaser Flash AnalysisLFASample Preparation

건너뛰기...

0:07

Overview

1:35

Principles of the Laser Flash Method

3:35

Laser Flash Measurement

7:31

Analysis of the Data

8:41

Applications

10:01

Summary

이 컬렉션의 비디오:

article

Now Playing

열 확산율 및 레이저 플래시 방법

Materials Engineering

13.0K Views

article

광학 재료학 파트 1: 시료 준비

Materials Engineering

15.0K Views

article

광학 재료학 파트 2: 이미지 분석

Materials Engineering

10.6K Views

article

X-선 광전자 분광법

Materials Engineering

21.1K Views

article

X-선 회절

Materials Engineering

86.3K Views

article

집속 이온 빔

Materials Engineering

8.7K Views

article

정상 응고 및 위상 안정화

Materials Engineering

6.4K Views

article

시차주사 열량분석법

Materials Engineering

35.7K Views

article

박막 전기 도금

Materials Engineering

19.4K Views

article

팽창계를 통한 열팽창 분석

Materials Engineering

15.4K Views

article

전기 화학적 임피던스 분광학

Materials Engineering

22.8K Views

article

세라믹 매트릭스 복합 재료 및 굽힘 특성

Materials Engineering

7.9K Views

article

나노결정 합금 및 나노 입자 크기 안정성

Materials Engineering

5.0K Views

article

히드로겔 합성

Materials Engineering

23.2K Views

JoVE Logo

개인 정보 보호

이용 약관

정책

연구

교육

JoVE 소개

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 판권 소유