Name: Charakterystyka transportu cieplnego w jednowymiarowych materiałach stałych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-01-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 20 s
Description: Poznaj technikę TET do pomiaru dyfuzyjności cieplnej materiałów stałych. Metoda obejmuje zawieszenie próbki między elektrodami miedzianymi, zastosowanie pasty srebrnej i próżnię. Umożliwia dokładne badanie właściwości termicznych materiałów przewodzących i nieprzewodzących.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Podziękowania za wsparcie tej pracy ze strony Biura Badań Marynarki Wojennej (N000141210603) i Biura Badań Armii (W911NF1010381). Uznaje się również częściowe wsparcie tej pracy ze strony Narodowej Fundacji Nauki (CBET-0931290, CMMI-0926704 i CBET-0932573).

1. Procedura eksperymentalna
<ol>
	<li>Pobrać próbkę. W niniejszej pracy próbki ludzkich włosów z głowy pobrano od zdrowej 30-letniej Azjatki.</li>
	<li>Zawiesić próbkę pomiędzy dwiema miedzianymi elektrodami, jak pokazano na Rysunku 1A. Nałożyć pastę srebrową w miejscu styku próbki z elektrodą, aby zredukować rezystancję cieplną i elektryczną kontaktu do poziomu pomijalnego.</li>
	<li>Użyć mikroskopu do wstępnej kontroli próbki i upewnić się, że pasta srebrowa nie zanieczyści zawieszonej próbki.</li>
	<li>Ponieważ ludzkie włosy z głowy nie przewodzą prądu, pokryć zewnętrzną stronę próbki bardzo cienką warstwą złota (~40 nm), aby uczynić ją przewodzącą elektrycznie.</li>
	<li>Umieścić próbkę w komorze próżniowej i odpompować do poziomu 1-3 mTorr.</li>
	<li>Przepuścić przez próbkę skokowy prąd stały, aby wywołać ogrzewanie elektryczne; profil zależności napięcia od czasu (V-t) należy rejestrować za pomocą oscyloskopu.</li>
	<li>Wyjąć próbkę z komory, pokryć ją kolejną cienką warstwą złota (~40 nm), a następnie powtórzyć kroki 1.5 i 1.6.</li>
	<li>Przygotować nową próbkę o innej długości i powtórzyć kroki 1.2-1.7.</li>
	<li>Użyć skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) w celu określenia długości i średnicy próbek (długich oraz krótkich).</li>
</ol>
2. Przetwarzanie danych
Najpierw należy znormalizować eksperymentalny wzrost temperatury, a następnie przeprowadzić dopasowanie teoretyczne, stosując różne wartości próbne dyfuzyjności cieplnej próbki. Procedura ta została szczegółowo omówiona w pracy Guo1. Następnie należy odjąć wpływ strat radiacyjnych i przewodzenia pasożytniczego od dyfuzyjności cieplnej, a następnie obliczyć przewodność cieplną. Szczegóły podano poniżej.
<ol>
	<li>Wyznaczenie efektywnej dyfuzyjności cieplnej 
	Schemat układu eksperymentalnego TET przedstawiono na Rysunku 1A. W pomiarze przez próbkę przepuszczany jest prąd skokowy w celu wywołania ogrzewania dżulowskiego. Za pomocą oscyloskopu rejestruje się profil zależności napięcia od czasu (V-t), który przedstawiono na Rysunku 1B. Szybkość wzrostu temperatury zależy od dwóch konkurujących procesów: ogrzewania dżulowskiego oraz przewodzenia ciepła z próbki do elektrod. Wyższa dyfuzyjność cieplna próbki prowadzi do szybszej ewolucji temperatury, co oznacza krótszy czas osiągnięcia stanu stacjonarnego. Zatem przemiany napięcia/temperatury w stanie przejściowym mogą być wykorzystane do wyznaczenia dyfuzyjności cieplnej. Przy wyznaczaniu dyfuzyjności cieplnej próbki rzeczywisty wzrost temperatury nie jest konieczny. W rzeczywistości wykorzystuje się jedynie znormalizowany wzrost temperatury oparty na wzroście napięcia. Procesy wyznaczania dyfuzyjności cieplnej i przewodności cieplnej przedstawiono poniżej.
	<ol>
		<li>Uproszczenie wymiany ciepła do jednowymiarowej: Przyjmuje się wymianę ciepła w próbce w jednym wymiarze wzdłuż kierunku osiowego. Uwaga: Długość drutu musi być znacznie większa niż jego średnica. Więcej szczegółów można znaleźć w pracy Guo1.
		<ol>
			<li>Wyznaczenie znormalizowanego wzrostu temperatury (T*, znanego również jako średnia przestrzenna temperatury w całej próbce) dla jednowymiarowego problemu wymiany ciepła przy użyciu następującego równania: 
			<img alt="Równanie dyfuzji cieplnej, wzór szeregowy, obrazujący przewodzenie ciepła, schemat matematyczny." fo:content-width="1.8in" height="46" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002.gif" width="260" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="1"> (1) 
			α oraz L to odpowiednio dyfuzyjność cieplna i długość próbki.</li>
			<li>Wyznaczenie znormalizowanego wzrostu temperatury z ewolucji napięcia (Vwire) zarejestrowanej przez oscyloskop oraz przeprowadzenie dopasowania danych w celu wyznaczenia dyfuzyjności cieplnej. Napięcie na drucie jest powiązane z jego temperaturą w następujący sposób: 
			<img alt="Równanie napięcia dla drutu; zawiera zmienne I, R, q, k; stosowane w badaniach przewodności cieplnej." fo:content-width="1.3in" height="47" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0000.gif" width="160" data-altupdatedat="1787630408000"> (2) 
			R0 to oporność próbki przed ogrzewaniem, I to prąd przepływający przez próbkę, a k to przewodność cieplna. q0 jest mocą ogrzewania elektrycznego na jednostkę objętości. Jasne jest, że zmierzona zmiana napięcia jest nierozerwalnie związana ze zmianą temperatury próbki. Znormalizowany wzrost temperatury T*exp na podstawie danych eksperymentalnych można obliczyć jako T*exp = (Vwire - V0) / (V1 - V0), gdzie V0 i V1 to napięcia początkowe i końcowe na próbce (jak zilustrowano na Rysunku 1B). Po uzyskaniu T*exp należy użyć różnych wartości próbnych α, aby obliczyć teoretyczne T* stosując Równanie 1 i dopasować je do wyników eksperymentalnych (T*exp). Do programowania wykorzystuje się środowisko MATLAB w celu porównania wartości eksperymentalnych i teoretycznych przy zastosowaniu metody najmniejszych kwadratów, a wartość zapewniającą najlepsze dopasowanie do T*exp przyjmuje się jako dyfuzyjność cieplną próbki.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Odjęcie efektu strat radiacyjnych i przewodzenia gazowego 
