Tek boyutlu Katı Malzemelerin Termal Ulaştırma Karakterizasyonu

Aşağıdaki videonun genel amacı, geçici elektro termal tekniği tanıtmaktır. Bu teknik, katı malzemelerin termal yayılımını doğru bir şekilde ölçmenin etkili bir yoludur. Ölçüme başlamak için, numune iki bakır elektrot arasında asılır.

Termal ve elektriksel temas dirençlerini ihmal edilebilir bir seviyeye indirmek için numune elektrot temas alanına gümüş macunu uygulanır. Tüm numune daha sonra havaya ısı transferini azaltmak için bir vakum odasına yerleştirilir. Ölçüm sırasında, JUUL ısıtmasını indüklemek için numuneden bir adım akımı beslenir.

İndüklenen voltaj zaman profili osiloskop tarafından kaydedilecektir. Numunenin daha yüksek bir termo yayılımı, daha hızlı bir sıcaklık oluşumuna yol açacaktır, bu da kararlı duruma ulaşmak için daha kısa bir süre anlamına gelir. Bu nedenle, bu geçici voltaj sıcaklık değişimi, termo yayılımını belirlemek için kullanılabilir.

Normalleştirilmiş deneysel sıcaklık artışının teorik montajı, numunenin termo yayılımının farklı deneme değerleri kullanılarak gerçekleştirilir. Değer veren, deneysel verilerin en iyi şekilde oturması, numunelerin termo özelliği olarak alınmıştır. Ayrıntılı teorik arka plan için lütfen el yazmasını kontrol edin.

TD tekniklerinin, insanların geçmişte kullandıkları tekniklerden farklı avantajları vardır. Birincisi, ölçebileceğimiz malzeme kapsamını genişletir. Artık hem iletken hem de iletken olmayan malzemeleri ölçebiliyoruz.

İkincisi, çevresel doğruluğu ve kararlılığı önemli ölçüde artırır. Yüksek lisans öğrencimiz Juan Lin bu çalışmadaki prosedürü gösterecek. 30 yaşındaki sağlıklı bir kadından toplanan insan kafası saç örnekleri, deneyin nasıl kurulacağını ve deney verilerinin nasıl işleneceğini göstermek için kullanılır.

İlk olarak, numuneyi iki bakır elektrot arasında askıya alın. Daha sonra termo ve elektrik temas dirençlerini ihmal edilebilir bir seviyeye indirmek için numune elektrot temas alanına gümüş macunu uygulanır. Daha sonra, numunenin ön kontrolünü yapmak için mikroskop kullanılır.

Gümüş macunun, saçın uzunluğundan daha fazla sızarak asılı numuneyi kontamine etmediğinden emin olmalıyız. Saçlar gümüş macunu ile kirlendiğinde, termal özellikler büyük ölçüde değişecektir. Herhangi bir kontaminasyon fark edilirse, deney için yeni bir numune hazırlanması gerekir.

İnsan kafası kılı numuneleri elektriksel olarak iletken olmadığından, elektriksel olarak iletken hale getirmek için numunenin dışına yaklaşık 40 nanometre uzunluğunda çok ince bir altın film tabakası kaplanır. Termo yayılım üzerindeki bu altın etkisi, nihai sonuçtan çıkarılacaktır. Deneysel verileri işlerken, şimdi numuneyi vakum odasına koyun ve bir ila üç milyona pompalayın, bu da ihmal edilebilir gaz iletim etkilerine neden olur.

Daha sonra elektrikli ısıtmayı başlatmak için numuneden bir kademeli DC akımı beslenir. İndüklenen voltaj zaman profili osiloskop tarafından kaydedilecektir. Sonunda.

Numunelerin uzunluğunu ve çapını karakterize etmek için bir taramalı elektron mikroskobu kullanılacaktır. Normalleştirilmiş deneysel sıcaklık artışının teorik montajı, numunenin termal yayılımının farklı deneme değerleri kullanılarak gerçekleştirilir. Değer veren, deneysel verilerin en uygun olanı insan kafası saçı için numunelerin termal özelliği olarak alınmıştır.

İki numune, sırasıyla iki kez test edilerek altın film ile kaplanır. Dört etkili termo yayılımımız var ve el yazmasındaki denklem 12'den. Numuneyi altın film ile kodlamanın sadece direnci değiştireceğini biliyoruz.

Uydurma eğrisinin bir termo difüzyon erişimi ile kesiştiği nokta, direnç sonsuz olduğunda etkili termo difüzyonun değeridir, bu da altın etkisi olmadığı anlamına gelir. Bu iki noktayı birleştirerek, radyasyon etkisi de dahil olmak üzere gerçek termo yayılım ile D üzerinde L karesi arasındaki ilişki ortaya çıkarılabilir. L sıfıra eşittir noktasına doğrusal bir ekstrapolasyon yapıyoruz, bu da radyasyon etkisi olmadığı anlamına geliyor ve bu noktadaki termo yayılım 1.42 çarpı 10 üzeri negatif yedi metre kare/saniye.

Bu değer, altın kaplamanın etkisinde radyasyonun etkisi olmadan numunenin termo yayılımını yansıtır. Gerçek termal iletkenlik için, özgül ısıda yoğunluk verilmişse bu denklem ile kolayca değerlendirilebilir. TD tekniği, iki farklı uzunluk kullanarak aynı malzeme için artık toplam fiziksel özellikleri veya malzemeleri ölçmek için çok etkili ve sağlam bir yaklaşımdır.

Son olarak, toplam bağlantıyı, bir miktar yayılımı ölçebiliriz. Ayrıca malzemenin yoğunluğu ve özgül ısısı verilirse yüzey etkinliği.