Сп теплопроводность материалов: Страница не найдена |

Содержание

Расчет сопротивления теплопроводности стены для Новосибирска

Расчет произведен в соответствии с требованиями следующих нормативных документов:
СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий"
СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий"
СП 131-13330-2012 "Строительная климатология"

 

1. Исходные данные:
Район строительства: Новосибирск
Тип здания или помещения: Жилое
Вид ограждающей конструкции: Наружные стены

 

2. Климатические параметры
Значение расчетной температуры внутреннего воздуха tint для жилых помещений определено в соответствии с ГОСТ 30494–2011:

tint=210С

Значение расчетной температуры наружного воздуха text принято по СП 131-13330-2012 (Таблица 3.1), равной значению средней температуры наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92:

text= -370С

Продолжительность отопительного периода Zht определена по СП 131-13330-2012 (Таблица 2):

Zht=2210сут

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t

extav принята по СП 131-13330-2012 (Таблица 3. 1):

textav = -8,10С

Градусо–сутки отопительного периода Dd определены по СНиП 23-02-2003 (Формула 2):

Dd = (tint- textav) х Zht = (21+8,1) х 221= 6431 0С сут

 

 

3. Нормируемые теплоэнергетические параметры
Согласно п.5.3 СНиП 23-02-2003 нормируемое сопротивление теплопередаче определяется по формуле R=a•Dd+b (Таблица 4. (1)) и равно при расчетных условиях:

Rwreg = 0,00035 х 6431 + 1,4 = 3,65 м20С/Вт

где коэффициенты a и b для наружных стен жилых зданий принимаются из Таблицы 4 СНиП 23-02-2003

 

4. Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции
Приведенное сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций рассчитывается по формуле:

Rw

r = (1/8,7 + δ1/ λa1 + δ2/ λa2 + δ3/ λa3 + … + 1/23) x r,

где
δ1… - толщина ограждающего слоя №1… в метрах;
λa1 – расчетный коэффициент теплопроводности материала №1… в условиях эксплуатации А;
r – коэффициент теплотехнической однородности в растворных швах. Определяется по таблице… или рассчитывается на основе данных толщины растворного шва, применяемого раствора, используемой арматуры;

Для сравнения свойств теплопроводности самого материала условимся, что растворного шва не существует и поэтому коэффициент теплотехнической однородности будет равен:

r = 1

 

Важно! В расчетах необходимо использовать расчетный коэф. теплопроводности в условиях "А". Эти условия учитывают тепло-влажностные процессы во время проживания. Некоторые производители лукавят, когда производят подобные расчеты с применением λсух . Для высушенного материала λсух меньше чем λa, следовательно, толщина стены будет подсчитана неверно, так как в естественных условиях стена ни когда не будет сухой и будет обладать своей естественной влажностью.

 

Пример расчета приведенного сопротивления теплопередачи для наружной стены, выполненной из автоклавного газобетона:

Автоклавный газобетон (p=600кг/м3) ГОСТ 31359-2007 приложение А, коэффициент теплопроводности λа=0,160Вт/(м°С), толщина δ=560мм

Rwr = (1/8,7 + 0,560/0,160 + 1/23) x 1= 3,66 м20С/Вт

Сравниваем с нормируемым значением:

Rwr = 3,66 м20С/Вт  >  Rwreg =3,65 м20С/Вт

Таким образом, минимальная толщина стены для автоклавного газобетона марки по плотности D600 должна быть не меньше 581мм. При этом мы помним, что блоки укладываются на клей с использованием армирующей сетки и следовательно толщина стены будет немного больше, так как в этом случае коэф. теплотехнической однородности r будет меньше 1.

На данном примере определены толщины наружных стен для поризованного блока, неавтоклавного газобетона, пенобетона, арболита и полистиролбетона.

 

Таблица №1. Толщина наружной стены, рассчитанной по нормам СНиП применительно к Новосибирской области.

 

Наименование

Газобетон
автоклав.

Поризованный блок

Газобетон
неавтоклав.

Пенобетон

Арболит

Полистирол
бетон

ГОСТ

31359-2007

530-2012

25485-89

25485-89

19222-84

33929-2016

Марка по плотности

D600

-

D600

D600

D600

D450

Марка по прочности

B2,5

М100

B2,0

В2,0

В1,5

В1,5

Морозостойоксть

F100

F50

F50

F75

F50

F200

Плотность, кг/м3

600

800

600

600

600

450

Коэф. теплопроводности:

 

λ сух., Вт/(м°С)

0,122

0,180

0,140

0,140

0,120

0,105

λa (Нов-кая обл.),
Вт/(м°С)

0,160

0,210

0,160

0,160

0,180

0,118

Нормируемое сопротивление теплопередаче для Новосибирской обл., м2  0С/Вт

3,65

Толщина стены, удовлетворяющий требованиям СНиП, мм

560 740 560 560 630 413

 

Среди представленных образцов, самым теплым материалом для наружной стены оказался полистиролбетон. Если вы решили строить здание 2 - 3 этажа, то

блоки из полистиролбетона - разумный выбор с точки зрения сохранения тепла, прочности, водопоглощения, и других характеристик.

 

Таблица Теплопроводности строительных материалов

Вид строительного материала Коэффициент теплопроводности материалов,
Вт/(м·°C)
Строительный материал в сухом состоянии

Условия А
для материала
(«обычные»)

Условия Б
для материала («влажные»)
Теплопроводность Шерстяного войлока 0,045
Теплопроводность Цементно-песчаного раствора  0,58 0,76 0,93
Теплопроводность Известково-песчаного раствора 0,47 0,7 0,81
Теплопроводность обычной Гипсовой штукатурки 0,25
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной.
При плотности - 180 кг/куб.м.
0,038 0,045 0,048
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной.
При плотности - 140-175 куб.м.
0,037 0,043 0,046
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной. 
При плотности 80-125 куб.м.
0,036 0,042 0,045
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной.
При плотности - 40-60 куб.м.
0,035 0,041 0,044
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной.
При плотности - 25-50 куб.м.
0,036 0,042 0,045
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной.
При плотности - 85 куб.м.
0,044 0,046 0,05
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной.
При плотности - 75 куб.м.
0,04 0,042 0,047
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной.
При плотности - 60 куб.м.
0,038 0,04 0,045
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной.
При плотности - 45 куб.м.
0,039 0,041 0,045
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной. 
При плотности - 35 куб.м.
0,039 0,041 0,046
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной.
При плотности - 30 куб.м.
0,04 0,042 0,046
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной.
При плотности - 20 куб.м.
0,04 0,043 0,048
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной.
При плотности - 17 куб.м.
0,044 0,047 0,053
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной.
При плотности - 15 куб.м.
0,046 0,049 0,055
Газобетон и пенобетон на цементном вяжущем портландцементе. При плотности - 1000 куб.м. 0,29 0,38 0,43
Газобетон и пенобетон на цементном вяжущем портландцементе.
При плотности - 800 куб.м.
0,21 0,33 0,37
Газобетон и пенобетон на цементном вяжущем портландцементе.
При плотности - 600 куб.м.
0,14 0,22 0,26
Газобетон и пенобетон на цементном вяжущем портландцементе.
При плотности - 400 куб.м.
0,11 0,14 0,15
Газобетон и пенобетон на известняковом вяжущем портландцементе.
При плотности - 1000 куб.м.
0,31 0,48 0,55
Газобетон и пенобетон на известняковом вяжущем портландцементе.
При плотности - 800 куб.м.
0,23 0,39 0,45
Газобетон и пенобетон на известняковом вяжущем портландцементе.
При плотности - 600 куб.м.
0,15 0,28 0,34
Газобетон и пенобетон на известняковом вяжущем портландцементе.
При плотности - 400 куб.м.
0,13 0,22 0,28
Теплопроводность Сосны и ели (волокна поперек). 0,09 0,14 0,18
Теплопроводность Сосны и ели (волокна вдоль). 0,18 0,29 0,35
Теплопроводность Дуба (волокна поперек). 0,10 0,18 0,23
Теплопроводность Дуба (волокна вдоль). 0,23 0,35 0,41
Теплопроводность Меди 382 - 390
Теплопроводность Алюминия 202 - 236
Теплопроводность Латуни 97 - 111
Теплопроводность Железа 92
Теплопроводность Олова 67
Теплопроводность Стали 47
Теплопроводность Стекла оконного 0,76
Теплопроводность Аргона 0,0177
 Теплопроводность Ксенона 0,0057
Теплопроводность Арболита 0,07 - 0,17
Теплопроводность Пробкового дерева 0,035
Теплопроводность Железобетона.
При плотности - 2500 куб.м.
1,69 1,92 2,04
Теплопроводность Бетона на щебне илигравии.
При плотности - 2400 куб.м.
1,51 1,74 1,86
Теплопроводность Керамзитобетона.
При плотности - 1800 куб.м.
0,66 0,80 0,92
Теплопроводность Керамзитобетона. 
При плотности - 1600 куб.м.
0,58 0,67 0,79
Теплопроводность Керамзитобетона. 
При плотности - 1400 куб.м.
0,47 0,56 0,65
Теплопроводность Керамзитобетона. 
При плотности - 1200 куб.м.
0,36 0,44 0,52
Теплопроводность Керамзитобетона. 
При плотности - 1000 куб.м.
0,27 0,33 0,41
Теплопроводность Керамзитобетона. 
При плотности - 800 куб.м.
0,21 0,24 0,31
Теплопроводность Керамзитобетона. 
При плотности - 600 куб.м.
0,16 0,2 0,26
Теплопроводность Керамзитобетона. 
При плотности - 500 куб.м.
0,14 0,17 0,23
Теплопроводность Кирпича керамический полнотелого. При кладке на цементно-песчанный раствор. 0,56 0,7 0,81

Теплопроводность Кирпича силикатного. При кладке на цементно-песчанный раствор.

0,70 0,76 0,87
Теплопроводность Кирпича керамического пустотелого (плотность 1400 куб.м. с учетом пустот). При кладке на цементно-песчанный раствор. 0,47 0,58 0,64
Теплопроводность Кирпича керамического пустотелого. При плотности- 1300 куб.м. с учетом пустот. При кладке на цементно-песчанный раствор. 0,41 0,52 0,58
Теплопроводность Кирпича керамического пустотелого. При плотности- 1000 куб.м. с учетом пустот. При кладке на цементно-песчанный раствор. 0,35 0,47 0,52
Теплопроводность Кирпича силикатного, 11 пустот (плотность 1500 куб.м.). При кладке на цементно-песчанный раствор. 0,64 0,7 0,81
Теплопроводность Кирпича силикатного, 14 пустот. Плотность 1400 куб.м.. При кладке на цементно-песчанный раствор. 0,52 0,64 0,76
Теплопроводность Гранита 3,49 3,49 3,49
 Теплопроводность Мрамора 2,91 2,91 2,91
Теплопроводность Известняка.
При плотности - 2000 куб.м.
0,93 1,16 1,28
Теплопроводность Известняка.
При плотности - 1800 куб.м.
0,7 0,93 1,05

Теплопроводность Известняка.
При плотности - 1600 куб.м.

0,58 0,73 0,81
Теплопроводность Известняка. При плотности - 1400 куб.м. 0,49 0,56 0,58
Теплопроводность Туфа.
При плотности - 2000 куб.м.
0,76 0,93 1,05
Теплопроводность Туфа.
При плотности - 1800 куб.м.
0,56 0,7 0,81
Теплопроводность Туфа.
При плотности - 1600 куб.м.
0,41 0,52 0,64
Теплопроводность Туфа.
При плотности - 1400 куб.м.
0,33 0,43 0,52
Теплопроводность Туфа.
При плотности - 1200 куб.м.
0,27 0,35 0,41
Теплопроводность Туфа.
При плотности - 1000 куб.м.
0,21 0,24 0,29
Теплопроводность Песок строительного (сухого, в соответствии с ГОСТ 8736-77). При плотности - 1600 куб.м. 0,35
Теплопроводность - Фанера клееная 0,12 0,15 0,18
Теплопроводность ДСП, ДВП.
При плотности - 1000 куб.м.
0,15 0,23 0,29
Теплопроводность ДСП, ДВП.
При плотности - 800 куб.м.
0,13 0,19 0,23
Теплопроводность ДСП, ДВП.
При плотности - 600 куб.м.
0,11 0,13 0,16
Теплопроводность ДСП, ДВП.
При плотности - 400 куб.м.
0,08 0,11 0,13
Теплопроводность ДСП, ДВП.
При плотности - 200 куб.м.
0,06 0,07 0,08
Теплопроводность Пакли 0,05 0,06 0,07
Теплопроводность Гипсокартона. Листы гипсовые обшивочные. При плотности - 1050 куб.м. 0,15 0,34 0,36
Теплопроводность Гипсокартона. Листы гипсовые обшивочные. При плотности - 800 куб.м. 0,15 0,19 0,21

Теплопроводность Линолеума из ПВХ на теплоизолирующей основе. 
При плотности - 1800 куб.м.

0,38 0,38 0,38
Теплопроводность Линолеума из ПВХ на теплоизолирующей основе.
При плотности - 1600 куб.м.
0,33 0,33 0,33

Теплопроводность Линолеума из ПВХ на тканевой основе. При плотности - 1800 куб.м.

0,35 0,35 0,35
Теплопроводность Линолеума из ПВХ на тканевой основе. При плотности - 1600 куб.м. 0,29 0,29 0,29
Теплопроводность Линолеума из ПВХ на тканевой основе. При плотности - 1400 куб.м. 0,2 0,23 0,23
Теплопроводность, Эковата 0,037 - 0,042
Телопропводность Гравия и Керамзита.
При плотности - 250 куб.м.
0,099 - 0,1 0,11 0,12
Телопроводность Гравия и Керамзита.
При плотности - 300 куб.м.
0,108 0,12 0,13
Телопроводность Гравия и Керамзита.
При плотности - 350 куб.м.
0,115 - 0,12 0,125 0,14
Телопроводность Гравия и Керамзита.
При плотности - 400 куб.м.
0,12 0,13 0,145
Телопроводность Гравия и Керамзита.
При плотности - 450 куб.м.
0,13 0,14 0,155
Телопроводность Гравия и Керамзита.
При плотности - 500 куб.м.
0,14 0,15 0,165
Телопроводность Гравия и Керамзита.
При плотности - 600 куб.м.
0,14 0,17 0,19
Телопроводность Гравия и Керамзита.
При плотности - 800 куб.м.
0,18
Теплопроводность Гипсоплита.
При плотности - 1350 куб.м..
0,35 0,50 0,56
Теплопроводность Гипсоплита.
При плотности - 1100 куб.м.
0,23 0,35 0,41

СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели полимерных строительных материалов и изделий, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость. Пенополистиролы, пенополиуретаны, пенопласты,...