	Podczas charakterystyki cieplnej TET efekt strat radiacyjnych może być znaczący, jeśli próbka ma bardzo duży stosunek wymiarów (L/D, D: średnica próbki), szczególnie w przypadku próbek o niskiej przewodności cieplnej. Ponadto, jeśli ciśnienie w komorze próżniowej nie jest bardzo niskie, wymiana ciepła z powietrzem będzie w pewnym stopniu wpływać na pomiar. Szybkość wymiany ciepła przez promieniowanie z powierzchni próbki można wyrazić jako: 
	<img alt="Radiacyjna wymiana ciepła; równanie; wzór bilansu energii; koncepcja fizyki cieplnej." fo:content-width="3.1in" height="29" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0001.gif" width="390" data-altupdatedat="1787630408000">, (3) 
	gdzie ε jest efektywną emisyjnością próbki, As powierzchnią, T temperaturą powierzchni, T0 temperaturą otoczenia (komory próżniowej), a θ = T-T0. W większości przypadków θ &lt;&lt; T0, wtedy: 
	<img alt="Równowaga statyczna, wzór radiacyjnej wymiany ciepła, Q_rad ≈ 4εσπDLT₀³θ, równanie matematyczne." fo:content-width="1.05in" height="23" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0002.gif" width="138" data-altupdatedat="1787630408000"> (4) 
	Poprzez przekształcenie promieniowania powierzchniowego i przewodzenia gazowego w objętościowe źródło chłodzenia, równanie rządzące wymianą ciepła dla próbki przyjmuje postać: 
	<img alt="Równanie przewodzenia ciepła, równanie różniczkowe cząstkowe, analiza cieplna, wzór matematyczny." fo:content-width="2.25in" height="49" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0003.gif" width="345" data-altupdatedat="1787630408000">, (5) 
	gdzie h jest współczynnikiem przewodzenia gazowego. W naszym modelu fizycznym, ponieważ elektrody są znacznie większe od próbki i charakteryzują się doskonałym przewodnictwem cieplnym, przyjmuje się, że temperatura próbki w punkcie styku jest równa temperaturze pokojowej. Ponieważ θ (x, t) = T (x, t)-T0, warunek brzegowy wynosi θ (0, t) = θ (L, t) = θ (x, 0) = 0. 
	Rozwiązaniem Równania 5 jest: 
	<img alt="Równanie przewodzenia ciepła wzór T(x,t), analiza cieplna, schemat wyprowadzenia matematycznego." fo:content-width="3.5in" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0004.gif" width="489" data-altupdatedat="1787630408000"> (6) 
	Tutaj f definiuje się jako -(16εδT03 / D+4h / D)L2 / π2k, co jest wartością bezwymiarową. Jest to rodzaj liczby Biot, której wartość wskazuje ilość ciepła utraconego z boków próbki. Całkując to równanie wzdłuż kierunku x, można otrzymać średnią temperaturę: 
	<img alt="Równanie wymiany ciepła, Σ(1-(-1)^m)/m^2, rozwiązanie szeregowe, analiza cieplna." fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0005.gif" width="408" data-altupdatedat="1787630408000"> (7) 
	Zatem znormalizowana średnia temperatura wynosi: 
	<img alt="Równanie dyfuzji cieplnej, T*(t), wzór matematyczny, sumowanie, analiza szeregu nieskończonego." fo:content-width="4.2in" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image004_0005.gif" width="510px" data-altupdatedat="1787630408000">(8) 
	Po dokładnych badaniach numerycznych i matematycznych, przy αeff =α (1-f ), T* można przybliżyć jako 
	<img alt="Równanie wymiany ciepła; wzór sumowania szeregu; analiza matematyczna; modelowanie procesu cieplnego." fo:content-width="2.2in" height="48" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image008.gif" width="288" data-altupdatedat="1787630408000"> (9) 
	Przeprowadzono obliczenia numeryczne w celu zbadania dokładności powyższego przybliżenia. Należy zauważyć, że gdy f jest mniejsze od 0, maksymalna różnica bezwzględna w całym stanie przejściowym jest mniejsza niż 0,014 (pokazano na Rysunku 2). Ostatecznie: 
	<img alt="Równanie przewodzenia cieplnego, wzór α_eff, badania fizyczne, analiza wymiany ciepła." fo:content-width="1.7in" height="50" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image010.gif" width="218" data-altupdatedat="1787630408000"> (10) 
	Ponieważ eksperyment jest prowadzony w komorze próżniowej przy bardzo niskim ciśnieniu (1-3 mTorr), efekt przewodzenia gazowego (h) jest pomijalny. Zatem Równanie 10 można uprościć do: 
	<img alt="Równanie dyfuzji cieplnej, α_eff=α+(1/ρc_p)(16εσT_0^3/D)(L²/π²); wzór na wymianę ciepła." fo:content-width="1.4in" height="49" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image012.gif" width="173" data-altupdatedat="1787630408000"> (11) 
	Równanie to pokazuje, że zmierzona dyfuzyjność cieplna przy użyciu techniki TET ma liniową zależność od efektu strat radiacyjnych (4εσT03). Należy wykorzystać te podstawy teoretyczne do odjęcia efektu strat radiacyjnych i przewodzenia gazowego.</li>
	<li>Wyznaczenie rzeczywistej dyfuzyjności i przewodności cieplnej 
	Wyznaczona dyfuzyjność cieplna (α) w Równaniu 11 nadal uwzględnia efekt przewodzenia pasożytniczego, jeśli testowana próbka jest pokryta cienką warstwą złota. Efekt transportu cieplnego wywołany warstwą powłoki można odjąć, stosując prawo Wiedemanna-Franza z pomijalną niepewnością. Rzeczywista dyfuzyjność cieplna (α) próbki jest wyznaczana jako1: 
	<img alt="Równanie przewodności cieplnej, αreal=α−LLorenzTL/RA(ρcp), stosowane w analizie termodynamicznej." fo:content-width="1.1in" height="47" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0006.gif" width="134" data-altupdatedat="1787630408000">, (12) 
	ρcp to objętościowa ciepło właściwe, którą można uzyskać z kalibracji, bezkontaktowej techniki fototermicznej lub poprzez oddzielny pomiar gęstości i ciepła właściwego. LLorenz, T oraz A to odpowiednio liczba Lorenza, temperatura próbki i powierzchnia przekroju. 
	Ponieważ <img alt="Równanie przewodności cieplnej, obliczanie α_eff, wzór." fo:content-width="2.4in" height="46" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image004_0006.gif" width="343" data-altupdatedat="1787630408000">, oczywiste jest, że αeff ma liniową zależność od 1/R, zatem w eksperymencie dwukrotne pokrycie jednej próbki warstwą złota (co spowoduje zmianę 1/R) i dwukrotne testowanie pozwala wyeliminować efekt przewodzenia pasożytniczego poprzez dopasowanie krzywej. Rzeczywistą przewodność cieplną k można łatwo ocenić, korzystając ze wzoru k =ρcpα.</li>
</ol>

