La conductivité thermique est une propriété fondamentale des matériaux - à savoir, une mesure de la facilité avec laquelle la chaleur peut être transmise à travers elle. La détermination de cette propriété est importante dans l'évaluation de polymères pour divers usages, comme pour les cas d'encapsulation des composants électroniques qui dégagent de la chaleur ou pour des récipients contenant des produits chimiques volatils. Les scientifiques et les ingénieurs ont développé une myriade de différentes façons de mesurer la conductivité thermique d'un échantillon de polymère de manière fiable et précise.
Calorimétrie à balayage différentiel
Les moyens les plus souvent utilisés pour mesurer la résistance d'un polymère pour le transfert de chaleur est calorimétrie différentielle à balayage, ou DSC. La façon la plus courante de cette méthode est employée est pour l'échantillon et un matériau de commande pour être placées dans des récipients métalliques séparés sur un disque thermo-électrique d'une résistance thermique connue. Ensuite, une substance métallique pur est placé sur le dessus de l'échantillon, où elle fond, contrôlant ainsi la température dans la chambre d'essai.
Ce procédé produit des mesures simples et rapides, mais ne tient pas compte de la résistance thermique de contact entre l'échantillon et le four. De plus, la conductivité de l'échantillon de polymère ne peut être mesuré à la température à laquelle la substance métallique fondu.
des méthodes de DSC alternatives utilisent un réservoir thermique supplémentaire équipé de capteurs de température. Cela permet aux chercheurs de mesurer la conductivité thermique à une gamme de températures, mais nécessite des capteurs de température supplémentaires.
Modulée calorimétrie différentielle à balayage
Modulated DSC ou MDSC, est une technique brevetée qui tente de mesurer la conductivité thermique polymère sans qu'il soit nécessaire de modifier les cellules DSC couramment utilisés. Il réduit également la nécessité pour les scientifiques de prêter attention aux détails expérimentaux. Dans cette méthode, l'éprouvette est exposée à un procédé de chauffage linéaire, qui oscille sinusoïdalement - par conséquent, la température "module". La séparation du flux de chaleur résultant pendant ce traitement cyclique, non seulement fournit le flux total de chaleur qui serait normalement fourni par DSC classique, mais sépare également que le débit total dans son inversion et des composants non réversible, permettant ainsi le calcul de sa thermique de l'échantillon de polymère conductivité plus directement.
pulsée
Pour déterminer la conductivité des films minces de polymère, des techniques spéciales doivent être utilisées. Plusieurs d'entre elles utilisent un laser pour chauffer un côté de l'échantillon en impulsions courtes "." Le changement de température au cours du temps est alors mesurée par un capteur infrarouge de l'autre côté. Ce changement de température peut également être détectée par un second faisceau laser dans le procédé modifié "thermo-réflexion".
les méthodes impulsionnelles mesurer la diffusivité thermique, ce qui nécessite des scientifiques de connaître la masse volumique et la chaleur spécifique d'un échantillon avant sa conductivité thermique peut être déterminée. Ces deux valeurs sont souvent difficiles à trouver exactement pour un polymère.
Régime permanent
les techniques de flux de chaleur "L'état d'équilibre» comprennent un certain nombre de procédés pour des films minces dans lequel un flux de chaleur est forcée à travers un échantillon par un dispositif de chauffage sur un côté de celui-ci et une base avec une température fixe de l'autre. La résistance thermique peut alors être calculée à partir de la différence de température et utilisée pour calculer la conductivité. Dans ce procédé, des précautions particulières doivent être prises pour s'assurer qu'aucune fuite de chaleur vers l'environnement extérieur au lieu de couler à travers l'échantillon afin d'obtenir des résultats fiables. En outre, une fois de plus, la résistance de contact au niveau des interfaces peut influencer la mesure de la résistance et la conductivité thermique du film.