Материал

Характеристики материалов в сухом состоянии

Расчетные коэффициенты (при условиях эксплуатации по СНиП 23-02)

плот-
ность,
кг/м3

удель-
ная тепло-
емкость, кДж/(кг°С)

коэфф-
ициент теплопро-
водности,
Вт/(м°С)

массового отношения влаги в материале, %

теплопро-
водности,
Вт/(м°С)

тепло-
усвоения
(при периоде
24 ч), Вт/(м2°С)

паропро-
ницаемости,
мг/(мчПа)

А

Б

А

Б

А

Б

А, Б

Пенополистирол 150 1.34 0.05 1 5 0.052 0.06 0.89 0.99 0.05
Пенополистирол 100 1.34 0.041 2 10 0.041 0.052 0.65 0.82 0.05
Пенополистирол (ГОСТ 15588) 40 1.34 0.037 2 10 0.041 0.05 0.41 0.49 0.05
Пенополистирол ОАО "СП Радослав" 18 1.34 0.042 2 10 0.042 0.043 0.28 0.32 0.02
Пенополистирол ОАО "СП Радослав" 24 1.34 0.04 2 10 0.04 0.041 0.32 0.36 0.02
Экструдированный пенополистирол Стиродур 2500С 25 1.34 0.029 2 10 0.031 0.031 0.28 0.31 0.013
Экструдированный пенополистирол Стиродур 2800С 28 1.34 0.029 2 10 0.031 0.031 0.3 0.33 0.013
Экструдированный пенополистирол Стиродур 3035С 33 1.34 0.029 2 10 0.031 0.031 0.32 0.36 0.013
Экструдированный пенополистирол Стиродур 4000С 35 1.34 0.03 2 10 0.031 0.031 0.34 0.37 0.005
Экструдированный пенополистирол Стиродур 5000С 45 1.34 0.03 2 10 0.031 0.031 0.38 0.42 0.005
Пенополистирол Стиропор PS15 15 1.34 0.039 2 10 0.04 0.044 0.25 0.29 0.035
Пенополистирол Стиропор PS20 20 1.34 0.037 2 10 0.038 0.042 0.28 0.33 0.03
Пенополистирол Стиропор PS30 30 1.34 0.035 2 10 0.036 0.04 0.33 0.39 0.03
Экструдированный пенополистирол "Стайрофоам" 28 1.45 0.029 2 10 0.03 0.031 0.31 0.34 0.006
Экструдированный пенополистирол "Руфмат" 32 1.45 0.028 2 10 0.029 0.029 0.32 0.36 0.006
Экструдированный пенополистирол "Руфмат А" 32 1.45 0.03 2 10 0.032 0.032 0.34 0.37 0.006
Экструдированный пенополистирол "Флурмат 500" 38 1.45 0.027 2 10 0.028 0.028 0.34 0.38 0.006
Экструдированный пенополистирол "Флурмат 500А" 38 1.45 0.03 2 10 0.032 0.032 0.37 0.41 0.006
Экструдированный пенополистирол "Флурмат 200" 25 1.45 0.028 2 10 0.029 0.029 0.28 0.31 0.006
Экструдированный пенополистирол "Флурмат 200А" 25 1.45 0.029 2 10 0.031 0.031 0.29 0.32
Пенопласт ПХВ-1 и ПВ1 125 1.26 0.052 2 10 0.06 0.064 0.86 0.99 0.23
Пенопласт ПХВ-1 и ПВ1 100 1.26 0.041 2 10 0.05 0.052 0.68 0.8 0.23
Пенополиуретан 80 1.47 0.041 2 5 0.05 0.05 0.67 0.7 0.05
Пенополиуретан 60 1.47 0.035 2 5 0.041 0.041 0.53 0.55 0.05
Пенополиуретан 40 1.47 0.029 2 5 0.04 0.04 0.4 0.42 0.05
Плиты из резольно-фенолфор- мальдегидного пенопласта (ГОСТ 20916) 90 1.68 0.045 5 20 0.053 0.073 0.81 1.1 0.15
Плиты из резольно-фенолфор- мальдегидного пенопласта (ГОСТ 20916) 80 1.68 0.044 5 20 0.051 0.071 0.75 1.02 0.23
Плиты из резольно-фенолфор- мальдегидного пенопласта (ГОСТ 20916) 50 1.68 0.041 5 20 0.045 0.064 0.56 0.77 0.23
Перлитопластбетон 200 1.05 0.041 2 3 0.052 0.06 0.93 1.01 0.008
Перлитопластбетон 100 1.05 0.035 2 3 0.041 0.05 0.58 0.66 0.008
Перлитофосфогелевые изделия 300 1.05 0.076 3 12 0.08 0.12 1.43 2.02 0.2
Перлитофосфогелевые изделия 200 1.05 0.064 3 12 0.07 0.09 1.1 1.43
Теплоизоляционные изделия из вспененного синтетического каучука "Аэрофлекс" 80 1.806 0.034 5 15 0.04 0.054 0.65 0.71 0.003
Теплоизоляционные изделия из вспененного синтетического каучука "К флекс" ЕС 70 1.806 0.039 0 0 0.039 0.039 0.6 0.6 0.01
Теплоизоляционные изделия из вспененного синтетического каучука "К флекс" ST 70 1.806 0.039 0 0 0.039 0.039 0.6 0.6 0.009
Теплоизоляционные изделия из вспененного синтетического каучука "К флекс" ЕСО 73 1.806 0.041 0 0 0.041 0.041 0.65 0.65 0.01
Экструзионный пенополистирол "Пеноплэкс", тип 35 35 1.65 0.028 2 3 0.029 0.03 0.36 0.37 0.018
Экструзионный пенополистирол "Пеноплэкс", тип 45 45 1.53 0.03 2 3 0.031 0.032 0.4 0.42 0.015

CARBON ECO SP

CARBON ECO SP

Характеристики
Длина, мм: 2360          
Ширина, мм:  580
Толщина, мм: 100
Плотность, кг/м3 26-32
Прочность на сжатие при 10% деформации, кПа: 400
Степень горючести:
Г4              

СДЕЛАТЬ ЗАЯВКУ

ЗАКАЗАТЬ ДОСТАВКУ

ДОСТАВКА В ЛЮБОЕ УДОБНОЕ ДЛЯ ВАС ВРЕМЯ!
ЗА ПОДРОБНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ ОБРАЩАЙТЕСЬ ПО ТЕЛЕФОНАМ:

+7 (495) 740-47-95
+7 (495) 740-47-96

Назначение материала:

Рекомендуется к использованию в малоэтажном строительстве без обустройства подвала. Широко используется при строительстве каркасных домов, домов из газобетона, домов из бруса с последующей внутренней отделкой и любых других типов легких домов. Удобен для участков застройки с типом грунта: песок, супесь, суглинок, глина, водонасыщенные и слабонесущие грунты.


Описание материала:

Фундамент по типу «утепленная шведская плита» объединяет в себе устройство утепленной монолитной фундаментной плиты и сеть коммуникаций, включая систему подогрева пола. Комплексный подход позволяет получить в короткие сроки утепленное основание со встроенными инженерными системами и ровный пол, готовый для укладки плитки, ламината или другого покрытия.

В качестве утеплителя в конструкции фундамента используется экструзионный пенополистирол ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON ECO SP, который не впитывает воду, не набухает и не дает усадки, химически стоек и не подвержен гниению. Высокая прочность на сжатие как при 10%-м, так и при 2%-м сжатии позволяет применять данный материал в нагружаемых конструкциях и обеспечивать стабильность толщины под нагрузкой.

XPS ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON ECO SP — единственный в России специализированный продукт для организации фундамента по типу «утепленная шведская плита». Высокая прочность на сжатие при 2%-м сжатии и низкий показатель теплопроводности обуславливают высокую популярность материала при создании подобных фундаментов.

При производстве XPS ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON ECO SP используются наноразмерные частицы углерода. Наноуглерод снижает теплопроводность материала и повышает его прочность. Благодаря насыщению наноуглеродом плиты XPS ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON ECO приобретают темно-серебристый оттенок и обладают высокими показателями энергоэффективности.


Хранение:

Допускается хранение плит CARBON ECO SP под навесом, защищающим их от атмосферных осадков и солнечных лучей. При хранении под навесом плиты должны быть уложены на поддоны, подставки или бруски.

Допускается хранение плит CARBON ECO SP на открытом воздухе в специальной упаковке, защищающей от внешних атмосферных воздействий.

Таблица Характеристик материалов
Наименование параметра   ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON ECO SP «Шведская плита» Метод испытаний
Прочность на сжатие при 10% линейной деформации, кПа   400  ГОСТ 17177 
Прочность на сжатие при 2% линейной деформации, не менее, кПа   200  ГОСТ 17177 
Теплопроводность при (25±5)0С, Вт/(м*К), не более   0,029  ГОСТ 7076-99 
Теплопроводность в условиях эксплуатации «А и «Б», Вт/(м*К), не более   0,034  СП 23-101-2004 ГОСТ 7076-99 
Группа горючести   Г4  ГОСТ 30244 
Водопоглощение, %, не более   0,2  ГОСТ 15588 
Модуль упругости, МПа   17  СОЮЗДОРНИИ 
Коэффициент паропроницаемости, мг/(м.ч.Па)   0,011  ГОСТ 25898-83 
Удельная теплоемкость, кДж/(кг.оС)   1,45  СП 23-101-2004 
Предел прочности при изгибе, не менее, МПа   0,30  ГОСТ 17177 
Плотность кг/м3 ,не менее   26-32  ГОСТ 17177 
Температура эксплуатации, оС   0т -70 до +75  СТО 
Геометрические размеры*  Длина , мм  2360  ГОСТ 17177 
Толщина, мм  100  ГОСТ 17177 
Ширина, мм  580  ГОСТ 17177 

 

Теплоизоляционные материалы и энергоэффективность зданий

Набирающий в последние годы все большую популярность экологичный «зеленый» тренд не обошел стороной и строительную сферу. Истощение энергетических ресурсов, а согласно последним экспертным подсчетам запасов угля, нефти и газа осталось максимум лет на 100, требует изменений в сторону более сознательного и рационального обращения с природными богатствами. Поскольку основное потребление энергии в современном мире приходится на жилые дома, то повышение энергоэффективности зданий на сегодняшний момент относят к самым важным задачам по сохранению окружающей среды и снижению энергопотребления.

Россия - страна с суровыми климатическими условиями: почти половина площади расположена в умеренном и субарктическом климатических поясах. Средний срок отопительного сезона для большей части страны составляет порядка 7 месяцев, что делает вопрос энергоэффективного строительства особенно актуальным.

К сожалению, ранее существовавшие в России строительные нормы не уделяли должного внимания проблеме снижения теплопотерь. Например, сопротивление теплопередаче в домах советской постройки не превышает 1,5 м2*0С/Вт при требуемых современными нормами 3–5 м2*0С/Вт. Однако, за последние годы в строительной сфере произошел серьезный сдвиг в сторону энергетической эффективности: был принят ФЗ от 23 ноября 2009 г.  №261-ФЗ "Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности", целью которого является создание правовых, экономических и организационных основ стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Так же был разработан свод правил «Тепловая защита зданий» (СП 50.13330.2012), регулирующий проектирование тепловой защиты строящихся или реконструируемых зданий. В своде прописаны требования, которым должна отвечать теплозащитная оболочка здания, определены базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций для разных видов зданий.

Согласно некоторым исследованиям, потери тепла в зданиях распределяются следующим образом:

  • 40% теплопотерь происходит через стены;
  • до 20% теплопотерь- через кровлю;
  • еще 20% теплопотерь - через окна;
  • и оставшиеся 10% – через подвал.

Так, даже при наступлении слабых холодов стены домов, в прямом смысле слова, «светятся» от теплопотерь, что наглядно можно пронаблюдать с помощью строительного тепловизора.

На основании вышеперечисленных фактов мы можем сделать вывод, что главным оружием в борьбе за энергесбережение и снижение теплопотерь является правильно выбранный теплоизоляционный материал. Теплоизоляционный материал (ТИМ)- это материал, предназначенный для уменьшения теплопереноса, теплоизоляционные свойства которого зависят от его химического состава и физической структуры.

Теплоизоляционные материалы имеют теплопроводность λ не более 0,175 Вт/(м*С), при этом 1 м3 эффективного ТИМ позволяет сэкономить 1,45 тонн условного топлива. Высокоэффективные ТИМ способны обладать коэффициентом теплопроводности λ=0,06 и менее. Таким образом, применение теплоизоляционных материалов в строительстве окупается в среднем в течение 5-15 лет. Для сравнения, пустотелый кирпич окупит энергию на его производство только через 50 лет.

Сейчас на рынке представлен широкий ассортимент утеплителей: экструзионный пенополистирол, пенополистирол (пенопласт), пенополиуретан, базальтовый утеплитель, минеральная вата, которые различаются по методу производства, сырью, из которого изготавливаются. Более подробно коэффициенты теплопроводимости представлены на графике ниже. Подчеркнем, что требуемая толщина ТИМ, необходимого для достижения установленного теплосопротивления всей конструкции, прямо пропорциональна его коэффициенту теплопроводности. Другими словами, чем ниже теплопроводность материала, тем тоньше будет теплоизолируемая ограждающая конструкция. Это позволит не только снизить затраты на строительные материалы, но и в некоторых случаях, увеличить полезный объем всего помещения. Как видно из графика самый низкий коэффициент теплопроводности принадлежит экструзионному пенополистиролу.

Экструзионный пенополистирол– один из наиболее популярных современных теплоизоляционных материалов, который производится методом экструзии, за счёт смешивания гранул полистирола при повышенной температуре и давлении с введением вспенивающего агента и последующим выдавливанием из экструдера. Основное преимущество материала заключается в его замкнутой ячеистой структуре, которая способствует исключению миграции воздуха, обеспечивая тем самым защиту от теплопотерь.

При сравнении с минеральной ватой, как одним из наиболее распространенных теплоизоляционных материалов на рынке, явно видно бесспорное преимущество экструзионного пенополистирола. Основанием для таких выводов являются следующие факты: меньший на 13 - 48% коэффициент теплопроводности экструзионного пенополистирола по сравнению с минеральной ватой, меньший в 10 раз коэффициент паропроницаемости, большая прочность на сжатие от 1,5 до 14 раз, лишь поверхностное водопоглощение. Недостатком экструзионного пенополистирола является лишь его высокая горючесть (класс Г3, Г4). Тем не менее, согласно СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» и Федеральному закону № 123 "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" допускается использование экструзионного пенополистирола высокой степени горючести в гражданском и частном строительстве. В случаях повышенных требований к пожарной безопасности объектов используется экструзионный пенополистирол группы горючести Г3.

Экструзионный пенополистирол позволяет не только изменить технологию строительства, но и снизить затраты при эксплуатации самых разнообразных зданий и сооружений за счёт сокращения теплопотерь. Использование материала «Экстрол» стало одним из наиболее эффективных способов решения проблемы реконструкции кровли домов старого жилого фонда. Как уже было сказано, многие старые здания не соответствуют современным теплотехническим нормам, в свою очередь применение экструзионного пенополистирола весом 1.5-2.0 кг/м2 дает возможность провести дополнительное утепление, не демонтируя существующее покрытие, – организовать так называемую «плюс-кровлю».

Однако, следует помнить, что правильно выбранный теплоизоляционный материал – не является 100% гарантией будущей энергоэффективности объекта. Например, в конструкции могут иметься «мостики холода» - места стыков ограждающих конструкций с перекрытиями и балками, оконными и дверными перемычками, опорами повышенной жесткости, выступы, подвальные цоколи и т.д. Эти строительные дефекты на единицу площади плиты пропускают больше теплоты, нежели через другую обшивку здания. Наличие «мостиков холода» может быть вызвано как недобросовестной работой строителей, ошибками проектировщиков, так и формой теплоизоляционных плит.

Для снижения теплопотерь через потенциальные «мостики холода», плиты «Экстрол» выпускаются с L-образной кромкой по всему контуру. Благодаря такой кромке, представляющей из себя небольшой выступ по краю плиты, теплоизоляционные плиты немного «накладываются» друг на друга, при этом на стыке плит не образуется зазоров, через которые может быть потеряно тепло.

Следует так же подчеркнуть, что зачастую в местах образования «мостиков холода» нет возможности установить теплоизоляционный материал большой толщины ввиду конструктивных особенностей строения. Использование экструзионного пенополистирола позволяет решить подобные проблемы: при прочих равных условиях, в сравнении с другими теплоизоляционными материалами, требуется меньшая толщина материала вследствие его высокого коэффициента теплосопротивления.

Необходимость устранения «мостиков холода» обусловлена не только сокращением теплопотерь и сбережением энергетических ресурсов, но и причинами санитарно-гигиенического характера – низкие температуры на наружной поверхности элементов могут привести к образованию конденсата и развитию вредоносных микроорганизмов. Устранение «мостиков холода» создает предпосылки для долгосрочного сохранения и функциональной надежности строений.

Хочется отметить, что история применения экструзионного пенополистирола в России насчитывает более 10 лет. За это время преимущества материала по достоинству оценили строители и проектировщики, применяя его при возведении объектов с самыми разными техническими требованиями, в том числе к объектам с повышенными требованиями к теплотехническим свойствам используемых материалов.

Статья опубликована в журнале «Промышленные страницы Сибири» № 3 март 2017
Тема выпуска «Энергоэффективность строящихся и эксплуатируемых зданий»

ПЕНОПЛЭКС® — оптимальное техническое решение для теплоизоляции плоских кровель


Экструзионный пенополистирол, из которого изготовлены плиты ПЕНОПЛЭКС®, превосходит широко распространенные теплоизоляционные материалы по всем техническим критериям выбора утеплителя для плоских кровель, а для инверсионных кровель является безальтернативным.