<ol><li>Guo, J. Q., Wang, X. W., Wang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+characterization+of+microscale+conductive+and+nonconductive+wires+using+transient+electrothermal+technique%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Thermal characterization of microscale conductive and nonconductive wires using transient electrothermal technique.</a> J. Appl. Phys. 101, (2007).</li>
<li>Lu, L., Yi, W., Zhang, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3+omega+method+for+specific+heat+and+thermal+conductivity+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">3 omega method for specific heat and thermal conductivity measurements.</a> Rev. Sci. Instrum. 72, 2996-3003 (2001).</li>
<li>Choi, T. Y., Poulikakos, D., Tharian, J., Sennhauser, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+the+thermal+conductivity+of+individual+carbon+nanotubes+by+the+four-point+three-omega+method%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Measurement of the thermal conductivity of individual carbon nanotubes by the four-point three-omega method.</a> Nano Lett. 6, 1589-1593 (2006).</li>
<li>Hou, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+characterization+of+single-wall+carbon+nanotube+bundles+using+the+self-heating+3-omega+technique%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Thermal characterization of single-wall carbon nanotube bundles using the self-heating 3-omega technique.</a> J. Appl. Phys. 100, (2006).</li>
<li>Kim, P., Shi, L., Majumdar, A., McEuen, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+transport+measurements+of+individual+multiwalled+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Thermal transport measurements of individual multiwalled nanotubes.</a> Phys. Rev. Lett. 87, (2001).</li>
<li>Kim, P., Shi, L., Majumdar, A., McEuen, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mesoscopic+thermal+transport+and+energy+dissipation+in+carbon+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Physica+B+Condens.+Matter%22%5BJournal%5D)">Mesoscopic thermal transport and energy dissipation in carbon nanotubes.</a> Physica B Condens. Matter. 323, 67-70 (2002).</li>
<li>Shi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+thermal+and+thermoelectric+properties+of+one-dimensional+nanostructures+using+a+microfabricated+device%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Heat+Transfer%22%5BJournal%5D)">Measuring thermal and thermoelectric properties of one-dimensional nanostructures using a microfabricated device.</a> J. Heat Transfer. 125, 881-888 (2003).</li>
<li>Li, D. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+conductivity+of+individual+silicon+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Thermal conductivity of individual silicon nanowires.</a> Appl. Phys. Lett. 83, 2934-2936 (2003).</li>
<li>Shi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+conductivities+of+individual+tin+dioxide+nanobelts%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Thermal conductivities of individual tin dioxide nanobelts.</a> Appl. Phys. Lett. 84, 2638-2640 (2004).</li>
<li>Feng, X. H., Wang, X. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermophysical+properties+of+free-standing+micrometer-thick+Poly+%283-hexylthiophene%29+films%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Thermophysical properties of free-standing micrometer-thick Poly (3-hexylthiophene) films.</a> Thin Solid Films. 519, 5700-5705 (2011).</li>
<li>Feng, X., Wang, X., Chen, X., Yue, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermo-physical+properties+of+thin+films+composed+of+anatase+TiO2+nanofibers%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Mater%22%5BJournal%5D)">Thermo-physical properties of thin films composed of anatase TiO2 nanofibers.</a> Acta Mater. 59, 1934-1944 (2011).</li>
<li>Guo, J. Q., Wang, X. W., Zhang, L. J., Wang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transient+thermal+characterization+of+micro%2Fsubmicroscale+polyacrylonitrile+wires%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+A+Mater.+Sci.+Process%22%5BJournal%5D)">Transient thermal characterization of micro/submicroscale polyacrylonitrile wires.</a> Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 89, 153-156 (2007).</li>
<li>Hu, H. P., Wang, X. W., Xu, X. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generalized+theory+of+the+photoacoustic+effect+in+a+multilayer+material%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Generalized theory of the photoacoustic effect in a multilayer material.</a> J. Appl. Phys. 86, 3953-3958 (1999).</li>
<li>Wang, X. W., Hu, H. P., Xu, X. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photo-acoustic+measurement+of+thermal+conductivity+of+thin+films+and+bulk+materials%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Heat.+Transfer%22%5BJournal%5D)">Photo-acoustic measurement of thermal conductivity of thin films and bulk materials.</a> J. Heat. Transfer. 123, 138-144 (2001).</li>
<li>Wang, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+zirconium%28IV%29+propoxide+concentration+on+the+thermophysical+properties+of+hybrid+organic-inorganic+films%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Effect of zirconium(IV) propoxide concentration on the thermophysical properties of hybrid organic-inorganic films.</a> J. Appl. Phys. 104, (2008).</li>
</ol>

