한 차원 고체 물질의 열 수송의 특성
January 26th, 2014
TET (과도 전열) 기술은 고체 물질의 열전도도를 측정하기 위해 개발 된 효과적인 방법이다.
다음 비디오의 전반적인 목표는 과도 전열 기술을 소개하는 것입니다. 이 기술은 고체 물질의 열확산율을 정확하게 측정하는 효과적인 방법입니다. 측정을 시작하기 위해 샘플은 두 개의 구리 전극 사이에 매달려 있습니다.
은 페이스트는 열 및 전기 접촉 저항을 무시할 수 있는 수준으로 줄이기 위해 샘플 전극 접촉 영역에 적용됩니다. 그런 다음 전체 샘플을 진공 챔버에 보관하여 공기로의 열 전달을 줄입니다. 측정하는 동안 JUUL 가열을 유도하기 위해 시료를 통해 스텝 전류가 공급됩니다.
유도 전압 시간 프로파일은 오실로스코프에 의해 기록됩니다. 시료의 열확산율이 높을수록 온도 변화가 빨라지며, 이는 정상 상태에 도달하는 데 걸리는 시간이 짧아진다는 것을 의미합니다. 따라서 이러한 과도 전압 온도 변화는 열확산율을 결정하는 데 사용할 수 있습니다.
정규화된 실험 온도 상승의 이론적 피팅은 샘플의 열확산율에 대한 다른 시험 값을 사용하여 수행됩니다. 주는 가치, 실험 데이터의 최적 적합성은 샘플의 열 특성으로 간주됩니다. 자세한 이론적 배경은 원고를 확인하시기 바랍니다.
TD 기술은 사람들이 과거에 사용했던 기술에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 첫째, 측정할 수 있는 물질적 범위를 넓힙니다. 이제 전도성 물질과 비전도성 물질을 모두 측정할 수 있습니다.
둘째, 환경 정확도와 안정성을 크게 향상시킵니다. 대학원생인 Juan Lin이 이 작업에서 절차를 보여줄 것입니다. 30세의 건강한 여성으로부터 채취한 사람의 머리털 샘플은 실험을 설정하고 실험 데이터를 처리하는 방법을 보여주는 데 사용됩니다.
먼저 두 개의 구리 전극 사이에 샘플을 매달아 놓습니다. 그런 다음 은 페이스트를 샘플 전극 접촉 영역에 도포하여 열 및 전기 접촉 저항을 무시할 수 있는 수준으로 줄입니다. 다음으로, 현미경을 사용하여 샘플의 예비 검사를 수행합니다.
우리는 은 페이스트가 머리카락 길이 아래로 더 스며들어 현탁 샘플을 오염시키지 않았는지 확인해야 합니다. 모발이 은색 페이스트로 오염되면 열적 특성이 크게 변합니다. 오염이 발견되면 실험을 위해 새로운 샘플을 준비해야 합니다.
사람의 머리 털 샘플은 전기 전도성이 없기 때문에 약 40나노미터의 매우 얇은 금 필름 층이 샘플 외부에 코팅되어 전기 전도성을 만듭니다. 열확산율에 대한 이 금 효과는 최종 결과에서 차감됩니다. 실험 데이터를 처리할 때 이제 샘플을 진공 챔버에 넣고 1-3milour로 펌핑하여 가스 전도 효과를 무시할 수 있습니다.
그런 다음 단계 DC 전류가 샘플을 통해 공급되어 전기 가열을 도입합니다. 유도 전압 시간 프로파일은 오실로스코프에 의해 기록됩니다. 마침내.
주사 전자 현미경은 샘플의 길이와 직경을 특성화하는 데 사용됩니다. 정규화된 실험 온도 상승의 이론적 피팅은 샘플의 열확산율에 대한 다른 시험 값을 사용하여 수행됩니다. 주는 가치는, 실험 자료의 제일 적합 인간적인 머리 모발을 위한 표본의 열 재산으로 취해집니다.
두 개의 샘플은 각각 두 번 테스트에서 두 번 금 필름으로 코팅됩니다. 우리는 4개의 효과적인 열확산율을 가지고 있으며 원고의 방정식 12에서 유래합니다. 우리는 샘플을 금 필름으로 코딩하면 저항만 변경된다는 것을 알고 있습니다.
피팅 곡선이 열확산율 접근과 교차하는 지점은 저항이 무한할 때 효과적인 열확산율의 값이며, 이는 금 효과가 없음을 의미합니다. 이 두 점을 결합하면 방사선 효과를 포함한 실제 열확산율과 D에 대한 L 제곱 사이의 관계를 밝힐 수 있습니다. 우리는 L이 0과 같은 지점까지 선형 외삽을 수행하는데, 이는 방사선 효과가 없음을 의미하며, 그 지점에서의 열확산율은 초당 음의 7미터 제곱에 1.42 곱하기 10입니다.
이 값은 금 코팅의 영향으로 방사선의 영향이 없는 샘플의 열확산율을 반영합니다. 실제 열전도율의 경우 비열의 밀도가 주어지면 이 방정식으로 쉽게 평가할 수 있습니다. TD 기술은 두 가지 다른 길이를 사용하여 동일한 재료에 대한 물리적 특성 또는 재료의 합계를 측정하는 매우 효과적이고 강력한 접근 방식입니다.
마지막으로, 우리는 합계 연결성, 약간의 확산성을 측정할 수 있습니다. 또한 재료의 밀도와 비열이 주어지는 경우 표면 유효성.
개요
일시적 전기-열(TET) 기술은 고체 재료의 열 확산도를 정확하게 측정하기 위한 혁신적인 방법입니다. 이 기술은 전도성 및 비전도성 재료에 대한 측정 능력을 향상시킵니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 재료의 열적 특성
- 재료 특성화
- 전기-열 기술
배경
- TET 기술은 유도된 가열을 통해 열 확산도를 측정합니다.
- 샘플은 은 페이스트로 준비되고 진공 챔버에 장착됩니다.
- 비전도성 샘플에는 전기 전도성을 향상시키기 위해 금 코팅이 적용됩니다.
- 이 방법은 환경적 불정확성을 줄이고 안정성을 향상시킵니다.
연구 목적
- 열 확산도를 측정하기 위한 TET 기술을 시연합니다.
- 샘플 준비가 측정 정확도에 미치는 영향을 평가합니다.
- 전도성 및 비전도성 재료를 분석하는 방법을 수립합니다.
사용된 방법
- 구리 전극 사이에 샘플을 매달기.
- 접촉 저항을 최소화하기 위해 은 페이스트 도포.
- 공기로의 열 전달을 줄이기 위해 진공 챔버 사용.
- 오실로스코프를 사용하여 전압 시간 프로파일 기록.
주요 결과
- 인간 머리카락 샘플에 대한 효과적인 열 확산도 값을 얻었습니다.
- 이 방법은 열 특성 측정에서 견고성과 정확성을 입증했습니다.
- 금 코팅 효과를 정량화하고 결과에 반영했습니다.
- 선형 외삽법은 복사 효과 없는 열 확산도를 밝혀냈습니다.
결론
- TET 기술은 다양한 재료의 열 특성을 측정하는 데 효과적입니다.
- 샘플 준비는 측정 결과에 중요한 영향을 미칩니다.
- 이 방법은 이전 기술보다 더 넓은 범위의 재료에 적용할 수 있습니다.