При выборе теплоизоляционного материала главным критерием является его теплозащитная способность. Это свойство выражается коэффициентом теплопроводности (λ). У плит ПЕНОПЛЭКС® из экструзионного пенополистирола он не превышает 0,034 Вт/м∙°С в самых неблагоприятных условиях, в том числе при эксплуатации «Б», т.е. при сочетании неблагоприятных влажностных факторов (см. таблицу 2 в п. 4.3 СП 50.13330.2012). Сразу отметим, что проектировщики используют в своих расчетах λА или λБ (при эксплуатации «А» или «Б»), т.е. расчетный коэффициент теплопроводности материала не в сухом состоянии, а в реальных условиях, в том числе при повышенной влажности, когда у большинства утеплителей теплопроводность существенно возрастает, т.е. ухудшается.

Коэффициент теплопроводности 0,034 Вт/м∙°С — это показатель, заявленный компанией «ПЕНОПЛЭКС». Выбирая материал, многие специалисты не всегда довольствуются данными производителя и предпочитают собрать информацию из нескольких источников. Резонно предположить, что наиболее авторитетным источником будет уже упомянутый нормативный документ СП 50.13330.2012, которым проектировщики и строители обязаны руководствоваться при проектировании и устройстве теплозащиты. В данном СП имеется приложение «Т» под названием «Расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и изделий». Любопытно, что там значения λБ для экструзионного пенополистирола еще ниже — 0,031-0,032 Вт/м∙°С, а значит лучше, чем заявляет производитель. Это объясняется тем, что производитель учитывает срок службы материала, весьма немалый. По результатам испытаний в НИИ Строительной физики РААСН долговечность плит ПЕНОПЛЭКС® составляет не менее 50 лет. Но у других широко распространенных теплоизоляционных материалов λБ существенно выше, чем даже 0,034 Вт/м∙°С. По данным приложения «Т» к СП 50.13330.2012, этот параметр составляет от 0,044 до 0,055 Вт/м∙°С (минераловатные плиты из стеклянного и каменного волокна) и 0,044–0,059 Вт/м∙°С (беспрессовый пенополистирол, ПСБ).

Вторым критерием выбора теплоизоляционного материала является влагостойкость. Теплопроводность воды более чем в 10 раз выше, чем у широко распространенных утеплителей. Попадая в структуру материала, вода резко снижает теплозащитные свойства. Именно благодаря уникальной закрытой мелкоячеистой структуре экструзионный пенополистирол не впитывает влагу. Водопоглощение плит ПЕНОПЛЭКС® не превышает 0,5% по объему, что можно считать пренебрежимо малой величиной. Минеральная вата обладает волокнистой структурой, поэтому быстро поглощает воду и теряет теплозащитные свойства. То же можно сказать и о зернистом ПСБ.

Важно отметить, что для инверсионных плоских кровель имеется строгое нормативное требование (согласно п. 5.4.3 СП 17.13330.2017 «Кровли») по водопоглощению для теплоизоляционного материала — не более 0,7%. Этому условию соответствует только экструзионный пенополистирол.

В том же пункте норматива изложено требование к инверсионным кровлям по прочности, которому, опять-таки, отвечает только экструзионный пенополистирол. Прочность на сжатие теплоизоляционного материала должна быть не менее 100 кПа. Плиты ПЕНОПЛЭКС®, применяемые для утепления кровель, имеют прочность на сжатие при 10%-ной деформации не менее 150 кПа (0,15 МПа), а для инверсионных кровель производитель рекомендует плиты ПЕНОПЛЭКС® ГЕО, у которых этот показатель еще выше — от 0,3 МПа. У самой прочной минеральной ваты данный параметр не превышает 0,07 МПа.

Прочность — третий важный критерий выбора теплоизоляции для плоской кровли, которая должна выдерживать нагрузки при обслуживании крыши.

Таким образом, экструзионный пенополистирол имеет явные преимущества перед другими широко распространенными утеплителями по теплопроводности, влагостойкости, прочности и долговечности. Но это еще не полный список. Плиты ПЕНОПЛЭКС® из экструзионного пенополистирола экологически безопасны, биостойки, удобны в монтаже.

В заключение следует упомянуть о пожарной безопасности кровель с применением теплоизоляции ПЕНОПЛЭКС®. Все кровельные системы, разработанные компанией «ПЕНОПЛЭКС», прошли оценку противопожарных характеристик во ВНИИПО МЧС России и имеют класс пожарной опасности К0. 

На рис.: кровельная система «ЭКСТРА» с применением ПЕНОПЛЭКС® в качестве теплоизоляции и уклонообразующего слоя

 

1 — Гидроизоляция PLASTFOIL® производства компании «ПЕНОПЛЭКС»

2 — Крепеж

3 — Разделительный слой из геотекстиля

4 — Уклонообразующий слой из сборных элементов ПЕНОПЛЭКС® УКЛОН

5 — Теплоизоляция ПЕНОПЛЭКС®

6 — Пароизоляция

7 — Основание

 

Для многих технических решений кровель с теплоизоляцией ПЕНОПЛЭКС® разработаны BIM-модели, которые можно скачать с официального сайта компании.

На первой фотографии: теплоизоляция кровли цеха магнезитных изделий (ЦМИ) № 2 завода «Группы Магнезит» в городе Сатке Челябинской области

 

Толщина наружных стен дома с примером расчета на газобетоне

Методический материал для самостоятельного расчета толщины стен дома с примерами и теоретической частью.

Часть 1. Сопротивление теплопередаче – первичный критерий определения толщины стены

Чтобы определится с толщиной стены, которая необходима для соответствия нормам энергоэффективности, рассчитывают сопротивление теплопередаче проектируемой конструкции, согласно раздела 9 «Методика проектирования тепловой защиты зданий» СП 23-101-2004.

Сопротивление теплопередаче – это свойство материала, которое показывает, насколько способен удерживать тепло данный материал. Это удельная величина, которая показывает насколько медленно теряется тепло в ваттах при прохождении теплового потока через единичный объем при перепаде температур на стенках в 1°С. Чем выше значение данного коэффициента – тем «теплее» материал.

Все стены (несветопрозрачные ограждающие конструкции) считаются на термоспротивление по формуле:

R=δ/λ (м2·°С/Вт), где:

δ – толщина материала, м;

λ - удельная теплопроводность, Вт/(м ·°С) (можно взять из паспортных данных материала либо из таблиц).

Полученную величину Rобщ сравнивают с табличным значением в СП 23-101-2004.

Чтобы ориентироваться на нормативный документ необходимо выполнить расчет количества тепла, необходимого для обогрева здания. Он выполняется по СП 23-101-2004, получаемая величина «градусо·сутки». Правила рекомендуют следующие соотношения.

Таблица 1. Уровни теплозащиты рекомендуемых ограждающих конструкций наружных стен

Материал стены

Сопротивление теплопередаче (м2·°С/Вт) / область применения (°С·сут)

конструкционный

теплоизоляционный

Двухслойные с наружной теплоизоляцией

Трехслойные с изоляцией в середине

С невентили- руемой атмосферной прослойкой

С вентилируемой атмосферной прослойкой

Кирпичная кладка

Пенополистирол

5,2/10850

4,3/8300

4,5/8850

4,15/7850

Минеральная вата

4,7/9430

3,9/7150

4,1/7700

3,75/6700

Керамзитобетон (гибкие связи, шпонки)

Пенополистирол

5,2/10850

4,0/7300

4,2/8000

3,85/7000

Минеральная вата

4,7/9430

3,6/6300

3,8/6850

3,45/5850

Блоки из ячеистого бетона с кирпичной облицовкой

Ячеистый бетон

2,4/2850

-

2,6/3430

2,25/2430

Примечание. В числителе (перед чертой) – ориентировочные значения приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены, в знаменателе (за чертой) - предельные значения градусо-суток отопительного периода, при которых может быть применена данная конструкция стены.

Полученные результаты необходимо сверить с нормами п. 5. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Также следует учитывать климатические условия зоны, где возводится здание: для разных регионов разные требования из-за разных температурных и влажностных режимов. Т.е. толщина стены из газоблока не должна быть одинаковой для приморского района, средней полосы России и крайнего севера. В первом случае необходимо будет скорректировать теплопроводность с учетом влажности (в большую сторону: повышенная влажность снижает термосопротивление), во втором – можно оставить «как есть», в третьем – обязательно учитывать, что теплопроводность материала вырастет из-за большего перепада температур.

Часть 2. Коэффициент теплопроводности материалов стен

Коэффициент теплопроводности материалов стен – эта величина, которая показывает удельную теплопроводность материала стены, т.е. сколько теряется тепла при прохождении теплового потока через условный единичный объем с разницей температур на его противоположных поверхностях в 1°С. Чем ниже значение коэффициента теплопроводности стен – тем здание получится теплее, чем выше значение – тем больше придется заложить мощности в систему отопления.

По сути, это величина обратная термическому сопротивлению, рассмотренному в части 1 настоящей статьи. Но это касается только удельных величин для идеальных условий. На реальный коэффициент теплопроводности для конкретного материала влияет ряд условий: перепад температур на стенках материала, внутренняя неоднородная структура, уровень влажности (который увеличивает уровень плотности материала, и, соответственно, повышает его теплопроводность) и многие другие факторы. Как правило, табличную теплопроводность необходимо уменьшать минимум на 24% для получения оптимальной конструкции для умеренных климатических зон.

Часть 3. Минимально допустимое значение сопротивления стен для различных климатических зон.

Минимально допустимое термосопротивление рассчитывается для анализа теплотехнических свойств проектируемой стены для различных климатических зон. Это нормируемая (базовая) величина, которая показывает, каким должно быть термосопротивление стены в зависимости от региона. Сначала вы выбираете материал для конструкции, просчитываете термосопротивление своей стены (часть 1), а потом сравниваете с табличными данными, содержащимися в СНиП 23-02-2003. В случае, если полученное значение окажется меньше установленного правилами, то необходимо либо увеличить толщину стены, либо утеплить стену теплоизоляционным слоем (например, минеральной ватой).

Согласно п. 9.1.2 СП 23-101-2004, минимально допустимое сопротивление теплопередаче Rо2·°С/Вт) ограждающей конструкции рассчитывается как

Rо = R1+ R2+R3, где:

R1=1/αвн, где αвн – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м2 × °С), принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02-2003;

R2 = 1/αвнеш, где αвнеш - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м2 × °С), принимаемый по таблице 8 СП 23-101-2004;

R3 – общее термосопротивление, расчет которого описан в части 1 настоящей статьи.

При наличии в ограждающей конструкции прослойки, вентилируемой наружным воздухом, слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью, в этом расчете не учитываются. А на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой воздухом снаружи прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи αвнеш равным 10,8 Вт/(м2·°С).

Таблица 2. Нормируемые значения термосопротивления для стен по СНиП 23-02-2003.

Жилые здания для различных регионов РФ

Градусо-сутки отопительного периода, D, °С·сут

Нормируемые значения сопротивления теплопередаче , R, м2·°С/Вт, ограждающих конструкций для стен

Астраханская обл., Ставропольский край, Краснодарский край

2000

2,1

Белгородская обл., Волгоградская обл.

4000

2,8

Алтай, Красноярский край, Москва, Санкт Петербург, Владимирская обл.

6000

3,5

Магаданская обл.

8000

4,2

Чукотка, Камчатская обл.,

г. Воркута

10000

4,9

 

12000

5,6

Уточненные значения градусо-суток отопительного периода,  указаны в таблице 4.1 справочного пособия к СНиП 23-01-99* Москва, 2006.

Часть 4. Расчет минимально допустимой толщины стены на примере газобетона для Московской области.

Рассчитывая толщину стеновой конструкции, берем те же данные, что указаны в Части 1 настоящей статьи, но перестраиваем основную формулу: δ = λ·R, где δ – толщина стены, λ – теплопроводность материала, а R – норма теплосопротивления по СНиП.

Пример расчета минимальной толщины стены из газобетона с теплопроводностью 0,12 Вт/м°С в Московской области со средней температурой внутри дома в отопительный период +22°С.

  1. Берем нормируемое теплосопротивление для стен в Московском регионе для температуры +22°C: Rreq= 0,00035·5400 + 1,4 = 3,29 м2°C/Вт
  2. Коэффициент теплопроводности λ для газобетона марки D400 (габариты 625х400х250 мм) при влажности 5% = 0,147 Вт/м∙°С.
  3. Минимальная толщина стены из газобетонного камня D400: R·λ = 3,29·0,147 Вт/м∙°С=0,48 м.

Вывод: для Москвы и области для возведения стен с заданным параметром теплосопротивления нужен газобетонный блок с габаритом по ширине не менее 500 мм , либо блок с шириной 400 мм и последующим утеплением (минвата+оштукатуривание, например), для обеспечения характеристик и требований СНиП в части энергоэффективности стеновых конструкций.

Таблица 3. Минимальная толщина стен, возводимых из различных материалов, соответствующих нормам теплового сопротивления согласно СНиП.

Материал

Толщина стены, м

Тепло-

проводность,

 Вт/м∙°С

Прим.

Керамзитоблоки

0,46

0,14

Для строительства несущих стен используют марку не менее D400.

Шлакоблоки

0,95

0,3-0,5

 

Силикатный кирпич

1,25

0,38-0,87

 

Газосиликатные блоки d500

0,40

0,12-0,24

Использую марку от D400 и выше для домостроения

Пеноблок

0,20-0.40

0,06-0,12

строительство только каркасным способом

Ячеистый бетон

От 0,40

0,11-0,16

Теплопроводность ячеистого бетона прямо пропорциональна его плотности: чем «теплее» камень, тем он менее прочен.

Арболит

0,23

0,07 – 0,17

Минимальный размер стен для каркасных сооружений

Кирпич керамический полнотелый

1,97

0,6 – 0,7

 

Песко-бетонные блоки

4,97

1,51

При 2400 кг/м³ в условиях нормальной температуры и влажности воздуха.

Часть 5. Принцип определения значения сопротивления теплопередачи в многослойной стене.

Если вы планируете построить стену из нескольких видов материала (например, строительный камень+минеральный утеплитель+штукатурка), то R рассчитывается для каждого вида материала отдельно (по этой же формуле), а потом суммируется:

Rобщ= R1+ R2+…+ Rn+ Ra.l где:

R1-Rn - термосопротивления различных слоев

Ra.l – сопротивление замкнутой воздушной прослойки, если она присутствует в конструкции (табличные значения берутся в СП 23-101-2004, п. 9, табл. 7)

Пример расчета толщины минераловатного утеплителя для многослойной стены (шлакоблок - 400 мм, минеральная вата - ? мм, облицовочный кирпич - 120 мм) при значении сопротивления теплопередаче 3,4 м2*Град С/Вт (г. Оренбург).

R=Rшлакоблок+Rкирпич+Rвата=3,4

Rшлакоблок = δ/λ = 0,4/0,45 = 0,89 м2×°С/Вт

Rкирпич = δ/λ = 0,12/0,6 = 0,2 м2×°С/Вт

Rшлакоблок+Rкирпич=0,89+0,2 = 1,09 м2×°С/Вт (<3,4).

Rвата=R-(Rшлакоблок+Rкирпич) =3.4-1,09=2,31 м2×°С/Вт

δвата=Rвата·λ=2,31*0,045=0,1 м=100 мм (принимаем λ=0,045 Вт/(м×°С) – среднее значение теплопроводности для минеральной ваты различных видов).

Вывод: для соблюдения требований по сопротивлению теплопередачи можно использовать керамзитобетонные блоки в качестве основной конструкции с облицовкой ее керамическим кирпичом и прослойкой из минеральной ваты теплопроводностью не менее 0,45 и толщиной от 100 мм.

Теплопроводность металлов, металлических элементов и сплавов

Теплопроводность - k - это количество тепла, передаваемого за счет единичного температурного градиента в единицу времени в установившихся условиях в направлении, нормальном к поверхности единицы площади. Теплопроводность - k - используется в уравнении Фурье.