Nie ma nic do ujawnienia.

W procedurze eksperymentu trzy kroki [krok 2), 3) i 5)] są bardzo istotne dla poprawnego scharakteryzowania właściwości termicznych. W krokach 2) i 3) należy zwrócić szczególną uwagę na nanoszenie pasty srebrnej wyłącznie w miejscu kontaktu próbki z elektrodą. Łatwo jest przypadkowo skażyć zawieszoną próbkę pastą srebrną, co skutkuje wzrostem właściwości termicznych. Dlatego w kroku 3) należy dokładnie przebadać próbkę pod mikroskopem; jeśli stwierdzi się zanieczyszczenie – czyli gdy pasta srebrna została naniesiona lub rozprzestrzeniła się na zawieszoną próbkę – należy przygotować nową próbkę do eksperymentu.
Gdy Równanie 10 jest upraszczane do Równania 11, zakłada się, że eksperyment przeprowadzany jest w komorze próżniowej przy bardzo niskim ciśnieniu (1–3 mTorr), tak że wpływ przewodnictwa gazowego jest pomijalny. Po przeprowadzeniu serii testów przy różnych ciśnieniach potwierdzono, że w Równaniu 10 współczynnik przewodnictwa gazowego h jest proporcjonalny do ciśnienia p zgodnie z zależnością h=γp. Współczynnik γ wiąże się z parametrem zwanym współczynnikiem termicznego dopasowania, który odzwierciedla współczynnik sprzęgania/obymu energii, gdy cząsteczki gazu uderzają w powierzchnię materiału. Wartość γ można obliczyć ze wzoru ξπ2DρcP / (4L2), gdzie ξ to nachylenie krzywej dyfuzyjności cieplnej w funkcji ciśnienia. Wartość γ zmienia się w zależności od próbki. Ten czynnik przewodnictwa gazowego może być silnie wpływany przez strukturę powierzchni materiału oraz konfigurację przestrzenną w komorze podczas charakterystyki TET. W kroku 5) przeprowadzenie eksperymentu przy bardzo niskim ciśnieniu (1–3 mTorr) zapewni, że skomplikowany efekt przewodnictwa gazowego będzie pomijalny.
Emisyjność powierzchniową (ε) próbek zmierzoną tą techniką można również obliczyć, posługując się daną wartością objętościowej pojemności cieplnej (ρcp), którą można uzyskać metodą kalibracji, bezkontaktową techniką fototermiczną13–15 albo poprzez oddzielne wyznaczenie gęstości i pojemności cieplnej. Po odjęciu wpływu przewodnictwa pobocznego, dyfuzyjność cieplna (αreal+rad) pokazana na rysunek 6 uwzględnia jedynie straty promieniowe, <img alt="Równanie przewodnictwa cieplnego z przenoszeniem promieniowania, wzór w formie diagramu matematycznego." fo:content-width="2in" height="60" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0011.gif" width="342" data-altupdatedat="1787630408000">. Łatwo zauważyć, że: 
<img alt="Wzór na sprawność termodynamiczną; diagram; analiza edukacyjna; metoda obliczania entropii." fo:content-width="1.7in" height="59" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image004_0010.gif" width="244" data-altupdatedat="1787630408000"> (13) 
Tutaj T0 oznacza temperaturę pokojową, L – średnicę badanych próbek, a D – średnicę próbki.
Istnieje kilka ograniczeń techniki TET. Po pierwsze, charakterystyczny czas ∆tc transportu cieplnego w próbce, który wynosi 0,2026L2/α1, powinien być znacznie większy niż czas narastania (około 2 µs) źródła prądu. W przeciwnym razie dokładność ewolucji napięcia zostanie znacząco zaburzona. Oznacza to, że długość próbki L nie powinna być zbyt mała, a współczynnik dyfuzyjności cieplnej α nie powinien być zbyt duży. Po drugie, w trakcie eksperymentu temperatura próbki wzrośnie o około 20–30°. W tym zakresie opór próbki powinien mieć liniową zależność od temperatury. Wynika to z faktu, że w części teoretycznej wiadomo, iż mierzona zmiana napięcia jest z natury powiązana ze zmianą temperatury próbki. Jeśli opór próbki nie będzie miał liniowej zależności od temperatury, ewolucja napięcia nie będzie mogła reprezentować ewolucji temperatury. Po trzecie, napięcie na próbce powinno mieć liniową zależność od prądu stałego doprowadzanego podczas eksperymentu. Oznacza to, że przy ustalonej temperaturze opór nie będzie się zmieniał wraz ze zmianą prądu stałego. Wiadomo, że półprzewodniki nie wykazują tej własności.
Podsumowując, technika TET jest bardzo skuteczną i niezawodną metodą pomiaru właściwości cieplnych różnych rodzajów materiałów. W przypadku tego samego materiału wystarczy przetestować dwa próbki o różnej długości, każdą po dwa razy, aby scharakteryzować wszystkie istotne właściwości cieplne materiału, takie jak dyfuzyjność cieplna, przewodność cieplna oraz emisyjność powierzchni (jeśli podano ρcp).

