Norma „ASTM E1952-11 Standardowa metoda badania przewodności cieplnej i dyfuzyjności cieplnej metodą modulowanej różnicowej kalorymetrii skaningowej” opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) opisuje procedurę określania przewodności cieplnej jednorodnych, nieporowatych materiałów stałych w zakresie od 0,10 do 1,0 W⁄ (Km) metodą modulowanej różnicowej kalorymetrii skaningowej. Asortyment obejmuje wiele materiałów polimerowych, szklanych i ceramicznych. Można również wyznaczyć dyfuzyjność cieplną, która jest powiązana z przewodnością cieplną poprzez ciepło właściwe i gęstość. Przewodność cieplną i dyfuzyjność można określić w jednej lub więcej temperaturach z zakresu od 0 do 90 stopni.
Na potrzeby niniejszej normy niektóre terminy techniczne stosowane w niniejszej normie, w tym kalibracja, różnicowa kalorymetria skaningowa, pojemność cieplna, modulowana temperatura, precyzja, materiał odniesienia, względne odchylenie standardowe, powtarzalność, odtwarzalność, właściwe ciepło właściwe, odchylenie standardowe, analiza cieplna, przewodność cieplna i przewodność cieplna, są zdefiniowane w normach ASTM E473-21, ASTM E1142-23 i ASTM E2161-23.
W kontekście tej normy modulowany różnicowy kalorymetr skaningowy oznacza wersję różnicowego kalorymetru skaningowego, która oprócz konwencjonalnych programów izotermicznych lub narastającej temperatury zapewnia program sinusoidalnej zmiany temperatury badanej próbki. Wyniki analizy obejmują ciepło pozorne i właściwe.
Podczas przeprowadzania testów pojemność cieplną badanej próbki można określić, stosując metodę modulowanej temperatury, w której do badanej próbki stosuje się oscylacyjny lub okresowo powtarzający się program temperaturowy (wokół średniej temperatury), powodujący oscylacyjny (okresowy) przepływ ciepła do lub z próbki. Pojemność cieplną badanej próbki można uzyskać, dzieląc amplitudę powstałego strumienia ciepła przez amplitudę oscylacyjnej (okresowej) temperatury, która go wytworzyła. Ciepło właściwe uzyskuje się poprzez normalizowanie ciepła właściwego do masy próbki.
Dokładność uzyskanej w ten sposób pojemności cieplnej zależy od warunków eksperymentu. Gdy cienką próbkę testową umieszczoną w naczyniu o wysokiej przewodności cieplnej poddaje się długotrwałym (niskoczęstotliwościowym) oscylacjom temperatury, przyjmuje się, że próbka testowa osiągnęła równomierny rozkład temperatury, a uzyskane informacje dotyczące pojemności cieplnej są porównywalne z informacjami uzyskanymi w przypadku innych metod testowych bezoscylacyjnych.
Gdy jeden koniec grubej próbki testowej zostanie wystawiony na krótkotrwałe (wysokiej częstotliwości) oscylacje temperatury, próbka testowa na całej swojej długości uzyskuje rozkład temperatury zależny od jej dyfuzyjności cieplnej. Uzyskana w ten sposób informacja o pojemności cieplnej jest niższa niż w przypadku równomiernego rozkładu temperatury opisanego powyżej i jest proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego przewodności cieplnej badanych próbek.
Przewodność cieplną próbki testowej można wyznaczyć na podstawie pozornej pojemności cieplnej grubej próbki, rzeczywistej pojemności cieplnej cienkiej próbki oraz szeregu stałych geometrycznych i empirycznych.
Jeżeli przewodność cieplna badanej próbki jest niska i zbliża się do przewodności cieplnej otaczającego gazu czyszczącego, konieczna jest korekta zmierzonej przewodności cieplnej w celu skompensowania strat ciepła spowodowanych przez grubą próbkę.
Dyfuzyjność cieplną wyznacza się na podstawie wyznaczonej przewodności cieplnej, ciepła właściwego i gęstości badanej próbki.
Przewodność cieplna to przydatny parametr projektowy określający szybkość przekazywania ciepła przez materiał. Wyniki tej metody badawczej mogą być wykorzystane do celów projektowych, oceny usług, kontroli produkcji, prac badawczo-rozwojowych i oceny zagrożeń.
Ponieważ wielkość próbki wykorzystywanej w analizie termicznej wynosi od 10 do 100 mg, należy zadbać o to, aby była ona jednorodna i/lub reprezentatywna dla danego materiału. Obliczenie przewodności cieplnej wymaga znajomości geometrii próbki. Ta metoda badawcza wymaga próbki o określonym rozmiarze i kształcie. Można stosować inne geometrie, wprowadzając odpowiednie zmiany w równaniach obliczeniowych.
Pobierając próbkę wybiera się dwa prawe cylindry kołowe o nominalnej średnicy 6,3 mm. Pierwsza z tych próbek ma nominalną grubość 0,4 mm, a druga nominalną grubość 3,5 mm. Najwygodniej jest uzyskać takie próbki testowe, wycinając je z pręta o średnicy 6,35 mm, który jest powszechnie stosowanym rodzajem materiału. Można również stosować inne techniki produkcyjne, takie jak cięcie arkuszy za pomocą wierteł grzybkowych, obróbka skrawaniem materiału lub formowanie. Okrągłe powierzchnie końcowe próbek testowych poleruje się papierem ściernym o gradacji 600, aby były gładkie i równoległe z tolerancją plus/minus 30 µm.
Nasza organizacja dysponuje silną kadrą, która śledzi światowe osiągnięcia w dziedzinie nauki i technologii oraz stale się rozwija. Wśród licznych testów, pomiarów, analiz i ocen świadczonych firmom z różnych sektorów, znajdują się usługi testowe zgodne z normą „ASTM E1952-11 Standardowa metoda badania przewodności cieplnej i dyfuzyjności cieplnej metodą modulowanej różnicy temperatur (Modulated Temperature Difference Scanning Calorimetry).
Możesz poprosić nas o wypełnienie formularza, aby umówić się na spotkanie, uzyskać bardziej szczegółowe informacje lub poprosić o ocenę.