9 0038190 9003 8 0-25
Металл, металлический элемент или сплав Температура
- t -
( o C)

Теплопроводность
- k -
(Вт / м K)
Алюминий -73 237
" 0 236
" 127 240
" 327 232
" 527 220
Алюминий - дюралюминий (94-96% Al, 3-5% Cu, следы Mg) 20 164
Алюминий - силумин (87% Al, 13% Si) 20 164
Алюминиевая бронза 0-25 70
Алюминиевый сплав 3003, прокат 0-25
Алюминиевый сплав 2014.отожженный 0-25 190
Алюминиевый сплав 360 0-25 150
Сурьма -73 30,2
" 0 25,5
" 127 21,2
" 327 18,2
" 527 16,8
Бериллий -73 301
" 0 218
" 127 161
" 327 126
" 527 107
" 727 89
" 927 73
Бериллиевая медь 25 80
Висмут -73 9.7
" 0 8,2
Бор -73 52,5
" 0 31,7
" 127 18,7
« 327 11,3
» 527 8,1
« 727 6,3
» 927 5.2
Кадмий -73 99,3
" 0 97,5
" 127 94,7
Цезий -73 36,8
" 0 36,1
Хром -73 111
" 0 94,8
" 127 87.3
" 327 80,5
" 527 71,3
" 727 65,3
" 927 62,4
Кобальт -73 122
" 0 104
" 127 84,8
Медь -73 413
" 0 401
" 127 392
" 327 383
" 527 371
" 727 357
" 927 342
Медь электролитическая (ETP) 0-25 390
Медь - Адмиралтейская латунь 20 111
Медь - алюминиевая бронза (95% Cu, 5% Al) 20 83
Медь - Бронза (75% Cu, 25% Sn) 20 26
Медь - латунь (желтая латунь) (70% Cu, 30% Zn) 20 111
Медь - патронная латунь (UNS C26000) 20 120
Медь - константан (60% Cu, 40% Ni) 20 22.7
Медь - немецкое серебро (62% Cu, 15% Ni, 22% Zn) 20 24,9
Медь - фосфористая бронза (10% Sn, UNS C52400) 20 50
Медь - Красная латунь (85% Cu, 9% Sn, 6% Zn) 20 61
Мельхиор 20 29
Германий -73 96,8
" 0 66.7
" 127 43,2
" 327 27,3
" 527 19,8
" 727 17,4
" 927 17,4
Золото -73 327
" 0 318
" 127 312
" 327 304
" 527 292
" 727 278
" 927 262
Гафний -73 24.4
" 0 23,3
" 127 22,3
" 327 21,3
" 527 20,8
" 727 20,7
" 927 20,9
Hastelloy C 0-25 12
Инконель 21-100 15
Инколой 0-100 12
Индий -73 89.7
" 0 83,7
" 127 75,5
Иридий -73 153
" 0 148
" 127 144
" 327 138
" 527 132
" 727 126
" 927 120
Железо -73 94
" 0 83.5
" 127 69,4
" 327 54,7
" 527 43,3
" 727 32,6
" 927 28,2
Железо - литье 20 52
Железо - перлитное с шаровидным графитом 100 31
Кованое железо 20 59
Свинец -73 36.6
" 0 35,5
" 127 33,8
" 327 31,2
Химический свинец 0-25 35
Сурьма свинец (твердый свинец) 0-25 30
Литий -73 88,1
" 0 79.2
" 127 72,1
Магний -73 159
" 0 157
" 127 153
" 327 149
" 527 146
Магниевый сплав AZ31B 0-25 100
Марганец -73 7.17
" 0 7,68
Ртуть -73 28,9
Молибден -73 143
" 0 139
" 127 134
" 327 126
" 527 118
" 727 112
" 927 105
Монель 0-100 26
Никель -73 106
" 0 94
" 127 80.1
" 327 65,5
" 527 67,4
" 727 71,8
" 927 76,1
Никель - Кованые 0-100 61-90
Мельхиор 50-45 (константан) 0-25 20
Ниобий (колумбий) -73 52.6
" 0 53,3
" 127 55,2
" 327 58,2
" 527 61,3
" 727 64,4
" 927 67,5
Осмий 20 61
Палладий 75.5
Платина -73 72,4
" 0 71,5
" 127 71,6
" 327 73,0
« 527 75,5
» 727 78,6
» 927 82,6
Плутоний 20 8.0
Калий -73 104
" 0 104
" 127 52
Красная латунь 0-25 160
Рений -73 51
" 0 48,6
" 127 46,1
" 327 44.2
" 527 44,1
" 727 44,6
" 927 45,7
Родий -73 154
" 0 151
" 127 146
" 327 136
" 527 127
" 727 121
" 927 115
Рубидий -73 58.9
" 0 58,3
Селен 20 0,52
Кремний -73 264
" 0 168
« 127 98,9
» 327 61,9
« 527 42,2
» 727 31.2
" 927 25,7
Серебро -73 403
" 0 428
" 127 420
" 327 405
" 527 389
" 727 374
" 927 358
Натрий -73 138
" 0 135
Припой 50-50 0-25 50
Сталь - углерод, 0.5% C 20 54
Сталь - углеродистая, 1% C 20 43
Сталь - углеродистая, 1,5% C 20 36
" 400 36
" 122 33
Сталь - хром, 1% Cr 20 61
Сталь - хром, 5% Cr 20 40
Сталь - хром, 10% Cr 20 31
Сталь - хромоникель, 15% Cr, 10% Ni 20 19
Сталь - хромоникель, 20% Cr , 15% Ni 20 15.1
Сталь - Hastelloy B 20 10
Сталь - Hastelloy C 21 8,7
Сталь - никель, 10% Ni 20 26
Сталь - никель, 20% Ni 20 19
Сталь - никель, 40% Ni 20 10
Сталь - никель, 60% Ni 20 19
Сталь - хром никель, 80% никель, 15% никель 20 17
Сталь - хром никель, 40% никель, 15% никель 20 11.6
Сталь - марганец, 1% Mn 20 50
Сталь - нержавеющая, тип 304 20 14,4
Сталь - нержавеющая, тип 347 20 14,3
Сталь - вольфрам, 1% W 20 66
Сталь - деформируемый углерод 0 59
Тантал -73 57.5
" 0 57,4
" 127 57,8
" 327 58,9
" 527 59,4
" 727 60,2
" 927 61
Торий 20 42
Олово -73 73.3
" 0 68,2
" 127 62,2
Титан -73 24,5
" 0 22,4
« 127 20,4
» 327 19,4
« 527 19,7
» 727 20.7
" 927 22
Вольфрам -73 197
" 0 182
" 127 162
« 327 139
» 527 128
« 727 121
» 927 115
Уран -73 25.1
" 0 27
" 127 29,6
" 327 34
" 527 38,8
" 727 43,9
" 927 49
Ванадий -73 31,5
" 0 31.3
" 427 32,1
" 327 34,2
" 527 36,3
" 727 38,6
" 927 41,2
Цинк -73 123
" 0 122
" 127 116
" 327 105
Цирконий -73 25.2
" 0 23,2
" 127 21,6
" 327 20,7
" 527 21,6
" 727 23,7
" 927 25,7

Сплавы - температура и теплопроводность

Температура и теплопроводность для

  • Hastelloy A
  • Инконель
  • Navarich
  • Advance
  • Монель

сплавы:

Теплопроводность - обзор

3.2.4 Теплопроводность эпоксидных смол

Теплопроводность - это способность материала проводить тепло, и она представляет собой количество тепловой энергии, протекающей в единицу времени через единицу площади с температурным градиентом 1 ° на единицу расстояния. Теплопроводность - необходимая характеристика для рассеивания образовавшейся тепловой энергии в системе. До сих пор сообщалось о различных исследованиях, направленных на повышение теплопроводности эпоксидных смол, и среди них исследования, основанные на микро- и наноматериалах, вызвали больший исследовательский интерес.Ganguli et al. [66] разработали химически функционализированные композиты из вспученного графита и эпоксидной смолы с конечной целью повышения теплопроводности. Композиты, состоящие из 20 мас.% Функционализированного графита, показали значительно улучшенную теплопроводность - 5,8 Вт / м К по сравнению с 0,2 Вт / м К чистой эпоксидной смолы, то есть примерно 28-кратное улучшение теплопроводности [66]. Veca et al. [67] также получили более высокую теплопроводность эпоксидной смолы за счет использования углеродных нанолистов, полученных из расширенного графита.

Yung et al. [68] достигли увеличения теплопроводности примерно на 217% для композита эпоксид / нитрид бора. Это было выполнено с помощью обработки поверхности силаном нитрида бора и смешивания многомодального размера частиц при синтезе композита [68]. Хуанг и др. [69] сообщили о существовании очень высокой теплопроводности эпоксидного композита на основе нанотрубок, функционализированного полиэдрическим олигосилсесквиоксаном (ПОСС). Улучшение теплопроводности примерно на 1360% было получено при введении 30 мас.% Функционализированного POSS нитрида бора [69].

Исследование Xu et al. [70] сообщили о более высокой теплопроводности эпоксидных композитов, содержащих нитрид бора (BN) и нитрид алюминия (AlN) с обработанной поверхностью, из-за пониженного сопротивления термического контакта между эпоксидной смолой и частицами из-за увеличения межфазного взаимодействия между ними. Обработка поверхности частиц с использованием силана оказалась более осуществимой, чем обработка ацетоном и кислотой. Эпоксидные композиты с 57 об.% BN, обработанного силаном, показали теплопроводность 10.3 Вт / м К. Кроме того, добавление 60 об.% Обработанного силаном AlN привело к теплопроводности 11,0 Вт / м · К [70].

С точки зрения увеличения теплопроводности эпоксидной смолы, Teng et al. [71] использовали нековалентно функционализированные нанолисты графена, полученные путем π-π-стэкинга молекул пирена, сопровождаемого функциональной сегментированной полимерной цепью. Полученный эпоксидный композит имел отличную теплопроводность за счет увеличенной площади поверхности в результате улучшенной дисперсии графена и взаимодействий графен-эпоксид.Композиты с 4 phr нековалентно функционализированных графеновых нанолистов показали примерно на 20% и 267% большую теплопроводность, чем соответствующие эпоксидные композиты на основе чистого графена и исходных MWCNTs [71]. В другом исследовании Song et al. [72] также разработали нековалентно функционализированный графен путем обработки 1-пиреномасляной кислотой, а затем использовали его для получения нанокомпозита эпоксид / графен. Полученный нанокомпозит показал отличную теплопроводность около 1,53 Вт / м · К [72]. Чаттерджи и др.[73] использовали расширенные нанопластинки графена, функционализированные амином, для обогащения теплопроводности эпоксидной смолы, и в результате было получено увеличение теплопроводности примерно на 36% для 2 мас.% Графена [73].

Moisala et al. [74] исследовали влияние SWCNTs и MWCNTs на теплопроводность эпоксидной смолы. Присутствие MWCNT действительно увеличивало теплопроводность эпоксидной смолы, но не в ожидаемом диапазоне. В то же время нанокомпозит эпоксид / ОСУНТ даже неожиданно показал более низкую теплопроводность, чем чистый эпоксид [74].Для получения положительного эффекта и полной эффективности ОУНТ Bryning et al. [75] изготовили нанокомпозиты эпоксидная смола / ОСУНТ с использованием ОСУНТ, обработанных поверхностно-активными веществами и ДМФА. В результате обработанные композиты на основе ОСУНТ показали повышенную теплопроводность, а композит с обработанным поверхностно-активным веществом композитом содержал больше ОСУНТ и приводил к большему увеличению примерно на 65% для 0,1 об. Доли ОСУНТ [75]. Исследование Biercuk et al. [76] сообщили об увеличении теплопроводности примерно на 125% при комнатной температуре с добавлением 1 мас.% Неочищенных ОУНТ.В другом исследовании Yu et al. [77] сообщили о повышенной теплопроводности эпоксидной смолы за счет включения гибридного наполнителя из ОСУНТ и графитовых нанопластинок из-за снижения сопротивления интерфейса, вызванного дополнительной организованной перколяционной сеткой [77]. Исследование Du et al. [78] достигли примерно 220% улучшения теплопроводности за счет использования отдельно стоящих ОСУНТ в эпоксидной смоле. Эти отдельно стоящие ОУНТ обладали пониженным термическим сопротивлением поверхности раздела в эпоксидной матрице. Эти материалы были приготовлены из композита SWCNT / PMMA с 1 мас.% Путем удаления содержания PMMA с помощью газификации с последующей пропиткой эпоксидной смолой [78].

Чтобы расширить вклад теплопроводности МУНТ в эпоксидные смолы, Ян и др. [79] практиковали синтез эпоксидного композита с использованием привитых бензолэтрикарбоновой кислотой MWCNTs (BTC-MWCNTs), полученных после модификации Фриделя-Крафтса. Отмечена более высокая растворимость и совместимость BTC-MWCNT в эпоксидной матрице, чем у чистых MWCNT. Композиты, содержащие 5 об.% BTC-MWCNT, показали выдающуюся теплопроводность 0,96 Вт / м · К, то есть улучшение примерно на 684% по сравнению с чистой эпоксидной смолой, и это показано на рис.3.3 [79]. Другое исследование Cui et al. [80] разработали МУНТ с диоксидом кремния, используя золь-гель метод, а затем внедрили в эпоксидную матрицу для улучшения ее теплопроводности. Наблюдалось увеличение теплопроводности примерно на 51% для нанокомпозитной системы с 0,5 мас.% МУНТ, покрытых диоксидом кремния, а также примерно на 67% для 1 мас.% МУНТ, покрытых диоксидом кремния [80].

Рис. 3.3. Теплопроводность композитов эпоксидная смола / MWCNT. (A) Теоретическая модель Нана и композиты с различным содержанием (B) первичных MWCNT, (C) обработанных кислотой MWCNT и (D) BTC-MWCNTs [79].

В другом исследовании Zhou et al. [81] использовали синергетический эффект MWCNT и микрокарбида кремния (SiC) в качестве гибридного наполнителя для улучшения теплопроводности эпоксидной смолы. Гибридный наполнитель, состоящий из 5 мас.% MWCNT и 55 мас.% Micro-SiC, дает примерно в 23 раза большую теплопроводность, чем у чистой эпоксидной смолы [81]. В другом исследовании Yang et al. [82] получили более высокую теплопроводность эпоксидной смолы за счет использования гибридного наполнителя, состоящего из МУНТ с привитыми триэтилентетрамином и нано-SiC, функционализированного силаном [82].Im et al. [83] также наблюдали улучшенную теплопроводность эпоксидной смолы за счет использования гибридного наполнителя из оксида графена и МУНТ.

Shimazaki et al. [84] приготовили прозрачный нанокомпозит наноцеллюлоза / эпоксид, содержащий 58 мас.% Наноцеллюлозы с превосходной теплопроводностью> 1 Вт / м К. Это произошло из-за высококристаллической природы наноцеллюлозы, которая действовала как эффективные фононные пути в нанокомпозитах [84] ]. Повышенная теплопроводность некоторых выбранных эпоксидных композитов сведена в Таблицу 3.2.

Таблица 3.2. Сравнение теплопроводности некоторых выбранных эпоксидных композитов

Авторы Использованный наполнитель Количество наполнителя Достижения в теплопроводности
Ganguli et al. [66] Химически функционализированный расслоенный графит 20 мас.% Пример 5,8 Вт / м · К, в 28 раз выше
Huang et al. [69] Нанотрубки нитрида бора (BN), функционализированные полиэдрическими олигосилсесквиоксаном (POSS) 30 мас.% 1360% увеличение
Xu et al.[70] Обработанный силаном BN 57 об.% Образец 10,3 Вт / м K
Нитрид алюминия, обработанный силаном (AlN) 60 об.% Образец 11,0 Вт / м K
Teng et al. [71] Обработанные пиреном нековалентно функционализированные нанолисты графена 4 части на 100% На 20% больше, чем у композита на основе чистого графена и на 267% больше, чем у композита на основе нетронутых МУНТ
Song et al.[72] Обработанный 1-пиреномасляной кислотой нековалентно функционализированный графен 10% Образец 1,53 Вт / м K
Chatterjee et al. [73] Функционализированные амином расширенные нанопластинки графена 2 мас.% Увеличение на 36%
Bryning et al. [75] ОУНТ, обработанные поверхностно-активными веществами 0,1 об. Дол. Увеличение на 65%
Biercuk et al. [76] Неочищенные ОСУНТ 1 мас.% Увеличение на 125%
Du et al.[78] Отдельно стоящие ОСУНТ Приготовлены из 1 мас.% ОСУНТ / композита ПММА Увеличение 220%
Yang et al. [79] Многослойные углеродные нанотрубки с привитыми бензолэтрикарбоновой кислотой (BTC-MWCNT) 5 об.% Пример 0,96 Вт / м · К, увеличение на 684%
Cui et al. [80] MWCNTs, покрытые диоксидом кремния 1 мас.% 67% увеличение
Zhou et al. [81] Гибридный наполнитель из MWCNT и микрокарбида кремния (SiC) 5 мас.% MWCNT + 55 мас.% Micro-SiC в 23 раза выше
Shimazaki et al.[84] Наноцеллюлоза 58 вес.% Показывать более 1 Вт / м K

Коэффициент теплопроводности - обзор

2.5 Обнаружение и анализ тепловых свойств

Что касается тепловых свойств наноматериалов, физические величины, требующие определения характеристик, включают коэффициент теплопроводности, удельную теплоемкость, тепловое расширение, термическую стабильность и температуру плавления.