Technika TET1 to skuteczne podejście opracowane do pomiaru dyfuzyjności cieplnej materiałów stałych, w tym przewodzących, półprzewodnikowych lub nieprzewodzących struktur jednowymiarowych. W przeszłości opracowano metodę jednoprzewodową3 Ω 2-4 i metodęmikrofabrykowanego urządzenia 5-9 w celu pomiaru właściwości termicznych jednowymiarowych struktur w mikro/nanoskali. W celu poszerzenia zakresu pomiarowego materiałów (przewodzących i nieprzewodzących) oraz poprawy dokładności i stabilności, opracowano technikę transjentów elektrotermicznych (TET) do charakteryzowania właściwości termofizycznych drutów w skali mikro/nano. Technika ta została z powodzeniem zastosowana do charakterystyki termicznej wolnostojących folii poliakrylofenowych (3-heksyliofenowych) o grubości mikrometra10, cienkich warstw złożonych z nanowłókien anatazu TiO2 11, jednościennych nanorurek węglowych1, drutów poliakrylonitrylowych w skali mikro i submikro12 oraz włókien białkowych. Po wyeliminowaniu efektu przewodzenia pasożytniczego (jeśli próbka jest pokryta warstwą złota, aby przewodziła elektronicznie) i strat promieniowania, można uzyskać rzeczywistą dyfuzyjność cieplną. Następnie rzeczywistą przewodność cieplną można obliczyć przy podanej wartości objętościowego ciepła właściwego (ρcp), którą można uzyskać za pomocą kalibracji, bezkontaktowej techniki fototermicznej lub oddzielnego pomiaru gęstości i ciepła właściwego.

<table><tbody><tr><td>Cyfrowy oscyloskop luminoforowy</td><td>Tektronix</td><td>DPO 3052</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Napylarka do napylania</td><td>Denton Vacuum</td><td>DESK V</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Źródło prądu AC i DC</td><td>Keithley</td><td>Model 6221</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Mikroskop laboratoryjny</td><td>Olympus</td><td>BX41</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Dwustopniowa rotacyjna łopatkowa pompa próżniowa</td><td>Varian</td><td>DS102</td><td>&nbsp;</td></tr><tr><td>Komora próżniowa</td><td>Huntington Mechanical Laboratories</td><td>Produkt dostosowany</td><td>Ciśnienie w komorze powinno wynosić nawet 1-3 mTorr podczas pracy z pompą próżniową</td></tr><tr><td>Płyn ze srebrem koloidalnym</td><td>Ted Pella</td><td>16031</td><td>&nbsp;</td></tr></tbody></table>

charakterystyka transportu cieplnego w jednowymiarowych materiałach stałych

Characterization of Thermal Transport in One-dimensional Solid Materials

Technika TET (transient electro-thermal) jest skutecznym podejściem opracowanym do pomiaru dyfuzyjności cieplnej materiałów stałych, w tym przewodzących, półprzewodnikowych lub nieprzewodzących jednowymiarowych struktur. Technika ta poszerza zakres pomiarowy materiałów (przewodzących i nieprzewodzących) oraz poprawia dokładność i stabilność. Jeśli próbka (zwłaszcza biomateriały, takie jak włosy na głowie człowieka, jedwab pajęczy i jedwabnik jedwabnika) nie przewodzi prądu, zostanie pokryta warstwą złota, aby przewodziła elektronicznie. Wpływ przewodzenia pasożytniczego i strat promieniowania na dyfuzyjność cieplną można odjąć podczas przetwarzania danych. Następnie rzeczywistą przewodność cieplną można obliczyć za pomocą podanej wartości objętościowego ciepła właściwego (ρcp), którą można uzyskać za pomocą kalibracji, bezkontaktowej techniki fototermicznej lub oddzielnego pomiaru gęstości i ciepła właściwego. W tej pracy próbki włosów na głowie człowieka są wykorzystywane do pokazania, jak skonfigurować eksperyment, przetworzyć dane eksperymentalne i odjąć efekt pasożytniczego przewodzenia i strat promieniowania.

