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什么是激光闪光扩散方法?

激光闪光扩散方法是测量材料扩散热的能力的几种方法之一。当需要确定材料如何在温度变化的环境中表现如何时,这很有用。重要的是,激光闪存扩散方法比其他热分析方法具有多个优点。

图片来源:AlterFalter/Shutterstock.com

在本文中,我们讨论了激光闪存扩散方法的工作原理,应用,其优势比其他方法的优势,最后是针对缓解它们的局限性和研究。

什么是激光闪光扩散方法,它如何工作?

激光闪光扩散方法用于测量材料扩散热的能力,也称为材料的热扩散率。它的工作原理非常简单。

该设备由可以是激光或闪光灯,样品和温度检测器的热源组成。激光闪光充当热源,可在一侧加热样品。然后样品吸收热能并在后侧排放一些。热探测器位于样品的背面,并以时间依赖的方式检测温度的变化。

因此,温度在样品后端的升高速度越快,热扩散率越高。此信息可以拟合可用于预测目的的合适模型。

当已知材料的密度及其比热容量时,可以根据热扩散率计算其他参数,例如热导率。

什么是应用的激光闪光扩散方法?

热扩散率也表示材料对温度变化的反应速度。它允许了解材料在暴露于温度变化的系统中功能的能力。这可以预测冷却过程,并有效地模拟场中的温度。它尤其是用于热界面材料的开发中,该材料可用于医疗设备,电子产品,聚合物,食品保存,药品等的塑料等。欧洲杯足球竞彩

激光闪光扩散方法与其他热分析方法相比如何?

可用于测量材料扩散热的能力的其他方法包括热线,受保护的热板和热流量计方法。这些其他方法的某些缺点不是激光闪光扩散方法中的问题,包括热线方法的复杂性,需要非常熟练的操作员,较长的测量时间和守卫热板方法的热流量计以及频繁的频率由于校准而导致的测量不确定性。

激光闪光扩散率主要是有利的,因为它可以以非破坏性方式快速测量具有广泛电导率的样品的扩散性。它还需要较少乏味的样品制备,也可以使用小样品。

激光闪光扩散法的局限性

首先,激光闪光扩散方法最适合具有均匀结构的材料,因为诸如孔隙率之类的材料特性会影响热扩散率。欧洲杯足球竞彩随着材料厚度的增加,这种效果越来越重要。因此,通常需要护理,因为这也会影响考虑扩散率值的其他参数。

其次,在环境的其他方向上也可能会损失热量,这可能会在观察到的温度中引起大量温度波动,从而使建模更加困难。

第三,快速激光源和快速检测系统的成本非常高,并且它们可能非常复杂。这些对于测量微尺度材料(如薄膜)的扩散率更有效。欧洲杯足球竞彩

由于有限的脉搏时间效应,可能会导致测量误差。之所以发生这种情况,是因为在有限的时间内发射的激光脉冲会导致更长的时间观察样品后侧的温度变化。正在进行缓解激光闪光扩散方法的局限性的研究。

在发表在国际热与传播杂志,研究人员试图得出新的公式来减轻任意脉冲形状的影响以及具有两层不同材料的均质和异质样品。欧洲杯足球竞彩最终的计算在嘈杂的离散热脉冲测量中具有潜在的和实际应用。

报告了另一种改善热扩散率测量的尝试国际热物理学杂志。在激光闪光法中包括的研究人员具有固有延迟响应的检测器。从直接激光脉冲的检测器信号测量以纠正系统误差的测量值。

然后使用该函数有效地减少检测器的固有延迟响应和有限的脉搏时间延迟,因为与检测器相关的时间延迟现在是系统固有的。

总结言论和未来的方向

激光闪光扩散方法无疑是确定材料热扩散率的有效方法,尽管当使用具有非均匀结构的材料时,它容易出现错误。欧洲杯足球竞彩当将此方法用作错误信息时,请记住这一点很重要,可能会影响取决于它的其他计算。更多的研究以提高激光闪光扩散方法的有效性,应旨在克服妨碍测量准确性的传热问题。

来自AZOM的更多内容:什么是发光放电光发射光谱法

参考和进一步阅读

LinseisMessgeräteGmbH(2020)。激光闪光法 - 热扩散性测定。[在线] Linseis.com。可用网址:https://www.linseis.com/en/methods/flash-method/

Breuer,S。和Schilling,F。R.(2019)。通过在激光闪光法中包括检测器固有的延迟响应来改善热扩散率测量。国际热物理学杂志,,,,40(10),95。https://doi.org/10.1007/s10765-019-2562-9

Carr,E。J.和Wood,C。J.(2019)。用于计算热扩散率的后表面积分方法:有限的脉冲时间校正和两层样品。国际热与传播杂志,,,,144,118609。https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.118609

Lindemann,A.,Blumm,J。和Brunner,M。(2014)。用于高度导电材料和薄膜的商用激光闪光技术的当前局限性。欧洲杯足球竞彩高温 - 高压,,,,43,243–252。

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