Когда тонкопленочный слой материала достигает определенной толщины, эффект границ зерен будет оказывать все более значительное влияние на теплопроводность.Кроме того, коэффициент теплопроводности перпендикулярно пленке имеет тенденцию к уменьшению с уменьшением толщины пленки.

Теоретические предсказания и экспериментальные результаты подтвердили, что наноструктурированные материалы имеют значения удельной теплоемкости намного выше, чем у обычных объемных материалов. Наноматериалы имеют сравнительно хаотичное распределение атомов по структуре, которая имеет больший объем по сравнению с объемными аналогами. Таким образом, энтропийные вклады из-за этой некристаллической поверхности вносят гораздо больший вклад в удельную теплоемкость, чем средние крупнокристаллические материалы, что приводит к увеличению удельной теплоемкости.

Нанокристаллы почти в два раза больше средних кристаллов по коэффициенту теплового расширения, причем увеличение t в основном связано с составом кристаллических границ. Основной прибор для измерения коэффициента теплового расширения материалов известен как анализатор теплового расширения, но он также известен как термодилатометрический анализатор или термомеханический анализатор . Анализ коэффициента теплового расширения материалов может дать представление о молекулярном движении, структурных изменениях и поведении при тепловом расширении.Для решения таких проблем, как термическое соединение различных материалов при производстве полупроводниковых устройств, анализатор теплового расширения является лучшим инструментом для анализа.

Точка плавления - это температура, при которой материал переходит из твердого состояния в жидкость. Для кристаллических объектов существует четкая точка плавления; однако некристаллические объекты имеют плохо определенную температуру плавления. Температура может увеличиваться до значения, при котором небольшое количество атомов в общей структуре начинает двигаться одновременно с жидким поведением.Эта температура известна как температура стеклования ( T г ). При температуре ниже T г стекломатериал находится в твердом состоянии; при температурах выше Т г - переохлажденная жидкость. Выражаясь в механических терминах, если температура ниже T г , то произойдет упругая деформация; если температура выше Т г , то начинается вязкостная (жидкая) деформация.

Температура термического разложения - это значение, при котором связи материала могут быть нагреты до разорванного состояния и диссоциированы на другие вещества.

Для пластифицированных некристаллических или аморфных наноматериалов температура стеклования и температура термической диссоциации, отличные от точки плавления, также являются очень важными тепловыми свойствами. Таблица 2.4 показывает температуру плавления нескольких видов материалов в разных масштабах.

Таблица 2.4. Точка плавления нескольких материалов в разных масштабах

Тип материала Размер частиц: диаметр (нм) или общее количество атомов Точка плавления (K)
Au Обычные сыпучие материалы 1340
300 нм 1336
100 нм 1205
20 нм 800
2 нм 600
Sn 10–30 555
500 480
Pb Обычные сыпучие материалы 600
30–45 583
CdS Обычные сыпучие материалы 1678
2 нм ≈910
1.5 нм ≈600
Cu Обычные насыпные материалы 1358
20 нм ≈312

Термические свойства наноматериалов обычно обнаруживаются и анализируются с использованием термогравитационного анализа (TGA) и производная термогравиметрия (DTG).

ТГА может обеспечивать непрерывное измерение на основе изменения веса материалов в процессе нагрева во время измерения.В частности, изменения массы отслеживаются как функция температуры с заданной температурной скоростью и могут быть соотнесены с потерями массы и тепловыми переходами в материале. Одновременно можно проводить дифференцированное лечение. А именно, запись изменений качества составляет метод измерения DTG.

С помощью TGA (или DTG) можно определить ряд термических свойств материалов, например температуру старения во время пиролиза и динамику старения, поведение при старении при разных температурах и в различных газовых средах, упаковочные материалы IC, используемые в процесс изготовления исполняемых полупроводниковых устройств, гибких печатных плат и стеклянных подложек, керамических подложек и других компонентов анализа.

В коллоидной системе соответствующие термические свойства частиц также включают, среди прочего, броуновское движение, баланс диффузии и седиментации.

При броуновском движении среднее смещение частицы X¯ может быть выражено как:

X¯ = RTN0Z3πηr

где R - постоянная идеального газа, T - абсолютная температура, N 0 - постоянная Авогадро, Z - интервал времени наблюдения, η - вязкость дисперсионной среды, r - радиус частицы.

Броуновское движение имеет большое значение для природы коллоидных частиц. Броуновское движение - важный фактор, который может повлиять на стабильность дисперсной системы коллоидных частиц. Из-за броуновского движения осаждение коллоидных частиц происходит не из-за гравиметрических сил, а из-за коллоидной агрегации, вызванной столкновениями между частицами, что приводит к осаждению.

Явление диффузии связано с переносом массы, который возникает из-за броуновского движения частиц (броуновского движения) при наличии градиента концентрации.Чем крупнее частицы и чем меньше тепловая скорость, тем менее заметной становится диффузия. Обычно коэффициент диффузии используется для измерения скорости диффузии. Это физическое количество материала, указывающее на диффузионную способность.

В коллоидной системе коэффициент диффузии D можно выразить как:

D = RTN0⋅16πηr

Здесь R - постоянная идеального газа, T - абсолютная температура, N 0 - постоянная Авогадро, η - вязкость дисперсионной среды, r - радиус частицы.

Поскольку коэффициент диффузии коррелирует со средним смещением, полученный коэффициент диффузии D можно также выразить как:

D = X¯22Z

Здесь Z - это определенный интервал времени наблюдения, а X¯ - среднее смещение частицы при броуновском движении. В таблице 2.5 показан коэффициент диффузии золя, образующегося из наночастиц золота, при 291 К.

Таблица 2.5. Коэффициент диффузии золя, образующегося из частиц нано-Au при 291 K

Размер частиц нано-Au (нм) Коэффициент диффузии (109 м 2 / с)
1 0 .213
10 0,0213
100 0,00213

Когда частицы, взвешенные в жидкости, показывают скорость осаждения, равную скорости диффузии, система достигает состояния равновесия, а именно равновесия седиментации. . В состоянии седиментационного равновесия концентрация коллоидных частиц подчиняется закону распределения Гаусса.

Закон распределения Гаусса для коллоидных частиц может быть выражен как:

n2 = n1e − N0RT⋅43r3 (ρp − ρ0) (x2 − x1) g

Здесь n 1 и n 2 - концентрация частиц в поперечном сечении на высоте x 1 и x 2 соответственно, R - идеальная газовая постоянная, T - абсолютная температура, A - Константа Авогадро, r - радиус частицы, ρ0 - плотность коллоидных частиц, ρp - плотность дисперсионной среды, г - ускорение свободного падения.

Теплопроводность сетей из углеродных нанотрубок: обзор

Изучение тепловых свойств материалов, включая теплопроводность, всегда было сложной задачей из-за множества параметров, которые необходимо учитывать при испытаниях. К ним относятся тепловые потери, которые не следует принимать во внимание, чтобы мы могли правильно определить тепловой поток через образец.

Измерения теплопроводности можно проводить разными методами.Некоторые из них более популярны, например, метод 3-ω, сравнительный метод, метод устойчивого нагрева или метод самонагрева, но некоторые ученые создают свои собственные наборы тестов. Ниже мы представили некоторые из этих методов и кратко их описали, сосредоточив внимание на наиболее важных элементах и ​​различиях.

Методы измерения теплопроводности можно классифицировать в зависимости от способа нагрева. Методы, при которых образец находится в непосредственном контакте с нагревателем, называются методом контактного нагрева.С другой стороны, методы, при которых образец нагревается с помощью излучения, называются методом бесконтактного нагрева. В первую группу входят, среди прочего, 3-ω, болометрический и стационарный методы. Бесконтактные методы включают, среди прочего, лазерный импульсный анализ (LFA), метод термоотражения и рамановскую спектроскопию.

Контактные методы

Метод третьей гармоники

Метод третьей гармоники (метод 3-ω) обычно используется для измерения тепловых свойств объемных материалов и пленок [31,32,33,34,35,36,37 , 38,39], в котором образец нагревается переменным током с частотой ω .В образце при нагревании индуцировалось изменение температуры с частотой 2 ω , а на нагревателе регистрировалось падение напряжения с частотой 3 ω .

На рис. 4 показана схема измерительной установки (а) и электронная схема экспериментальной установки (б). Экспериментальная установка снабжена запирающейся интегральной схемой в камере, которая изолировала образец от комнатных условий, и подключена к электрической цепи. Очень важный элемент измерительной установки, схема которой представлена ​​на рис.4, представляет собой металлический мост. Это и обогреватель, и градусник. Во время эксперимента используется точно контролируемый источник переменного тока для предотвращения перенапряжения, которое может повредить образец УНТ.

Рис. 4

Перепечатано с разрешения Choi et al. Авторское право (2006) Американского химического общества. Перепечатано из Yamane et al. с разрешения AIP Publishing

Схема установки метода 3 омега ( a ) [34] и электронная схема экспериментальной установки ( b ) [102].

Мост обычно представляет собой металлическую проволоку из золота [31] или платины [32]. Подавая напряжение, мост генерирует тепло и вызывает колебания температур в диапазоне 2- ω . Создаваемые колебания температуры очень тесно связаны с тепловыми свойствами образца. Кроме того, следует отметить, что электрическое сопротивление металлического моста пропорционально его температуре, и, следовательно, это сопротивление также модулируется с частотой 2- ω .{4} U_ {3 \ omega} A}} $$

(2)

, где R - сопротивление образца между потенциальным электродом, R - температурный градиент сопротивления при заданной температуре, L - расстояние между потенциальными электродами, A - площадь поперечного сечения образца, I - ток переменного тока, U - сигнал напряжения третьей гармоники.

В этом методе необходимо правильно изготовить тестовые устройства.Слой УНТ помещается на подложку, ограничивающую тепловые потери, обычно кремниевую пластину. Затем под давлением слой УНТ вдавливается в сенсор. Датчик представляет собой многослойный комплект на основе стекла [33] или полимера [31], на котором закреплен металлический мостик, покрытый изоляционным слоем, для изоляции электропроводного моста от образца УНТ. На рис. 5 представлена ​​схема приготовления образца [33].

Рисунок 5

Создано на основе Hu et al. [33]

Схема экспериментальной установки в методах 3-ω.

Метод 3-ω часто используется для измерения теплопроводности тонких пленок, таких как пленки УНТ. Этот метод был адаптирован для измерения теплопроводности УНТ и впервые использован Choi et al. [32, 34]. Они провели исследование с использованием двухточечных измерений для одной MWCNT (650 Вт / мК) и сравнили их с результатами для MWCNT, покрытых слоем платины (830 Вт / мК). В следующей публикации они определили значение теплопроводности для одного MWCNT, используя четырехточечное измерение 3-ω.Значение электропроводности составило к = 300 ± 20 Вт / мК. Это на порядок меньше, чем в теоретических рассуждениях для отдельных ОСУНТ, которые авторы объяснили межтрубной дисперсией фононов и негармоническим рассеянием переброса, которое является основным механизмом рассеяния в МУНТ при комнатной температуре. В этом документе были даны рекомендации другим ученым по использованию этого метода для измерения пленок УНТ.

Стационарный метод

Стационарный метод термической характеризации, показанный на рис.6а, состоит из измерения перепада температуры образцов, помещенных между нагревателем и радиатором [40, 41]. Метод основан на определении, что теплопроводность - это тепловая энергия, передаваемая через образец длиной L и зависит от поперечного сечения A , разности температур (горячего и холодного конца) в установившемся режиме теплопередачи и описывается используя Формулу (3):

$$ k = \ frac {QL} {A \ Delta T} $$

(3)

, где Q - количество тепловой энергии, протекающей через образец, которое описывается уравнением Q = p - Q потери где p - приложенная мощность нагрева, а Q потери - паразитные потери тепла из-за излучения, теплопроводности и конвекции в окружающую среду. L и A - это параметры образца: длина и площадь поперечного сечения, а Δ T - разница температур между датчиками температуры.

Рисунок 6

Создано на основе Zhao et al. [103]

Схема установившихся измерительных установок a и PTC b .

Измерение относительно простое [42], но необходимо приложить много усилий, чтобы минимизировать тепловые потери. Эффект потери тепла через излучение, тепло, передаваемое через провода термопары и нагревателя, а также влияние тепловых свойств газа, окружающего образец (теплопроводность и конвекция), влияют на ошибку измерения теплопроводности образца.Что также имеет значение, так это чувствительность измерения термопары при определении Δ T вдоль образца. Вот почему необходимо обеспечить вакуум для измерения, чтобы ограничить влияние теплопроводности и потерь на конвекцию, а также применить экранирование для ограничения потерь на излучение.

Из-за относительно простого измерения было разработано несколько вариантов этого метода, например, метод параллельной теплопроводности и установившийся метод с использованием ИК-термометра. В эту группу методов входит также сравнительный метод.

Параллельная теплопроводность (PTC) - это метод одномерного стационарного измерения, отличный от классического одномерного стационарного метода. Электропроводность фона выше, чем в самом образце, и ее необходимо точно определять и вычитать.

Метод особенно полезен для образцов, которые недостаточно жесткие, чтобы поддерживать нагреватели и термометр, поэтому его можно успешно применять в основном для измерения определенных нитей УНТ [43, 44], но также и листов УНТ [45, 46 ].На рисунке 6b схематически представлена ​​измерительная установка в методе PTC.

К недостаткам этого метода можно отнести тот факт, что измеряемые образцы должны быть относительно большими - длиной ок. Для пленок или пряжи требуется 80 мм. Одним из преимуществ является то, что можно измерять упругие образцы без жесткости, требуемой классическим стационарным методом.

Стационарный метод с ИК-термометром

Другой вариант установившегося метода отличается от оригинального способом регистрации распределения температуры образца при протекании через образец переменного тока определенной силы тока.Вместо классических термопар для измерения значения Δ T изменения температуры образца в зависимости от его длины можно регистрировать с помощью ИК-термометра [47, 48] или ИК-микроскопа [49]. Затем на основании полученных результатов производятся соответствующие расчеты и определяется значение теплопроводности. Этот метод применяли Чжан [47], Ван [48] и Лю [49].

На рисунке 7 схематически представлена ​​измерительная установка. С помощью серебряной пасты на электроды (медь [48, 49] или алюминий [47]) наносится жгут УНТ или вырезанная пленка.Вся измерительная установка размещается на изолирующей подложке (деревянной [47], пластиковой [49] или стеклянной [48]). Измерения проводятся в вакуумной камере, чтобы уменьшить влияние окружающей среды.

Рисунок 7

Перепечатано с разрешения Zhang et al. [47] Авторское право (2012) Американское химическое общество

Схема установки для стационарных измерений с ИК-термометром.

Измерения обеспечили распределение температур по всей длине образца с максимальной температурой T м в середине образца.Зная значения приложенного напряжения и сопротивления, а также физические параметры образца, значение теплопроводности можно рассчитать по формуле 4 [48].

$$ k = \ frac {U * I * 1 / 2l} {{4wt (T_ {m} - T_ {o})}} $$

(4)

, где U - напряжение, l - ток , w и t - длина, ширина и толщина образца, а T o - температура, при которой проводятся измерения. берется - обычно 300 К.

Сравнительный метод

Измерение теплопроводности с использованием сравнительного метода заключается в измерении снижения температуры на стержне, для которого известна зависимость проводимости от температуры, и на образце. Для проведения измерения образец определенных размеров помещается последовательно, используя стержень (сделанный из стандартного материала) с датчиком температуры, как показано на рис. 8. Нагреватель нагревает горячий конец и генерирует тепловой поток. через образец и стержень из эталонного материала к холодному концу.Теплопроводность может быть рассчитана на основе значений температуры вдоль образца и стержня при нагревании. Вся установка откалибрована на основе стандартов с известной температурно-зависимой теплопроводностью, необходимой для расчета теплопроводности образца, описываемого формулой 5 [41].

$$ k = k _ {\ text {r}} \ frac {{\ Delta T _ {\ text {r}}}} {{\ Delta T _ {\ text {s}}}} \ frac {{\ Delta z _ {\ text {s}}}} {{\ Delta z _ {\ text {r}}}} $$

(5)

, где k и k r - теплопроводность образца и эталонного материала, Δ T с и Δ T r - разница температур в образце и эталоне. материала, Δ z s и Δ z r - расстояние датчика в образце и в эталонном материале.