Dopasowanie danych eksperymentalnych dla próbki 1 ludzkiego włosa z głowy (długość 0.788 mm, pokryta warstwą złota tylko raz) przedstawiono na Rysunku 3. Jej dyfuzyjność cieplna została określona na 1.67 x 10-7 m2/sec, co uwzględnia efekt strat radiacyjnych i przewodzenia pasożytniczego. Rysunek 4 przedstawia typowy obraz SEM ludzkiego włosa z głowy. Próbki krótka i długa zostały pokryte warstwą złota odpowiednio dwukrotnie i przetestowane dwukrotnie; na podstawie Równania 12 efekt przewodzenia pasożytniczego można łatwo odjąć poprzez dopasowanie krzywej, jak pokazano na Rysunku 5. Punkt, w którym krzywa dopasowania przecina oś αeff, jest wartością αeff przy nieskończonym oporze, co oznacza, że efekt przewodzenia pasożytniczego w Równaniu 12 wynosi 0. Zmierzono dwie próbki ludzkich włosów z głowy o różnych długościach, aby uzyskać dwa punkty przecięcia. Szczegóły dotyczące warunków eksperymentalnych i wyników pomiarów podsumowano w Tabeli 1. Po połączeniu tych dwóch punktów można ujawnić zależność między αeff a L2/D. Na podstawie zmierzonych par ( α1, L12 / D1 ) oraz ( α2, L22 / D2 ) wykonano ekstrapolację liniową (jak pokazano na Rysunku 6) do punktu L=0 (co oznacza brak efektu strat radiacyjnych), a dyfuzyjność cieplna w tym punkcie wynosi 1.42 x 10-7 m2/sec [=α1 - (α1-α2 ) * L12 / D1 / (L12 / D1-L22 / D2) ]. Wartość ta odzwierciedla dyfuzyjność cieplną próbki bez wpływu strat radiacyjnych i przewodzenia pasożytniczego.
W przypadku ludzkich włosów z głowy gęstość określa się poprzez ważenie kilku pasm włosów i pomiar ich objętości; wynosi ona 1 100 kg/m3. Ciepło właściwe mierzy się za pomocą DSC (różnicowej kalorymetrii skanującej) i wynosi ono 1,602 kJ/kg K. Rzeczywista przewodność cieplna wynosi zatem 0,25 W/m K. Szczegóły parametrów eksperymentalnych i wyniki dla próbek 1 i 2 ludzkich włosów z głowy przedstawiono w Tabeli 1.
<img alt="Schemat stanu równowagi statycznej z zależnością napięcie-prąd; układ komory próżniowej do analizy stanu przejściowego." fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/51144/51144fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51144/51144fig1.jpg" width="500px" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1. A) schemat ustawienia eksperymentu TET oraz B) typowy profil V–t. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51144/51144fig1highres.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększony obraz</a>.
<img alt="Wykres maksymalnej różnicy bezwzględnej w funkcji f; wynik analizy danych." fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/51144/51144fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51144/51144fig2.jpg" width="500px" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 2"> 
Rycina 2. Różnica między T* a jego przybliżeniem przy użyciu równania 9. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51144/51144fig2highres.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększony obraz</a>.
<img alt="Wykres znormalizowanego wzrostu temperatury w funkcji czasu; porównanie danych eksperymentalnych i teoretycznych." fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/51144/51144fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51144/51144fig3.jpg" width="500px" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3. Porównanie danych eksperymentalnych i wyników dopasowania teoretycznego dla znormalizowanego wzrostu temperatury w funkcji czasu (próbka 1 ludzkich włosów z głowy). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51144/51144fig3highres.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększony obraz</a>.
<img alt="Obraz z scanning electron microscope powierzchni włókna, pokazujący pomiar jednorodnej grubości warstwy." fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/51144/51144fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51144/51144fig4.jpg" width="500px" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4. Typowy obraz SEM ludzkiego włosa z głowy. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51144/51144fig4highres.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększony obraz</a>.
<img alt="Wykres dyfuzyjności cieplnej; próbki ludzkich włosów; krótkie vs. długie; nachylenie; wzór: α=1.62×10⁻⁷ i 1.48×10⁻⁷." fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/51144/51144fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51144/51144fig5.jpg" width="500px" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 5"> 
Rycina 5. Wyniki dopasowania dla zmiany dyfuzyjności cieplnej w funkcji 1/R dla próbki 1 i 2 ludzkich włosów z głowy. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51144/51144fig5highres.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększony obraz</a>.
<img alt="Wykres dyfuzyjności cieplnej; równanie α=1,42×10^-7m²/s; wyniki analizy włosów ludzkich." fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/51144/51144fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51144/51144fig6.jpg" width="600px" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 6"> 
Rysunek 6. Wynik dopasowania dla rzeczywistej dyfuzyjności cieplnej próbek włosów z ludzkiej głowy. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51144/51144fig6highres.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększony obraz</a>.
<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="473">
	<colgroup>
		<col>
		<col>
		<col>
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:249px;">Próbki ludzkich włosów z głowy</td>
			<td style="width:111px;">Próbka 1 
			(krótkie)</td>
			<td style="width:115px;">Próbka 2 
			(długie)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Długość (mm)</td>
			<td>0.788</td>
			<td style="width:115px;">1.468</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Średnica (mm)</td>
			<td>74.0</td>
			<td style="width:115px;">77.8</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">αreal+radiation (x 10-7 m2/sec)</td>
			<td>1.48</td>
			<td style="width:115px;">1.62</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">αreal (x 10-7 m2/sec)</td>
			<td colspan="2">1.42</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">ρcp (x 106 J/m3 K)</td>
			<td colspan="2">1.76</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Rzeczywista przewodność cieplna (W/m K)</td>
			<td colspan="2">0.25</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 1: Szczegóły parametrów eksperymentalnych i wyniki dla ludzkich włosów z głowy.

Technika TET (transient electro-thermal) jest skutecznym podejściem opracowanym do pomiaru dyfuzyjności cieplnej materiałów stałych.

Charakterystyka transportu cieplnego w jednowymiarowych materiałach stałych

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials, including ...

