Karakterisering van Thermal Transport in One-dimensionale vaste materialen

Het algemene doel van de volgende video is om de transiente elektrothermische techniek te introduceren. Deze techniek is een effectieve manier om de thermische diffusie van vaste materialen nauwkeurig te meten. Om de meting te beginnen, wordt het monster tussen twee koperelektroden opgehangen.

Zilverpasta wordt aangebracht op het contactgebied van de monsterelektrode om de thermische en elektrische contactweerstanden tot een verwaarloosbaar niveau te reduceren. Het hele monster wordt vervolgens ondergebracht in een vacuümkamer om de warmteoverdracht naar de lucht te verminderen. Tijdens de meting wordt een stapstroom door het monster gevoerd om JUUL-verwarming te induceren.

Het geïnduceerde spanningstijdprofiel zal worden geregistreerd door de oscilloscoop. Een hogere thermo diffusie van het monster zal leiden tot een snellere temperatuurevolutie, wat betekent een kortere tijd om de steady state te bereiken. Daarom kan deze transiente spanningstemperatuurverandering worden gebruikt om de thermo diffusie te bepalen.

Theoretische aanpassing van de genormaliseerde experimentele temperatuurstijging wordt uitgevoerd door verschillende proefwaarden van de thermo diffusie van het monster te gebruiken. De waarde die de beste aanpassing van de experimentele gegevens geeft, wordt genomen als thermo-eigenschap van de monsters. Raadpleeg het manuscript voor de gedetailleerde theoretische achtergrond.

De TD-technieken heeft verschillende voordelen ten opzichte van de technieken die mensen in het verleden hebben gebruikt. Ten eerste verbreedt het het materiaalbereik dat we kunnen meten. Nu kunnen we zowel geleidende als niet-geleidende materialen meten.

Ten tweede verbetert het de omgevingsnauwkeurigheid en de stabiliteit aanzienlijk. Onze afgestudeerde student, Juan Lin, zal de procedure in dit werk laten zien. Haarmonsters verzameld van een 30-jarige gezonde vrouw worden gebruikt om te laten zien hoe de experimenten worden ingesteld en de experimentele gegevens worden verwerkt.

Eerst hang je het monster tussen twee koperelektroden op. Zilverpasta wordt vervolgens aangebracht op het contactgebied van de monsterelektrode om de thermische en elektrische contactweerstanden tot een verwaarloosbaar niveau te verminderen. Vervolgens wordt de microscoop gebruikt om de voorlopige controle van het monster uit te voeren.

We moeten ervoor zorgen dat de zilverpasta het opgehangen monster niet heeft verontreinigd door verder naar beneden de lengte van het haar te sijpelen. Zodra het haar verontreinigd is met zilverpasta, zullen de thermische eigenschappen drastisch veranderen. Als er verontreinigingen worden opgemerkt, moet een nieuw monster worden voorbereid voor het experiment.

Aangezien menselijk haarmonsters niet elektrisch geleidend zijn, wordt een zeer dunne laag goudfolie van ongeveer 40 nanometer buiten het monster gecoat om het elektrisch geleidend te maken. Dit goudeffect op de thermo diffusie zal van het eindresultaat worden afgetrokken. Bij het verwerken van de experimentele gegevens, plaats nu het monster in de vacuümkamer en pomp het naar één tot drie milour, wat resulteert in verwaarloosbare gasgeleidingseffecten.

Een stroompuls wordt vervolgens door het monster gevoerd om elektrische verwarming te introduceren. Het geïnduceerde spanningstijdprofiel zal worden geregistreerd door de oscilloscoop. Ten slotte.

Een rasterelektronenmicroscoop zal worden gebruikt om de lengte en diameter van de monsters te karakteriseren. Theoretische aanpassing van de genormaliseerde experimentele temperatuurstijging wordt uitgevoerd door verschillende proefwaarden van de thermische diffusie van het monster te gebruiken. De waarde die de beste aanpassing van de experimentele gegevens geeft, wordt genomen als de thermische eigenschap van de monsters voor menselijk haar.

Twee monsters worden twee keer met goudfolie bedekt en getest. We hebben vier effectieve thermo diffusie en uit vergelijking 12 in het manuscript. We weten dat het coderen van het monster met goudfolie alleen de weerstand zal veranderen.

Het punt waar de aanpassingscurve een thermo diffusie-toegangswaarde kruist, is de waarde van effectieve thermo diffusie wanneer de weerstand oneindig is, wat betekent dat er geen goudeffect is. Door deze twee punten te combineren, kan de relatie tussen de echte thermo diffusie, inclusief het stralingseffect en L vierkant over D, worden onthuld. We voeren een lineaire extrapolatie uit naar het punt van L gelijk aan nul, wat betekent geen stralingseffect, en de thermo diffusie op dat punt is 1,42 keer 10 tot de negatieve zeven meter vierkant per seconde.

Deze waarde weerspiegelt de thermo diffusie van het monster zonder het effect van straling in de invloed van de goudcoating. Voor echte thermische geleidbaarheid kan deze eenvoudig worden geëvalueerd met deze vergelijking als de dichtheid en de specifieke warmte worden gegeven. De TD-techniek is een zeer effectieve en robuuste benadering voor het meten van de somfysische eigenschappen of materialen nu voor hetzelfde materiaal met behulp van twee verschillende lengtes.

Ten slotte kunnen we de somconnectiviteit meten, enige diffusie. Ook het oppervlakte-effect als de dichtheid en de specifieke warmte van het materiaal worden gegeven.