Рисунок 8

Создано на основе Brütting et al. [104]

Схема установки сравнительного метода измерений.

Метод горячего диска

Метод нестационарного планарного источника, также называемый методом горячего диска, подходит для измерения теплопроводности тонких образцов, таких как пленки УНТ. В этом методе изолированный датчик располагается между двумя идентичными частями образца и одновременно представляет собой источник тепла и термометр. Теплопроводность описывается формулой 6.{{{\ raise0.7ex \ hbox {$ 3 $} \! \ mathord {\ left / {\ vphantom {3 2}} \ right. \ kern-0pt} \! \ lower0.7ex \ hbox {$ 2 $}} }} rK}} D \ left (\ tau \ right) $$

(6)

, где α - коэффициент температуропроводности, tm - время измерения переходного процесса, r - радиус датчика, P - входная мощность нагрева и D (τ) - функция Бесселя [8]. Время и входная мощность выбираются таким образом, чтобы тепловой поток находился в пределах границ образца и чтобы на внешние границы образца не влияло повышение температуры датчика.

Бесконтактные методы

Метод частотной области

Метод частотной области - это группа методов измерения, включающая, согласно Abad et al. [54], среди прочего, анализ лазерной вспышки, метод термоотражения и фототермический метод. Все варианты этого метода основаны на нагреве образца лазерным лучом с модулированной частотой и регистрации тепловых волн и периодического распределения температуры. Кроме того, этот метод зависит от соотношения между температуропроводностью и частотой модуляции лазера, как описано Формулой 7.

$$ \ mu = \ sqrt {\ frac {\ alpha} {\ pi f}} $$

(7)

, где µ - глубина термического проникновения, α - коэффициент температуропроводности и f - частота модуляции.

Анализ лазерной вспышки (LFA), также называемый методом лазерной вспышки, был впервые описан Parker et al. [50]. Этот метод позволяет определять температуропроводность материала. Измерение заключается в облучении одной стороны образца импульсной лампой, обычно ксеноновой, и одновременном измерении изменения температуры на другой стороне образца с помощью ИК-детектора.Схема измерения представлена ​​на рис. 9.

Рис. 9

Перепечатано из An et al. [105] с разрешения Elsevier

Схема установки для измерения LFA.

График зависимости температуры тыльной стороны от времени. Значение температуропроводности обычно определяется путем подгонки данных к различным моделям с учетом граничных условий измерительной установки.

Этот метод описывается с использованием следующей формулы 8.

$$ \ alpha_ {0.{2} t_ {0.5}}} $$

(8)

, где t 0,5 - это время, за которое задняя часть образца достигает полувысоты при повышении температуры, α 0,5 - рассчитанный коэффициент температуропроводности с использованием t 0,5 и l - толщина образца.

Уравнение основано на следующих предположениях:

  1. 1.

    тепловой поток одномерный;

  2. 2.

    поглощение энергии происходит мгновенно, поскольку ширина импульса падающего лазера ничтожно мала по сравнению с характерной длительностью прохождения теплового потока через образец,

  3. 3.

    лазер не проникает внутрь образца,

  4. 4.

    измеренных параметра (α и Cp) сильно зависят от температуры,

  5. 5.

    поверхностей образцов имеют незначительные тепловые потери.

Метод термоотражения (также называемый фазочувствительным переходным методом термоотражения PSTTR) был впервые описан Ohsone et al.[51] для твердых образцов. Этот метод заключается в облучении образца на поверхности мощным лазером, который вызывает периодические колебания температуры. Другой лазер меньшей мощности облучает образец напрямую. Интенсивность отраженного сигнала и его фаза зависят от тепловых свойств образца и могут применяться для определения этих свойств, включая теплопроводность и теплопроводность материала. На рисунке 10 представлена ​​схема экспериментального массива PSTTR.

Рисунок 10

Создано на основе Panzer et al. [54]

Схема массива измерений PSTTR.

Образцы для измерения теплопроводности с использованием PSTTR готовятся путем осаждения вертикально ориентированных УНТ на кремниевую пластину с использованием метода CVD и последующего покрытия образца верхней поверхностью.

В этом методе, чтобы иметь возможность измерить образец, необходимо очень тщательно подготовить набор для измерения. По этой причине этот метод эффективно используется для оценки теплопроводности массивов, содержащих слой УНТ, который потенциально может быть применен в качестве ТИМ, поскольку, измеряя систему, мы узнаем ее общие характеристики, а не только характеристики углеродного слоя.

Эту технику также использовали Тонг и др. [52, 53]. Они провели измерения для трех образцов массива MWCNT, полученных на кремниевой пластине во время синтеза методом химического осаждения из паровой фазы, с использованием этилена в качестве прекурсора и Fe-катализатора. В своем исследовании, используя серию по-разному приготовленных образцов, они проверили, как верхняя поверхность влияет на результирующие значения теплопроводности. Первые образцы были приготовлены без верхней поверхности, а нагревательный лазер поглощался непосредственно на верхней поверхности MWCNT.Второй образец был получен с верхней поверхностью из стеклянной пластины, а последний включал поверхность из слоя индия, который термически сваривал MWCNT на стекле. Было замечено, что значение теплопроводности без верхнего поверхностного слоя (244 Вт / мК) ниже, чем в случае массивов с этим слоем (265 Вт / мК и 267 Вт / мК). Кроме того, тип слоя мало влияет на проводимость.

Panzer et al. [54] провели измерения массива Al / Pd / CNT / SiO 2 / Si.Они получили скромные значения к для УНТ (около 8 Вт / мК). Они объяснили это, представив модель переноса тепла в массиве с вертикально ориентированными УНТ на кремниевых пластинах, покрытых верхней поверхностью (рис. 11). Они также предложили простую геометрическую модель неполного теплового контакта УНТ – металл. Принимая во внимание различную длину УНТ и шероховатость пленки, можно обнаружить, что только некоторые УНТ принимают эффективное участие в переносе тепла, в то же время обеспечивая сопротивление остальным нанотрубкам.

Рисунок 11

Создано на основе Panzer et al. [54]

Диаграмма теплопроводности слоистых образцов металлизированных УНТ.

Проведенное исследование показало, что метод термоотражения эффективен для измерения проводимости слоистых массивов, содержащих углеродные нанотрубки, но для получения достоверных результатов необходимо правильно подготовить измерительный массив. В таблице 2 приведены результаты измерения теплопроводности методом термоотражения.

Таблица 2 Теплопроводность слоистых массивов со слоем УНТ

Фототермический метод был предложен Wang et al. [58] для термического анализа образцов сильно ориентированных МУНТ. Правильно приготовленный образец позволяет определить теплопроводность слоя УНТ, а также определить сопротивление термического контакта между УНТ и подложкой. Образец, анализируемый во время измерения, состоит из трех слоев. Тонкая пленка Cr на кремнии, а затем на нее наносится vaMWCNT.Подложка представляет собой кремниевую пластину из-за ее слабого поглощения инфракрасного лазерного луча и из-за того, что она прозрачна для теплового излучения слоя Cr. Структура образца представлена ​​на рис. 12. Набор образцов облучался с тыльной стороны (со стороны кремниевой пластины), и луч вызывал прямой нагрев слоя Cr и индуцировал изменение температуры на поверхности Cr. Теплопроводность вдоль УНТ тесно связана с изменениями температуры, которые чувствительны к измеренному тепловому излучению.Измеренное значение теплопроводности в осевом направлении vaMWCNT составило 0,145 Вт / мК для всей пленки и 27,3 Вт / мК для отдельной нанотрубки в этой пленке [58].

Рисунок 12

Перепечатано из Wang et al. [58], с разрешения AIP Publishing

Схема связи образца и лазерного луча в фототермической технике.

Рамановская спектроскопия

Впервые рамановская спектроскопия была использована для измерения теплопроводности материалов (в данном случае пористого кремния) Perichon et al.[60]. Облучаемый материал обладает способностью к упругому или неупругому рассеянию. Если энергия отраженного света меньше, это называется стоксовым комбинационным рассеянием света, а если больше - антистоксовым комбинационным рассеянием света, и данные сдвиги характерны для данного типа материала. Температуру поверхности в месте, нагретом лазером, можно измерить одним из двух способов: во-первых, исследуя стоксов сдвиг как функцию температуры, а во-вторых, исследуя соотношение интенсивности стоксовых и антистоксовых пиков, но это сложнее. измерять.

Поскольку пики Стокса и антистоксовы пики типичны для данного измерения, анализируя их сдвиги, можно определить изменение температуры поверхности образца и использовать эти данные для определения значения теплопроводности на основе следующее соотношение (Формула 9) [61]:

$$ k = \ frac {A * P} {{l (T _ {\ text {Raman}} - T _ {\ sin k})}} $$

(9)

, где A - поперечное сечение образца, l - длина образца, P - мощность лазера, T Raman - измеренная температура и T сток - температура радиатора.

В случае анализа образцов УНТ, заметный пик наблюдался при прибл. 1590 см −1 при комнатной температуре, так называемый G-диапазон. Этот сигнал появляется во всех углеродных материалах, которые содержат sp 2 связей. Для ОСУНТ G-диапазон может быть фактически деконволюционирован на несколько отдельных пиков. В спектре комбинационного рассеяния УНТ могут наблюдаться сигналы G + и G−, но интенсивность G + намного выше, чем интенсивность G−, поэтому этот сигнал используется для анализа спектра.На рисунке 13 представлен спектр с отмеченным пиком G + и его видимым сдвигом с температурой для образца УНТ [62].

Рисунок 13

По материалам Sahoo et al. [62]. Печатается с разрешения. Copyright (2014) Американское химическое общество

Рамановские спектры УНТ со смещенным пиком G +.

Образцы обычно измеряются в термостатированной вакуумной камере. Такие условия обеспечивают ограниченное рассеяние тепла, поэтому энергия лазера в основном используется для локального нагрева образца.Уменьшение мощности лазера изменяет локальную температуру образца. К основным преимуществам этого метода можно отнести то, что измерение является бесконтактным; он не повреждает образец и не требует специальной подготовки. Кроме того, этот метод обеспечивает субмикронное разрешение, поэтому он хорошо подходит для измерения наноструктур.

Первые попытки измерить теплопроводность УНТ с помощью рамановской спектроскопии были предприняты Li et al. [63], которые использовали его для измерения тепловых свойств отдельных ОСУНТ и МУНТ и получили 2400 и 1400 Вт / мК соответственно.

Болометрический метод

Болометрический метод измерения тепловых свойств тонких (<100 нм) полупрозрачных пленок ОУНТ массой нанограмм был использован Иткисом и др. [64]. ИК-излучение использовалось в качестве источника нагрева и создавало треугольный профиль температуры вдоль образца ОСУНТ. В этом методе образец также является термометром. Образец подвешивается через открывающееся сапфировое кольцо с использованием пасты Ag, которая обеспечивает эффективный теплоотвод. Комплект помещается в криостатическую камеру под давлением <0.1 мТорр. Болометр используется для измерения фотоотклика образца на ИК-излучение. Теплопроводность в этом методе описывается Формулой 10:

$$ k = \ frac {{P _ {\ text {abs}}}} {\ Delta T} * \ frac {L} {8A} $$

(10)

, где P abs - мощность поглощенного ИК-излучения, L - длина и A - площадь поперечного сечения пленки SWCNT.

Теплопроводность сетей УНТ
Влияние общих характеристик ансамблей УНТ

Комплексное исследование, проведенное Алиевым и др.[35, 36] оказали существенное влияние на понимание влияния структуры и упорядочения нанотрубок в материалах. Они использовали метод 3-ω для проведения измерений для листов MWCNT разной длины образцов при разных температурах и разном количестве слоев [35] и для различных наборов CNT [36] - одиночных MWCNT, связанных MWCNT, а также выровненных и отдельно стоящих листов MWCNT. На рисунке 14а представлены результаты для трех типов образцов листов MWCNT разной длины: 7,6 мм, 5,4 мм и 0,37 мм, которые были отмечены красными, зелеными и синими открытыми точками соответственно.Результаты экспериментов показали, что до 150 K длина листов MWCNT не имеет значения для значения теплопроводности, что, вероятно, связано с большим уменьшением излучения. Выше 150 К было обнаружено, что значения проводимости выше для гораздо более длинных образцов, чем для коротких (рис. 6а). Они также измерили значение проводимости вдоль и поперек полученной пленки длиной 0,37 мм при температуре 295 К и получили значения на уровне 50 Вт / мК и 2.1 Вт / мК соответственно. В многослойных системах они наблюдали ухудшение теплопроводности в результате увеличения количества слоев, что представлено на рис. 14б [35]. Они объяснили низкую теплопроводность листов MWCNT двумя факторами: внутренними дефектами соответствующих нанотрубок и рассеянием на границе фононов в жгутах, составляющих основу листов MWCNT.

Рисунок 14

Перепечатано из Алиева и др. [35], с разрешения Elsevier

Теплопроводность листов УНТ зависит от длины ( a ) и количества слоев ( b ).

В своей следующей статье они сосредоточились на системах, содержащих по-разному ориентированные MWCNT - одиночные, связанные и листы. Кроме того, они предложили модель теплового потока через границу раздела труба-труба. Когда две нанотрубки находятся на расстоянии сил Ван-дер-Ваальса, тепло передается от самой внешней оболочки УНТ 1 к самой внешней оболочке УНТ 2 вдоль УНТ 2, а затем на УНТ 3 и так далее. Эта концепция была графически отображена в исследовании Qiu et al. [37]. На рисунке 15а представлена ​​схема теплообмена между оболочками соседних нанотрубок, а на рис.15b показана схема термического сопротивления в виде электрических эквивалентных схем резисторов.

Рисунок 15

Перепечатано из Qiu et al. [37] с разрешения журнала Nature Research

Схема переноса фононов между соседними нанотрубками.

Было высказано предположение, что MWCNT лучше, чем SWCNTs по теплопроводности, потому что увеличение диаметра нанотрубок сопровождается большим количеством оптических фононных мод, которые могут подвергаться возбуждению и вносить вклад в теплопроводность.В случае появления дефекта в структуре ОСНТ его влияние на свойства проводимости значительно сильнее, чем в случае МУНТ. Это связано с тем, что в MWCNT соседняя оболочка может создавать новые дополнительные каналы для фононов, что невозможно в SWCNT.

В своем исследовании [36] они получили следующие значения теплопроводности для одиночных MWCNT, связанных MWCNT и пленки MWCNT: 600, 150 и 50 Вт / мК соответственно. Низкую теплопроводность можно объяснить низким структурным качеством МУНТ, полученных методом химического осаждения из паровой фазы.Путем экспериментов они доказали, что связывание снижает теплопроводность. Кроме того, теплопроводность жгута УНТ и пленки УНТ намного ниже, чем у одиночной нанотрубки, что является результатом гораздо более плохой передачи энергии между трубками, что, в свою очередь, является результатом малых площадей соединяемых поверхностей цилиндрических трубок и плохой передачи. фононов. Кроме того, они подсчитали, что лучшая теплопроводность в длинных связках УНТ появляется, когда отдельные нанотрубки перекрываются только на 2–3%.

Термические свойства нанотрубок сильно зависят от параметров синтеза. Процесс синтеза влияет на тип (SWCNT, DWCNT или MWCNT), количество дефектов в кристаллической решетке, а также на загрязняющие вещества, присутствующие в материале. Исследования влияния условий синтеза и примесей на термические свойства пленок УНТ были проведены Ивановым и соавт. [65] и Gspann et al. [46]. Они заявили, что условия синтеза можно использовать для управления физическими параметрами нанотрубок и степенью кристалличности, а также для уменьшения количества загрязняющих веществ в пленке, которые отрицательно влияют на тепловую и электрическую проводимость, поскольку они нарушают контакт между пучками.

На теплопроводность нанотрубок также влияет присутствие других нанотрубок в непосредственной близости от них. Проведенные экспериментальные исследования подтверждают приведенные выше теоретические расчеты (часть 3). В случае УНТ увеличение размера жгута снижает теплопроводность [66]. Это связано с повышенной скоростью рассеяния на соседних УНТ. Более того, были проведены исследования, которые показали, что жгут УНТ характеризуется более высокими значениями теплопроводности, чем пленки, что является следствием того, что в жгутах нанотрубки в основном параллельны, а в пленках дополнительно появляется поперечная структура, которая имеет отрицательное влияние на проводимость фононов.