Ogólnym celem poniższego filmu jest przedstawienie przejściowej techniki elektrotermicznej. Metoda ta stanowi skuteczny sposób dokładnego pomiaru dyfuzyjności cieplnej materiałów stałych. Aby rozpocząć pomiar, próbkę zawiesza się pomiędzy dwiema miedzianymi elektrodami.Pastę srebrową nakłada się na obszar kontaktu elektrody z próbką, aby zredukować termiczną i elektryczną rezystancję stykową do pomijalnego poziomu. Następnie całą próbkę umieszcza się w komorze próżniowej, aby ograniczyć przekazywanie ciepła do powietrza. Podczas pomiaru przez próbkę przepuszczany jest prąd skokowy w celu wywołania grzania Joule'a.Profil czasowy indukowanego napięcia zostanie zarejestrowany przez oscyloskop. Wyższa dyfuzyjność cieplna próbki spowoduje szybszą ewolucję temperatury, co oznacza krótszy czas osiągnięcia stanu stacjonarnego. W związku z tym ta przejściowa zmiana temperatury napięcia może zostać wykorzystana do wyznaczenia dyfuzyjności cieplnej.Teoretyczne dopasowanie znormalizowanego eksperymentalnego wzrostu temperatury przeprowadza się przy użyciu różnych wartości próbnych dyfuzyjności cieplnej próbki. Wartość zapewniająca najlepsze dopasowanie do danych eksperymentalnych przyjmuje się za właściwość termiczną próbek. Szczegółowe podstawy teoretyczne znajdują się w tekście rękopisu.Techniki TD posiadają kilka zalet w porównaniu do metod stosowanych w przeszłości. Po pierwsze, rozszerzają one zakres materiałów, które możemy badać. Obecnie możliwe jest pomiar materiałów zarówno przewodzących, jak i nieprzewodzących.Po drugie, znacznie poprawia to dokładność środowiskową oraz stabilność. Nasz student studiów magisterskich, Juan Lin, zaprezentuje procedurę w niniejszej pracy. Próbki ludzkich włosów z głowy, pobrane od zdrowej 30-letniej kobiety, posłużą do pokazania sposobu przygotowania eksperymentu oraz przetwarzania danych doświadczalnych.W pierwszej kolejności należy zawiesić próbkę pomiędzy dwiema miedzianymi elektrodami. Następnie w miejscu styku próbki z elektrodą nanosi się pastę srebrową, aby zredukować termiczną i elektryczną rezystancję styku do poziomu pomijalnego. W kolejnym kroku za pomocą mikroskopu przeprowadza się wstępną kontrolę próbki.Należy upewnić się, że pasta srebrowa nie zanieczyściła zawieszonej próbki poprzez przesiąkanie w głąb włosa. W przypadku zanieczyszczenia włosa pastą srebrową, jego właściwości termiczne ulegną drastycznej zmianie. Jeśli zauważone zostaną jakiekolwiek zanieczyszczenia, do eksperymentu należy przygotować nową próbkę.Ponieważ próbki ludzkich włosów z głowy nie przewodzą prądu elektrycznego, na ich zewnętrzną powierzchnię nanosi się bardzo cienką warstwę złota o grubości około 40 nanometrów, aby uczynić je przewodzącymi. Wpływ złota na rozsyłalność cieplną zostanie odjęty od końcowego wyniku. Podczas przetwarzania danych eksperymentalnych należy umieścić próbkę w komorze próżniowej i odessać powietrze do poziomu od one to three milour, aby uzyskać pomijalne efekty przewodzenia gazowego.Następnie przez próbkę przepuszczany jest skokowy prąd stały w celu wprowadzenia ogrzewania elektrycznego. Profil czasowy indukowanego napięcia zostanie zarejestrowany przez oscyloskop. Na koniec.Do charakterystyki długości i średnicy próbek zostanie wykorzystany skaningowy mikroskop elektronowy. Dopasowanie teoretyczne znormalizowanego eksperymentalnego wzrostu temperatury przeprowadza się przy użyciu różnych wartości próbnych dyfuzyjności termicznej próbki. Wartość zapewniająca najlepsze dopasowanie do danych eksperymentalnych przyjmuje się jako właściwość termiczną próbek ludzkich włosów z głowy.Dwie próbki zostały pokryte warstwą złota dwukrotnie i odpowiednio dwukrotnie przetestowane. Otrzymaliśmy cztery efektywne wartości dyfuzyjności cieplnej i z równania 12 w manuskrypcie wiemy, że pokrycie próbki warstwą złota zmieni jedynie rezystancję.Punkt, w którym krzywa dopasowania przecina oś dyfuzyjności termicznej, stanowi wartość efektywnej dyfuzyjności termicznej przy nieskończonym oporze, co oznacza brak efektu złota. Po połączeniu tych dwóch punktów można określić zależność między rzeczywistą dyfuzyjnością termiczną, uwzględniającą efekt promieniowania, a wartością L²/D. Wykonujemy ekstrapolację liniową do punktu L = 0, co oznacza brak efektu promieniowania; dyfuzyjność termiczna w tym punkcie wynosi 1,42 × 10⁻⁷ m²/s.Wartość ta odzwierciedla dyfuzyjność cieplną próbki bez wpływu promieniowania pod wpływem powłoki złota. Rzeczywistą przewodność cieplną można łatwo obliczyć za pomocą tego równania, jeżeli znane są gęstość oraz ciepło właściwe. Technika TD jest bardzo skuteczną i niezawodną metodą pomiaru sumarycznych właściwości fizycznych materiałów, obecnie również dla tego samego materiału przy zastosowaniu dwóch różnych długości.Na koniec możemy zmierzyć sumaryczną przewodność oraz pewne wartości dyfuzyjności. Można również określić efektywność powierzchniową, jeśli znana jest gęstość i ciepło właściwe materiału.

characterization-thermal-transport-one-dimensional-solid

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Charakterystyka transportu termicznego w jednowymiarowych materiałach stałych

Opisujemy użycie mikro-termopar do szacowania lokalnych gradientów temperatury w stałych laminarnych płomieniach dyfuzyjnych warstwy granicznej. Rozszerzając analogię Reynoldsa, lokalne gradienty temperatury mogą być dalej wykorzystywane do oszacowania lokalnego tempa spalania masy i strumieni ciepła w takich płomieniach z dużą dokładnością.

