ASTM D5470-12 Стандарден метод за тестирање на својства на топлинска спроводливост на термички спроводливи електрични изолациски материјали

Стандардот „ASTM D5470-12 Стандарден метод за тестирање на топлинска спроводливост на електрични изолациски материјали“ развиен од Американското здружение за тестирање и материјали (ASTM) опишува метод за тестирање за мерење на топлинска импеданса и пресметување на очигледна топлинска спроводливост за термички спроводливи електрични изолациски материјали кои се движат од течни соединенија до крути цврсти материјали.

Терминот топлинска спроводливост важи само за хомогени материјали. Термички спроводливите електрични изолациски материјали често се хетерогени, и за да се избегне забуна, овој метод на тестирање користи очигледна топлинска спроводливост за да ги одреди својствата на топлинска спроводливост и на хомогени и на хетерогени материјали.

За целите на овој стандард, се применуваат следните термини и дефиниции:

• Очигледната топлинска спроводливост ја изразува временската брзина на проток на топлина по единечен температурен градиент во насока нормална на површината низ единечна површина на хетероген материјал под константни услови.
• Просечната температура на површината ја изразува површински пондерираната просечна температура.
• Композитот е материјал составен од различни делови кои пропорционално или синергистички придонесуваат за својствата на комбинацијата.
• Хомоген материјал е материјал во кој релевантните својства не се функција на локацијата во материјалот.
• Топлинската импеданса е вкупниот отпор на уред (материјал, материјални интерфејси) на протокот на топлина.
• Термичкиот отпор на интерфејсот (отпор на контакт) е температурната разлика потребна за да се произведе единица на топлински флукс на контактните рамнини помеѓу топлите и ладните површини и површините на примерокот во контакт со тестираниот примерок.
• Топлинската отпорност е реципрочна на топлинската спроводливост. Во услови на стационарна состојба, тоа е температурниот градиент по единица топлински проток нормален на изотермната површина.

Методот на тестирање опишан овде се базира на идеализирана топлинска спроводливост помеѓу две паралелни, изотермни површини одделени со примерок за тестирање со униформна дебелина. Топлинскиот градиент наметнат на примерокот од температурната разлика помеѓу две контактни површини предизвикува проток на топлина низ примерокот. Овој проток на топлина е нормален на испитните површини и е хомоген низ површините, без странично ширење на топлината.

Кога се користат две мерни прачки, мерењата што ги бара овој стандард се:

• T1: Потопла температура на топлата сонда
• T2: Поладна температура на топлата сонда
• T3: Потопла температура на ладна сонда
• T4: Поладна температура на ладната сонда
• A: Површина на тест површини
• D: Дебелина на примерокот

Врз основа на идеализираната конфигурација на тестот, се прават мерења за да се пресметаат следните параметри:

• TH: Температура на потоплата изотермна површина
• TC: Температура на постудената изотермна површина
• П: Брзина на проток на топлина помеѓу две изотермни површини
• Термичка импеданса: температурната разлика помеѓу две изотермни површини поделена со протокот на топлина низ нив.
• Привидна топлинска спроводливост: Пресметано од графиконот на топлинската импеданса на примерокот наспроти дебелината

Постои термички отпор на интерфејсот помеѓу примерокот и тест површините. Овие контактни отпори се вклучени во пресметката на топлинската импеданса на примерокот. Отпорноста на контакт варира во голема мера во зависност од природата на површината на примерокот и механичкиот притисок што го вршат испитните површини врз примерокот. Затоа, притисокот на компресија применет на примерокот треба да се мери и да се евидентира како секундарно мерење потребно за методот, освен за примероци од течност каде што применетиот притисок е незначителен. Пресметката на топлинската импеданса се состои од збирот на топлинскиот отпор на примерокот и топлинскиот отпор на интерфејсот.

Пресметката на очигледната топлинска спроводливост бара точно одредување на дебелината на примерокот што се тестира. Во зависност од видот на материјалот, може да се користат различни алатки за контрола, следење и мерење на дебелината на примерокот за тестирање. Доколку големината на примерокот може да се промени за време на тестот, дебелината на тестираниот примерок може да се контролира со клинови или механички затворачи. Доколку големината на примерокот може да се промени за време на тестирањето, дебелината на примерокот за тестирање може да се следи за време на тестирањето со мерење на дебелината in situ. Дебелината на примерокот за тестирање може да се мери како да е произведен на собна температура во согласност со Методот за тестирање C од стандардот ASTM D374 ако покажува занемарливо компресивно отклонување.

Овој стандард ја мери термичката импеданса во стационарна состојба на електричните изолациски материјали што се користат за подобрување на преносот на топлина во електричните и електронските апликации. Овој стандард е особено корисен за мерење на својствата на топлинска спроводливост на примероци кои се многу тенки или немаат доволна механичка стабилност за да дозволат поставување на сензори за температура во примерокот како во ASTM E1225.

Овој стандард применува идеализиран модел на проток на топлина и специфицира просечна температура на тест примерокот. Топлинските импеданси мерени на овој начин не се директно применливи во повеќето практични апликации каде што не се присутни овие неопходни услови за рамномерна, паралелна топлинска спроводливост.

Овој стандард е корисен за мерење на топлинската импеданса на следниве видови материјали.

• Тип I: Вискозни течности кои покажуваат неограничена деформација кога се применува напрегање. Тука спаѓаат течни соединенија како што се масти, пасти и материјали за фазна промена. Овие материјали не покажуваат еластично однесување или тенденција да се вратат во нивната оригинална форма откако ќе се отстранат напрегањата на деформација.
• Тип II: Вискоеластични цврсти тела кај кои деформациските напрегања се на крајот избалансирани со внатрешни напрегања на материјалот, со што се ограничува понатамошната деформација. На пример, меките и тврдите гумени материјали покажуваат линеарни еластични својства со значително отстапување во однос на дебелината на материјалот.
• Тип III: Еластични цврсти тела кои покажуваат занемарливо отклонување. На пример, керамика, метали и некои видови пластика.

Привидната топлинска спроводливост на примерокот може да се пресмета од измерената топлинска импеданса и измерената дебелина на примерокот ако топлинскиот отпор на интерфејсот е занемарливо мал (номинално помал од 1 процент) во споредба со топлинскиот отпор на примерокот. Привидната топлинска спроводливост на примерокот од материјалот може точно да се одреди со исклучување на термичкиот отпор на интерфејсот. Ова се постигнува со мерење на топлинската импеданса на различни дебелини на материјалот што се тестира и прикажување на топлинската импеданса во однос на дебелината. Инверзната наклонот на добиената права линија е привидната топлинска спроводливост. Пресекот при нулта дебелина е збирот на контактните отпори на двете површини. Отпорноста на контакт може да се намали со нанесување термичка маст или масло на површините за тестирање на тврдите примероци за тестирање (Тип III).

Нашата организација, која со години се обидува да ги поддржи бизнисите од секој сектор со широк спектар на студии за тестирање, мерење, анализа и евалуација што ги спроведува, има силен персонал кој внимателно ги следи случувањата во светот во областа на науката и технологијата и постојано се подобрува. Во овој контекст, услугите за тестирање се обезбедуваат и за бизнисите во согласност со стандардот „ASTM D5470-12 Стандарден метод за тестирање на својства на топлинска спроводливост на топлинско-спроводливи електрични изолациски материјали“.