توسعه روش منبع صفحه ای گذرا برای اندازه گیری هدایت و نفوذ حرارتی کامپوزیت گرافیت با وجود محدودیت های هندسی

روش منبع صفحه ای گذرا (Transient Plane Source) به عنوان یکی از دقیق ترین روش های موجود، تحلیل خواص حرارتی مواد گوناگون از جمله جامدات، مایعات و پودرها را فراهم می سازد. این روش با قابلیت بررسی پارامترهای حرارتی مواد ناهمسانگرد در دو راستای شعاعی و محوری، امکان اندازه گیری دقیق و بدون تخریب نمونه را برای طیف وسیعی از مواد رسانا و عایق فراهم می سازد. همچنین، کنترل دما در طول آزمایش، شرایط بهینه را برای اندازه گیری دقیق تر فراهم می کند. با این وجود، محدودیت اصلی این روش، لزوم رعایت شرایط خاص بین عمق نفوذ حرارتی و شعاع سنسور است که در برخی از اوقات با توجه به ابعاد هندسی قطعه، چالش برانگیز خواهد بود. در این پژوهش، از روش منبع صفحه ای گذرا برای تعیین هدایت و نفوذ حرارتی کامپوزیت گرافیت به عنوان ماده ای ناهمسانگرد استفاده شده است. علی رغم محدودیت های هندسی در اندازه گیری، با اتصال چند نمونه و حذف مقاومت حرارتی اضافی، الزامات این روش اندازه گیری برآورده شد. با توجه به ناهمسانگرد بودن نمونه، اندازه گیری مقدار ظرفیت گرمایی ویژه گرافیت نیز ضروری بود که روش نویی برای این اندازه گیری با خطای کمتر از ۷ درصد ارائه شده است. رسانایی حرارتی گرافیت در راستای محوری برابر با W·m⁻¹·K⁻¹ ۷۹۲/۲۰ و در راستای شعاعی برابر با W·m⁻¹·K⁻¹۳۹۰/۵۱ اندازه گیری شد. برای اعتبارسنجی روش، از آلومینیوم به عنوان ماده ای با فرض ناهمسانگردی استفاده شد. نتایج نشان می دهند که منبع صفحه ای گذرا ابزاری قدرتمند برای تحلیل رفتار حرارتی مواد است و می تواند نقش مهمی در بهینه سازی طراحی سیستم های مهندسی و انرژی با هدف بهبود عملکرد و افزایش دوام ایفا کند.

کلیدواژه ها:

رسانایی حرارتی ، مواد ناهمسانگرد ، روش منبع صفحه ای گذرا ، ظرفیت گرمایی ویژه