Йошида и др. [67] исследовали влияние наложения нескольких пленок и изменение анизотропных свойств таких систем. Они заметили, что увеличение количества пленок вызывает уменьшение анизотропии и увеличение теплопроводности.

В таблице 3 приведены результаты измерений для различных систем на основе УНТ.

Таблица 3 Влияние общих характеристик ансамблей УНТ
Влияние температуры

Для измерения влияния температуры на теплопроводность обычно применяются различные методы.Некоторые из них больше подходят для измерений при более низких температурах - ниже 275 К, например, сравнительные методы и PTC. Другие из-за метода измерения, например, необходимости облучения образца лазером, лучше работают при измерениях теплопроводности при температурах выше комнатной. К ним относятся LFA и измерение проводимости с помощью рамановской спектроскопии.

Чтобы правильно понять влияние температуры на теплопроводность сетей углеродных нанотрубок, сначала необходимо исследовать одиночную нанотрубку.В диапазонах самых низких температур, близких к абсолютному нулю, теплопроводность линейно увеличивается с увеличением температуры, а перенос тепла является баллистическим [70]. При дальнейшем повышении температуры теплопроводность начинает опосредоваться дополнительными фононными модами, и теплопроводность увеличивается до максимального значения (часто близкого к комнатной температуре [6, 22]). Затем с повышением температуры преобладают процессы рассеяния фотонов [10], снижающие теплопроводность.

В литературе есть многочисленные ссылки на исследования теплопроводности различных сетей УНТ: пленок, бумажных пакетов или связанных УНТ в зависимости от температуры. Исследование, проведенное Hone et al, Gonnet et al. и Pöhls et al. продемонстрировал, что пленки, полученные из УНТ, демонстрируют увеличение теплопроводности вместе с повышением температуры от около 0 К до около комнатной температуры, чего можно было ожидать при изучении изменений теплопроводности для одиночной нанотрубки.Hone et al. [12] были первыми исследователями, которые определили взаимосвязь между теплопроводностью и температурой матов высокой чистоты из спутанных однослойных углеродных нанотрубок. Они отметили, что теплопроводность плавно снижалась от 210 до почти 0 Вт / мК при понижении температуры в диапазоне от 350 К до ниже 40 К соответственно.

Вторая группа исследований, встречающихся в литературе, включает измерения, проведенные от комнатной температуры и выше. Hu et al. [33] провели исследование слоя vaCNT при двух различных температурах с использованием метода 3-ω.Они наблюдали рост теплопроводности с 74 Вт / мК (для комнатной температуры) до 83 Вт / мК (для температуры 323 К).

В последующем исследовании Zhang et al. В [71] проанализировано изменение значения теплопроводности при различных температурах объемных МУНТ, отожженных при 1600 ° C. Они наблюдали, что максимальный пик имел место при температуре 900 К, когда значение теплопроводности составляло 4,9 Вт / мК, а выше этой температуры проводимость начинала уменьшаться.

Исследования теплопроводности пленки SWCNT и определение температуры, при которой она достигает максимального значения, были выполнены Duzynska и Zdrojek et al.[72,73,74]. Они получили пленку ОСУНТ, а затем исследовали влияние повышенной температуры на изменения теплопроводности с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света. Из их исследований следует, что теплопроводность снизилась с 26,4 до 9,2 Вт / мК в диапазоне температур от 300 до 450 К. Кроме того, они наблюдали плато с уровня 410 К. Они объяснили уменьшение значения проводимости в пленке ОСУНТ. за счет усиления процессов рассеяния фононов высших порядков с ростом температуры. В таблице 4 приведены результаты исследования коэффициента теплопроводности в зависимости от температуры, имеющиеся в литературе.

Таблица 4 Влияние температуры на теплопроводность сеток УНТ
Влияние плотности

Удельная плотность и плотность упаковки УНТ в пленке оказывают значительное влияние на значение теплопроводности сеток УНТ. Увеличение теплопроводности связано с увеличением количества спаев, что способствует переносу тепла внутри образца. В литературе представлены различные способы увеличения плотности систем из УНТ.Первый заключается в отжиге образца, повышающем его упорядоченность и кристалличность ( подробно описывается в следующем подразделе ). Другие методы заключаются в механическом увеличении упаковки УНТ в пленку, например, путем их прессования с использованием различных давлений. В таблице 5 приведены результаты исследования теплопроводности в зависимости от плотности образцов.

Таблица 5 Влияние плотности

Prasher et al. [26, 79] исследовали влияние плотности в системах застежки-липучки, где SWCNT ориентированы случайным образом.На основе формулы (1) они использовали математическое моделирование для определения теоретической стоимости своих материалов. Кроме того, они заметили, что это было на порядок больше, чем экспериментальные результаты, представленные в таблице 5.

Zhang et al. В работе [47] исследовано влияние плотности упаковки УНТ в бумагу-пленку на величину теплопроводности. В своей работе они использовали разное давление в диапазоне от 20 до 30 МПа для того, чтобы прижать образец. Плотность образцов находилась в пределах 0.От 8 до 1,39 г / см 3 . Авторы подчеркнули, что наибольшее значение плотности образца, упакованного при самом высоком давлении, очень похоже на «предельную плотность 1,58 идеальных листов бумаги, рассчитанную с помощью простой модели плотной гексагональной упаковки». Электропроводность измерялась стационарными методами, и наблюдалось увеличение с 472 до 766 Вт / мК. Исследование подтвердило, что теплопроводность увеличивается с увеличением плотности, что является результатом более высокой упаковки УНТ в образце, что, в свою очередь, приводит к более быстрой термической перколяции.

Стационарный метод также использовался Pöhls et al. [45] для исследования УНТ, полученных с помощью метода водного CVD. Теплопроводность этого образца составила 3,0 Вт / мК при комнатной температуре. Низкое значение проводимости авторы связали с малой плотностью массы.

Иткис и др. [64] применили болометрический метод для определения влияния метода подготовки пленки на термические свойства конечного продукта. Они получили два типа пленок УНТ. Первый был получен в результате самоорганизации нанотрубок на решетке из нержавеющей стали с использованием процесса электродугового разряда.(Название образца - пленка SWCNT.) Во втором методе они получали пленку с использованием вакуумной фильтрации из дисперсии SWCNT. (Название образца было pSWCNT.) Что касается метода приготовления, первая пленка продемонстрировала меньшую плотность упаковки, чем вторая. Толщина образцов aSWCNT и pSWCNT составляла 35 и 100 нм, а значения теплопроводности - 75 и 30 Вт / мК. В обеих пленках наблюдалось монотонное увеличение теплопроводности с температурой. В случае пленочной сетки aSWCNT переходы характеризовались более слабым контактом, чем в pSWCNT, поэтому теплопроводность была ниже.

Kong et al. [31, 39] проанализировали трехмерную сеть углеродных нанотрубок, состоящую из vaCNTs, соединенных мостиком со случайно ориентированными вторичными CNT. Эта трехмерная структура была получена в два этапа. Сначала были созданы первичные ваУНТ, а затем на эти УНТ были нанесены частицы Ni. Частицы Ni выступили катализатором и инициировали создание вторичных УНТ в последующем синтезе. В своих исследованиях они определили влияние структуры сети на значение теплопроводности, используя метод 3-ω на основе автономных датчиков.В результате разработки вторичных УНТ для 3D-системы с плотностью массива 5,6 × 10 8 УНТ / см 2 теплопроводность улучшилась более чем на 55% с 9,3 до 19,8 Вт / мК. Однако, когда плотность массива увеличилась до 7,2 × 10 8 УНТ / см 2 , присутствие вторичных УНТ ухудшило теплопроводность по сравнению с массивом первичных УНТ. Это явление объяснялось повышенной плотностью дефектов и слишком большим размером труба – труба.

Влияние отжига

Процесс получения и очистки УНТ существенно влияет на их свойства.Одним из основных факторов, влияющих на эти свойства, является процесс отжига конечного продукта, потому что он устраняет загрязнения из материала, влияет на его внутреннюю упорядоченность и уменьшает количество дефектов в структуре и, кроме того, изменяет плотность, влияние который был описан выше. Исследование, проведенное Hone et al. [18, 75], Lin et al. [80] и Zhang et al. [71, 81] демонстрируют положительное влияние отжига на теплопроводность УНТ.

Hone et al.В работах [18, 75] были получены пленки из ОСУНТ, которые были ориентированы в магнитном поле и подвергнуты вакуумному отжигу при 1200 ° C. Этот фильм сравнивали с неотожженным фильмом. Они объяснили улучшение теплопроводности удалением с УНТ кислотных примесей, которые изменили механизм проводимости.

Используя LFA, Lin et al. [80] продемонстрировали, что низкая величина дефектов в одиночных нанотрубках вызывает повышенную теплопроводность и что процесс отжига влияет на степень упорядочения и уменьшение количества имеющихся дефектов.Кроме того, они обнаружили, что жгуты УНТ имеют более низкое значение теплопроводности, потому что взаимодействие трубка-трубка снижает эффективную теплопроводность отдельной УНТ.

В других работах Zhang et al. В [71, 81] описаны объемные МУНТ, полученные методом химического осаждения из паровой фазы разложением пропилена и водорода на никелевом катализаторе. После очистки полученные нанотрубки подвергались отжигу при различных температурах (1600 ° C, 1800 ° C, 2000 ° C). Они проанализировали [81] изменение структуры объемных МУНТ после отжига и обнаружили, что чем выше температура отжига, тем выше плотность, вплоть до 1.45 г / см 3 для температуры 2000 ° C. Измерения тепловых свойств дискообразных образцов МУНТ показали, что увеличение температуры отжига, т.е. плотности, вызывает увеличение значения теплопроводности с 2,8 до 4,2 Вт / мК и температуропроводности. Влияние отжига на изменение внутреннего упорядочения и увеличение плотности УНТ в сетках, а также его связь с увеличением теплопроводности также было представлено Yang et al.[82] и Иванов и др. [65]. Ян и др. [82] получили булочки из МУНТ, синтезированных методом химического осаждения из паровой фазы в присутствии Fe-катализатора. Затем они спекали обклеивающуюся бумагу при различных температурах от 500 до 1500 ° C в вакууме. Они заметили, что значение теплопроводности клеящих бумаг меняется с увеличением температуры спекания от 1,5 до 10,5 Вт / мК. В своем исследовании Иванов и соавт. [65] зафиксировали увеличение теплопроводности до 400% для vaCNT после отжига при 2800 ° C, что еще раз демонстрирует, насколько важно избегать дефектов в материале.

Результаты вышеупомянутых исследований представлены в таблице 6.

Таблица 6 Влияние отжига на теплопроводность
Влияние направления измерения и центровки

Направление измерения с учетом направления УНТ в Образец также имеет значение, поскольку теплопроводность происходит вдоль УНТ, а не поперек них. Некоторые методы измерения, такие как LFA, основаны на приближении, что тепловой поток является однонаправленным [80].Это предположение было использовано Ли и др. [8] для измерения проводимости между плоскостями. В своих работах они также измеряли теплопроводность в плоскости с помощью метода горячего диска. Аналогичное исследование было проведено Misak et al. [83], но они провели измерения в плоскости, используя LFA, и измерения вне плоскости, используя метод горячего диска. Такой подход к обсуждению теплопроводности УНТ продемонстрировал, что, в зависимости от направления измерения, значения могут значительно отличаться и что, хотя материал является проводником в одном направлении, он может быть пограничным полупроводником / диэлектриком в другом.В обеих работах авторы показали, что теплопроводность в плоскости значительно выше, чем в плоскости. Измерение в плоскости составило 25 Вт / мК [83] и 150 Вт / мК [8], в то время как теплопроводность вне плоскости имеет одинаковое значение в обеих статьях: 0,1 Вт / мК.

Влияние направления измерения на значение теплопроводности также было указано Qiu et al. Затем они измерили значения теплопроводности для всех трех направлений: x - направление плоскости, y - поперек образца и z - в направлении толщины, что составило, соответственно, 127 Вт / мК, 42 Вт. / мК и 4 Вт / мК.Они также предположили, что haCNT заказываются более постоянно, чем Bucky paper или мат из CNT. Кроме того, они заметили, что изменение ориентации УНТ с вертикальной на горизонтальную улучшает теплопроводность в плоскости и снижает общее тепловое контактное сопротивление для haCNT.

Из проведенных исследований следует, что пленки из УНТ обладают свойствами анизотропных материалов. Величина теплопроводности вдоль УНТ намного выше, иногда даже на четыре порядка, чем в других направлениях.Эти обсуждения привели к исследованию влияния магнитного поля на упорядочение УНТ в пленках и, таким образом, к улучшению теплопроводности материалов. Такие работы описаны Fisher et al. [84] и Gonnet et al. [77]. Они использовали ОСУНТ для получения матов в магнитном поле величиной 7 и 26 Тл (группа Фишера) и 17,3 Тл (группа Гонне). Как и раньше, они продемонстрировали, что упорядочение углеродных нанотрубок с помощью магнитного поля значительно улучшает их теплопроводность.Результаты исследования приведены в таблице 7.

Таблица 7 Влияние направления измерения и выравнивания

УНТ в пленке также можно заказать механически. Одно из таких решений было предложено Wang et al. [48], которые получили лист бакайбумаги с выровненными УНТ с помощью так называемого метода выталкивания домино, который продемонстрировал хорошую теплопроводность 153 Вт / мК (параллельно) и 72 Вт / мК (в поперечном направлении). Для сравнения был также получен образец бек-бумаги со случайно ориентированными нанотрубками - значение теплопроводности составило 81 Вт / мК.Они продемонстрировали, что упорядочение нанотрубок в плоскости увеличивает теплопроводность в направлении ориентации.

DOWSIL ™ CN-8760 Теплопроводящий герметик

Двухкомпонентный эластомер серого цвета с умеренной теплопроводностью, состоящий из двух частей, при комнатной температуре и термоотверждаемый для обеспечения гибкости производства.

Недвижимость

Эти значения не предназначены для использования при подготовке спецификаций.

Типичные свойства

  • Характеристики отверждения да Нет Увеличенное время работы при комнатной температуре> 20 мин.
  • Дюрометр / твердость да Нет Средняя жесткость 20A-50A
  • Одна или две части да Нет Две части
  • Отверждение при комнатной температуре да Нет 30мин - 4 часа
  • Особые свойства да Нет Теплопроводящий, внесен в список UL
  • Вязкость / расход да Нет Контролируемый поток 3000 - 10 000 сП

Регламент / Сертификаты

Примеры вариантов

Этот продукт обычно доступен для продажи в следующих регионах: {{sOptions.regionAvailability}}

Стандартный образец артикула недоступен для этого продукта.

Стандартный образец артикула недоступен для этого продукта. Свяжитесь с нами, чтобы сообщить нам о своем приложении и потребностях. Мы предоставим варианты на ваше рассмотрение.

В настоящее время возникла проблема с подключением, попробуйте еще раз!

Варианты покупки

Этот продукт обычно доступен для продажи в следующих регионах: {{bOptions.regionAvailability}}

Найдите дистрибьютора

В настоящее время возникла проблема с подключением, попробуйте еще раз!

<Назад

Для этого материала в Интернете нет паспортов безопасности. Пожалуйста, свяжитесь с Dow для получения дополнительной информации.

ВЫБИРАТЬ {{list.item.name | отделка }}
Выберите страну / регион: Выберите страну / регион {{country.countryName}}
Паспорт безопасности
Вид {{док.tradeProductName}} - {{doc.languageName}}
Вид Список ингредиентов продукта
Только английский

Паспорта безопасности для этого материала недоступны в Интернете.
За дополнительной информацией обращайтесь в Dow.

<Назад

Для этого материала в Интернете нет контактных писем по вопросам пищевых продуктов. Пожалуйста, свяжитесь с Dow для получения дополнительной информации.

ВЫБИРАТЬ {{list.item.name | отделка }}
Выберите страну / регион: Выберите страну / регион {{страна.Имя страны }}
Вид {{doc.tradeProductName}} - {{doc.languageName}}

Для этого материала в Интернете нет контактных писем по вопросам пищевых продуктов.
За дополнительной информацией обращайтесь в Dow.