Metodologia doświadczalna szacowania lokalnych strumieni ciepła i szybkości spalania w stałych płomieniach dyfuzyjnych laminarnej warstwy granicznej

Artykuł opisuje protokół do symulacji przejściowych profili temperatury i sprzężonej czasoprzestrzennej zmienności ciśnienia płynu śródmiąższowego po ogrzewaniu dostarczanym przez dipolarny system hipertermii o częstotliwości radiowej. Protokół może być wykorzystany do oceny odpowiedzi parametrów biofizycznych charakteryzujących mikrośrodowisko guza na techniki hipertermii interwencyjnej.

Podejście do modelowania obliczeniowego w celu zbadania wpływu hipertermii na mikrośrodowisko guza

Ten artykuł omawia problem wzrostu temperatury w pierścieniowej jednostce głównej, ustanawiając uproszczony model i przeprowadzając analizę porównawczą w dwóch modułach rozwiązywania problemów z temperaturą.

Badanie porównawcze symulacji wzrostu temperatury w pierścieniowej jednostce głównej

W tym artykule przedstawiono technikę termorefleksji w dziedzinie częstotliwości (FDTR) do lokalnej niedestrukcyjnej charakterystyki termicznej i obrazowania.

Technika termorefleksji w dziedzinie częstotliwości do pomiarów właściwości termicznych

Baterie litowo-jonowe wykorzystują łatwopalne i lotne elektrolity organiczne, które są odpowiednie do zastosowań w temperaturze otoczenia. Bezpieczniejszą alternatywą dla elektrolitów organicznych są akumulatory polimerowe ze stali kości. Akumulatory polimerowe działają bezpiecznie w wysokich temperaturach (&gt;120 °C), dzięki czemu można je stosować w zastosowaniach wysokotemperaturowych, takich jak głębokie wiercenia ropy naftowej i hybrydowe pojazdy elektryczne. W tym artykule omówiono (a)...

Elektrolity z kopolimeru kopolimeru w stanie stałym do zastosowań w bateriach litowych

Prezentujemy unikalną platformę do charakteryzowania powierzchni elektrod w ogniwach paliwowych ze stałym tlenkiem (SOFC), która umożliwia jednoczesne wykonywanie wielu technik charakteryzacji (np. spektroskopia Ramana in situ i mikroskopia z sondą skaningową wraz z pomiarami elektrochemicznymi). Uzupełniające informacje uzyskane dzięki tym analizom mogą pomóc w lepszym zrozumieniu mechanizmów reakcji i degradacji elektrod, dostarczając informacji na temat racjonalnego projektowania lepszych...

Sondowanie i mapowanie powierzchni elektrod w ogniwach paliwowych ze stałym tlenkiem

Opisano zastosowanie obrazowania kontrastowego z kanałem elektronowym w skaningowym mikroskopie elektronowym do charakteryzowania defektów w cienkich warstwach heteroekspeksjalnych III-V/Si. Metoda ta daje podobne wyniki do transmisyjnej mikroskopii elektronowej w widoku planowym, ale w znacznie krótszym czasie ze względu na brak wymaganego przygotowania próbki.

Obrazowanie kontrastowe z kanałem elektronowym do szybkiej charakterystyki heteroepitaksjalnej III-V

Optyczne, elektryczne i strukturalne właściwości dyslokacji i granic ziaren w materiałach półprzewodnikowych można określić za pomocą eksperymentów przeprowadzonych w skaningowym mikroskopie elektronowym. Mikroskopia elektronowa została wykorzystana do zbadania katodoluminescencji, prądu indukowanego wiązką elektronów i dyfrakcji elektronów rozproszonych wstecznie.

Kompleksowa charakterystyka rozszerzonych defektów w materiałach półprzewodnikowych za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego

Tenadrifluoroacetonian europu (EuTFC) ma linię luminescencji optycznej o długości fali 612 nm, której skuteczność aktywacji znacznie spada wraz z temperaturą. Jeśli próbka pokryta cienką warstwą tego materiału zostanie zmikroobrazowana, intensywność odpowiedzi luminescencyjnej 612 nm może zostać przekształcona w bezpośrednią mapę temperatury powierzchni próbki.

Mikroobrazowanie termiczne o wysokiej rozdzielczości z wykorzystaniem powłok luminescencyjnych z chelatem europu

Ten artykuł zawiera szczegółową metodę charakteryzowania mikrostruktury ultra-drobnoziarnistych i nanokrystalicznych materiałów za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego wyposażonego w standardowy system dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych. Stopy metali i minerały o wyrafinowanej mikrostrukturze są analizowane przy użyciu tej techniki, ukazując różnorodność jej możliwych zastosowań.

Charakterystyka materiałów ultradrobnoziarnistych i nanokrystalicznych z wykorzystaniem transmisyjnej dyfrakcji Kikuchiego

Poznaj technikę TET do pomiaru dyfuzyjności cieplnej materiałów stałych. Metoda obejmuje zawieszenie próbki między elektrodami miedzianymi, zastosowanie pasty srebrnej i próżnię. Umożliwia dokładne badanie właściwości termicznych materiałów przewodzących i nieprzewodzących.

Charakterystyka transportu cieplnego w jednowymiarowych materiałach stałych

Przeglądaj więcej filmów