Caratterizzazione dei Trasporti termali in materiali solidi monodimensionali

L'obiettivo generale del seguente video è quello di introdurre la tecnica elettrotermica transitoria. Questa tecnica è un modo efficace per misurare con precisione la diffusività termica dei materiali solidi. Per iniziare la misurazione, il campione viene sospeso tra due elettrodi di rame.

La pasta d'argento viene applicata all'area di contatto dell'elettrodo del campione per ridurre le resistenze di contatto termiche ed elettriche a un livello trascurabile. L'intero campione viene quindi alloggiato in una camera a vuoto per ridurre il trasferimento di calore all'aria. Durante la misurazione, una corrente di passo viene alimentata attraverso il campione per indurre il riscaldamento JUUL.

Il profilo del tempo di tensione indotta verrà registrato dall'oscilloscopio. Una maggiore diffusività termica del campione porterà ad un'evoluzione più rapida della temperatura, il che significa un tempo più breve per raggiungere lo stato stazionario. Pertanto, questa variazione transitoria di tensione di temperatura può essere utilizzata per determinare la termodiffusività.

L'adattamento teorico dell'aumento di temperatura sperimentale normalizzato viene condotto utilizzando diversi valori di prova della termodiffusività del campione. Il valore che dà, il miglior adattamento dei dati sperimentali è preso come proprietà termica dei campioni. Si prega di controllare il manoscritto per il background teorico dettagliato.

Le tecniche TD hanno diversi vantaggi rispetto alle tecniche che le persone hanno usato in passato. In primo luogo, amplia l'ambito materiale che possiamo misurare. Ora possiamo misurare sia i materiali conduttivi che quelli non conduttivi.

In secondo luogo, migliora significativamente l'accuratezza ambientale e la stabilità. Il nostro studente laureato, Juan Lin, mostrerà la procedura in questo lavoro. I campioni di peli della testa umana raccolti da una femmina sana di 30 anni vengono utilizzati per mostrare come impostare l'esperimento ed elaborare i dati sperimentali.

Innanzitutto, sospendere il campione tra due elettrodi di rame. La pasta d'argento viene quindi applicata nell'area di contatto dell'elettrodo del campione per ridurre le resistenze di contatto termiche ed elettriche a un livello trascurabile. Successivamente, il microscopio viene utilizzato per eseguire il controllo preliminare del campione.

Dobbiamo assicurarci che la pasta d'argento non abbia contaminato il campione sospeso filtrando più in basso lungo la lunghezza dei capelli. Una volta che i capelli sono contaminati con la pasta d'argento, le proprietà termiche saranno drasticamente modificate. Se si notano contaminazioni, è necessario preparare un nuovo campione per l'esperimento.

Poiché i campioni di capelli della testa umana non sono elettricamente conduttivi, uno strato molto sottile di pellicola d'oro di circa 40 nanometri viene rivestito all'esterno del campione per renderlo elettricamente conduttivo. Questo effetto dell'oro sulla termodiffusività sarà sottratto dal risultato finale. Durante l'elaborazione dei dati sperimentali, mettere ora il campione nella camera a vuoto e pomparlo da uno a tre milour, con conseguenti effetti di conduzione del gas trascurabili.

Una corrente continua a gradini viene quindi alimentata attraverso il campione per introdurre il riscaldamento elettrico. Il profilo del tempo di tensione indotta verrà registrato dall'oscilloscopio. Finalmente.

Un microscopio elettronico a scansione sarà utilizzato per caratterizzare la lunghezza e il diametro dei campioni. L'adattamento teorico dell'aumento di temperatura sperimentale normalizzato viene condotto utilizzando diversi valori di prova della diffusività termica del campione. Il valore d'autore, il miglior adattamento dei dati sperimentali è preso come proprietà termica dei campioni per i capelli della testa umana.

Due campioni sono rivestiti con film d'oro due volte e testati due volte. Abbiamo quattro termodiffusività effettiva e dall'equazione 12 nel manoscritto. Sappiamo che la codifica del campione con film d'oro cambierà solo la resistenza.

Il punto in cui la curva di adattamento si interseca con un accesso di termodiffusività è il valore della termodiffusività effettiva quando la resistenza è infinita, il che significa che non c'è effetto oro. Combinando questi due punti, si può rivelare la relazione tra la termodiffusività reale, compreso l'effetto di radiazione, e L al quadrato su D. Facciamo un'estrapolazione lineare al punto in cui L è uguale a zero, il che significa che non c'è alcun effetto di radiazione, e la termodiffusività in quel punto è 1,42 volte 10 rispetto ai sette metri quadrati negativi al secondo.

Questo valore riflette la termodiffusività del campione senza l'effetto della radiazione nell'influenza del rivestimento d'oro. Per la conducibilità termica reale, può essere facilmente valutata da questa equazione se viene data la densità in calore specifico. La tecnica TD è un approccio molto efficace e robusto per misurare la somma delle proprietà fisiche o dei materiali per lo stesso materiale utilizzando due lunghezze diverse.

Infine, possiamo misurare la somma della connettività, una certa diffusività. Anche l'effettività superficiale se si dà la densità e il calore specifico del materiale.