Для этого материала не удалось найти спецификации на выбранном языке

ВЫБИРАТЬ {{list.item.name | отделка }}

DOWSIL ™ CN-8760 Теплопроводящий герметик
Для этого материала в Интернете нет технических паспортов.
Пожалуйста, свяжитесь с Dow для получения дополнительной информации.

DOWSIL ™ CN-8760 Технический паспорт теплопроводящего герметика ВЫБИРАТЬ

DOWSIL ™ CN-8760 Теплопроводящий герметик
Свяжитесь с Dow для получения информации о вариантах распространения этого продукта.

Тепловые свойства металлов, проводимость, тепловое расширение, удельная теплоемкость

Проектирование и проектирование теплопередачи
Конструирование металлов и материалов
Обзор теплопроводности, теплопередачи

Металлы в целом обладают высокой электропроводностью, высокой теплопроводностью и высокой плотностью. Обычно они податливы и пластичны, деформируются под действием напряжения без сколов.С точки зрения оптических свойств металлы блестящие и блестящие. Листы металла толщиной более нескольких микрометров кажутся непрозрачными, но сусальное золото пропускает зеленый свет.

Хотя большинство металлов имеют более высокие плотности, чем большинство неметаллов, их плотности сильно различаются: литий является наименее плотным твердым элементом, а осмий - наиболее плотным. Щелочные и щелочноземельные металлы в группах I A и II A называются легкими металлами, поскольку они имеют низкую плотность, низкую твердость и низкие температуры плавления.Высокая плотность большинства металлов обусловлена ​​плотноупакованной кристаллической решеткой металлической структуры. Прочность металлических связей для различных металлов достигает максимума вокруг центра ряда переходных металлов, поскольку эти элементы имеют большое количество делокализованных электронов в металлических связях с сильной связью. Однако другие факторы (такие как радиус атома, заряд ядра, количество орбиталей связей, перекрытие орбитальных энергий и форма кристалла) также участвуют.

См. Формулы преобразования внизу:
Материал Теплопроводность
БТЕ / (ч-фут-фут)
Плотность (фунт / дюйм 3 ) Удельная теплоемкость
(БТЕ / фунт / фут)
Точка плавления (F) Скрытая теплота плавления (БТЕ / фунт) Тепловое расширение (дюйм / дюйм / фут x 10 -6 )
Алюминий 136 0.098 0,24 1220 169 13,1
Сурьма 120
Латунь (желтый) 69.33 0,306 0,096 1724 11,2
Кадмий
Медь 231 0.322 0,095 1976 91,1 9,8
Золото 183 0,698 0.032 1945 29 7,9
Инколой 800 0,29 0,13 2500 7.9
Инконель 600 0,304 0,126 2500 5,8
Чугун, литье 46.33 0,26 0,12 2150 6
Свинец цельный 20,39 0,41 0.032 621 11,3 16,4
Свинец жидкий 0,387 0,037
Магний 0.063 0,27 1202 160 14
молибден 0,369 0.071 4750 126 2,9
Монель 400 0,319 0,11 2400 6.4
Никель 52,4 0,321 0,12 2642 133 5,8
Нихром (80% NI-20% Cr) 0.302 0,11 2550 7,3
Платина 41,36 0,775 0,035 3225 49 4.9
Серебро 247,87 0,379 0,057 1760 38 10,8
Припой (50% Pb-50% Sn) 0.323 0,051 361 17 13,1
Сталь мягкая 26,0 - 37,5 0,284 0.122 2570 6,7
Сталь, нержавеющая 304 8,09 0,286 0,120 2550 9.6
Сталь, нержавеющая 430 8,11 0,275 0,110 2650 6
тантал 0.6 0,035 5425 3,6
Олово твердое 38,48 0,263 0,065 450 26.1 13
Олово жидкое 0,253 0,052
Титан 99.0% 12,65 0,164 0,13 3035 4,7
Вольфрам 100,53 0.697 0,04 6170 79 2,5
Тип металл (85% Pb-15% Сб) 0,387 0.04 500 14 + -
цинк 67.023 0,258 0,096 786 43.3 22,1
цирконий 145 0,234 0,067 3350 108 3.2

Термические свойства металлов
Материал Электропроводность
Вт / м-C
Плотность
кг / м 3
Удельная теплоемкость
Дж / кг- ° C
Алюминий, 2024, Temper-T351 143.0 2,8 х 10 3 795,0
Алюминий, 2024, Temper-T4 121,0 2,8 х 10 3 795.0
Алюминий, 5052, Temper-h42 138,0 2,68 х 10 3 963,0
Алюминий, 5052, Temper-O 144,0 2.69 х 10 3 963,0
Алюминий, 6061, Temper-O 180,0 2,71 х 10 3 1,256 x 10 3
Алюминий, 6061, Temper-T4 154,0 2,71 х 10 3 1,256 x 10 3
Алюминий, 6061, Temper-T6 167.0 2,71 х 10 3 1,256 x 10 3
Алюминий, 7075, Temper-T6 130,0 2,8 х 10 3 1,047 x 10 3
Алюминий, A356, Temper-T6 128,0 2,76 х 10 3 900,0
Алюминий чистый 220.0 2,707 x 10 3 896,0
Бериллий чистый 175,0 1,85 х 10 3 1.885 х 10 3
Латунь, красная, 85% Cu-15% Zn 151,0 8,8 x 10 3 380,0
Латунь, желтая, 65% Cu-35% Zn 119,0 8.8 х 10 3 380,0
Медь, сплав, 11000 388,0 8,933 x 10 3 385,0
Медь, алюминиевая бронза, 95% Cu-5% Al 83,0 8,666 x 10 3 410,0
Медь, латунь, 70% Cu-30% Zn 111,0 8,522 х 10 3 385.0
Медь, бронза, 75% Cu-25% Sn 26,0 8,666 x 10 3 343,0
Медь, константан, 60% Cu-40% Ni 22,7 8,922 x 10 3 410,0
Медь тянутая проволока 287,0 8,8 x 10 3 376,0
Медь, немецкое серебро, 62% Cu-15% Ni-22% Zn 24.9 8,618 x 10 3 394,0
Медь, чистая 386,0 8,954 x 10 3 380,0
Медь, Красная латунь, 85% Cu-9% Sn-6% Zn 61,0 8,714 x 10 3 385,0
Золото, чистое 318,0 18,9 х 10 3 130.0
Инвар, 64% Fe-35% Ni 13,8 8,13 х 10 3 480,0
Чугун, литье 55,0 7,92 x 10 3 456,0
Железо, чистое 71,8 7,897 x 10 3 452,0
Железо, кованое, 0.5% С 59,0 7,849 x 10 3 460,0
Ковар, 54% Fe-29% Ni-17% Co 16,3 8,36 x 10 3 432,0
Свинец чистый 35,0 11,373 x 10 3 130,0
Магний, Mg-Al, электролитический, 8% Al-2% Zn 66.0 1,81 х 10 3 1,0 х 10 3
Магний чистый 171,0 1,746 x 10 3 1,013 x 10 3
Молибден 130,0 10,22 x 10 3 251,0
Нихром, 80% Ni-20% Cr 12,0 8.4 х 10 3 420,0
Никель, Ni-Cr, 80% Ni-20% Cr 12,6 8,314 x 10 3 444,0
Никель, Ni-Cr, 90% Ni-10% Cr 17,0 8,666 x 10 3 444,0
Никель чистый 99,0 8,906 x 10 3 445.9
Серебро, чистое 418,0 10,51 x 10 3 230,0
Припой, твердый, 80% Au-20% Sn 57,0 15,0 х 10 3 15,0
Припой, твердый, 88% Au-12% Ge 88,0 15,0 х 10 3 Нет данных
Припой, твердый, 95% Au-3% Si 94.0 15,7 х 10 3 147,0
Припой, мягкий, 60% Sn-40% Pb 50,0 9,29 x 10 3 180,0
Припой, мягкий, 63% Sn-37% Pb 51,0 9,25 x 10 3 180,0
Припой, мягкий, 92,5% Pb-2,5% Ag-5% In 39,0 12.0 х 10 3 Нет данных
Припой, мягкий, 95% Pb-5% Sn 32,3 11,0 х 10 3 134,0
Сталь углеродистая, 0,5% C 54,0 7,833 x 10 3 465,0
Сталь углеродистая, 1,0% C 43,0 7.801 х 10 3 473.0
Сталь углеродистая, 1,5% C 36,0 7,753 x 10 3 486,0
Сталь, хром, Cr0% 73,0 7,897 x 10 3 452,0
Сталь, хром, Cr1% 61,0 7,865 x 10 3 460,0
Сталь, хром, Cr20% 22.0 7,689 x 10 3 460,0
Сталь, хром, Cr5% 40,0 7,833 x 10 3 460,0
Сталь хромоникелевый, 18% Cr-8% Ni 16,3 7,817 x 10 3 460,0
Сталь, инвар, 36% Ni 10,7 8.137 х 10 3 460,0
Сталь, никель, Ni 0% 73,0 7,897 x 10 3 452,0
Сталь, никель, 20% Ni 19,0 7,933 x 10 3 460,0
Сталь, никель, Ni40% 10,0 8,169 x 10 3 460.0
Сталь, никель, Ni 80% 35,0 8,618 x 10 3 460,0
Сталь, SAE 1010 59,0 7,832 x 10 3 434,0
Сталь, SAE 1010, лист 63,9 7,832 x 10 3 434,0
Сталь, нержавеющая, 316 16.26 8,0272 х 10 3 502,1
Сталь, вольфрам, W0% 73,0 7,897 x 10 3 452,0
Сталь, вольфрам, W1% 66,0 7,913 x 10 3 448,0
Сталь, вольфрам, W10% 48,0 8.314 х 10 3 419,0
Сталь, вольфрам, W5% 54,0 8,073 x 10 3 435,0
Олово литое, кованое 62,5 7,352 х 10 3 226,0
Олово чистое 64,0 7,304 x 10 3 226.5
Титан 15,6 4,51 х 10 3 544,0
Вольфрам 180,0 19,35 x 10 3 134,4
Цинк чистый 112,2 7,144 x 10 3 384,3

Преобразование теплопроводности:
1 кал / см 2 / см / с / ° C = 10.63 Вт / дюйм - ° C

117 БТЕ / (час-фут F) x (0,293 ватт-час / БТЕ) x (1,8F / C) x (фут / 12 дюймов) = 5,14 Вт / дюйм - ° C
или
117 БТЕ / (час-фут-фут) x 0,04395 Вт / дюйм-фут -фут / (Btu = ° C - дюйм) = 5,14 Вт / дюйм-° C

См. Наши определения и преобразования производства материалов страницы для получения дополнительной информации!

Тепловые свойства неметаллов

© Copyright 2000-2021, Engineers Edge, LLC www.engineeringsedge.com
Все права защищены
Отказ от ответственности | Обратная связь | Реклама | Контакты

Дата / Время:

(PDF) Превосходная теплопроводность однослойного графена

(9) Hass, J .; Feng, R .; Li, T .; Li, X .; Zong, Z .; de Heer, W. A .; Первый,

P. N .; Conrad, E.H .; Jeffrey, C.A .; Berger, C. Appl. Phys. Lett. 2006,

89, 143106.

(10) Saito, K .; Nakamura, J .; Натори, A. Phys. ReV.B2007,76, 115409.

(11) Peres, N. M. R .; душ Сантуш, Дж .; Stauber, T. Phys. ReV.B2007,76,

073412.

(12) Mingo, N .; Broido, D.A. Phys. ReV. Lett. 2005,95, 096105.

(13) Chiu, H.Y .; Дешпанде, В. В .; Postma, H. W. C .; Lau, C.N .; Miko,

C .; Форро, Л .; Bockrath, M. Phys. ReV. Lett. 2005,95, 226101.

(14) Yu, C.H .; Shi, L .; Yao, Z .; Li, D. Y .; Majumdar, A. Nano Lett. 2005,

5, 1842.

(15) Kim, P .; Ши, Л.; Majumdar, A .; McEuen, P. L. Phys. ReV. Lett. 2001,

87, 215502.

(16) Pop, E .; Mann, D .; Wang, Q .; Goodson, K .; Dai, H. Nano Lett. 2006,

6,96.

(17) Hone, J .; Whitney, M .; Пискоти, С .; Zettl, A. Phys. ReV.B1999,59,

R2514.

(18) Сухадолов А.В .; Ивакин, Э. В .; Ральченко, В.Г .; Хомич

А.В .; Власов, А. В .; Попович, А. Ф. Даймонд Релат. Матер. 2005,

14, 589.

(19) Berger, S .; Квон, И-К.; Tománek, D. Phys. ReV. Lett. 2000, 84, 4613.

(20) Osman, M. A .; Шривастава Д. Нанотехнологии 2001,12,21.

(21) Кэхилл, Д. Г. ReV. Sci. Instrum. 1990, 61, 802.

(22) Liu, W. L .; Shamsa, M .; Calizo, I .; Баландин, А. А .; Ральченко, В .;

Попович, А .; Савельев, А. Прил. Phys. Lett. 2006, 89, 171915.

(23) Ferrari, A.C .; Meyer, J.C .; Scardaci, V .; Casiraghi, C .; Lazzeri, M .;

Mauri, F .; Piscanec, P .; Jiang, D .; Новоселов, К.С.; Roth, S .; Гейм,

А.К. Phys. ReV. Lett. 2006, 97, 187401.

(24) Gupta, A .; Chen, G .; Joshi, P .; Tadigadapa, S .; Эклунд, П. К. Нано

Lett. 2006,6, 2667.

(25) Calizo, I .; Bao, W .; Miao, F .; Lau, C.N .; Баландин, А.А. Прил. Phys.

Lett. 2007,91, 201904.

(26) (a) Calizo, I .; Баландин, А. А .; Bao, W .; Miao, F .; Lau, C. N. Nano

Lett 2007,7, 2645. (b) Calizo, I .; Miao, F .; Bao, W .; Lau, C.N .;

Баландин, А.A. Прил. Phys. Lett. 2007, 91, 071913.

(27) Perichon, S .; Лысенко, В .; Ремаки, Б .; Barbier, D. J. Appl. Phys. 1999,

86, 4700.

(28) Лысенко В .; Перихон, С .; Ремаки, Б .; Barbier, D. J. Appl. Phys. 1999,

86, 6841.

(29) Klemens, P.G. Carbon 1994, 32735.

(30) Mounet, N .; Marzari, N. Phys. ReV.B2005,71, 205214.

(31) Che, J .; Cagin, T .; Годдард, В. А., III Нанотехнологии 2000,11,65.

(32) (а) Баландин, А.; Wang, K. L. Phys. РэВ.Б1998,58, 1544. (б)

Баландин, А .; Wang, K. L. J. Appl. Phys. 1998, 84, 6149.

(33) Zou, J .; Баландин, A.A. J. Appl. Phys. 2001, 89, 2932.

(34) (а) Покатилов Э. П .; Ника, Д Л .; Баландин, А.А. ReV.B2005,

72, 113311. (б) Покатилов Е.П .; Ника, Д.Л .; Баландин А.А.

Микроструктура сверхрешеток. 2005, 38, 168.

(35) Shamsa, M .; Liu, W. L .; Баландин, А. А .; Casiraghi, C .; Milne, W. I .;

Феррари, А.C. Прил. Phys. Lett. 2006, 89, 161921.

(36) (a) Tobin, M.C. Laser Raman Spectroscopy; Wiley-Interscience:

Торонто, 1971; (б) Сущинский М.М. Рамановские спектры молекул

,

и кристаллов; Наука: Москва, 1969; (c) McCreery, R. L. Raman

Спектроскопия для химического анализа; Wiley-Interscience: New York,

2000.

(37) Meyer, J. C .; Гейм, А.К .; Katsnelson, M. I .; Новоселов, К. С .; Booth,

T. J .; Рот, С. Нат. Lett. 2007 446,60

.

(38) Galeener, F. L. Phys. ReV.B1979,19, 4292.

(39) Kuball, M .; Rajasingam, S .; Sarua, A .; Uren, M. J .; Martin, T .; Hughes,

B.T .; Hilton, K. P .; Balmer, R. S. Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 124.

(40) Включение коэффициента отражения RH HOPG и RSi дна траншеи Si

приведет к умножению окончательного выражения для

мощности графена на коэффициент (1 + RSi) (1 - RH), что составляет около

0,94 для характерных значений коэффициентов для наших выборок.