Determinação da condutividade térmica por método de sonda plana em regime transiente(HOTDISK)

O que é?

A condutividade térmica é uma grandeza física específica e inerente a todos os materiais homogéneos, a qual relaciona a quantidade de calor (Q) que atravessa a espessura de um material (L) numa área definida (A), levando a uma determinada variação de temperatura (ΔT), determinando assim a capacidade de uma substância conduzir o calor. A medição da condutividade térmica é geralmente baseada na análise da resposta térmica do material relativamente ao estímulo provocado por um fluxo térmico, exprimindo-se no Sistema Internacional (SI) em watt por metro kelvin (W/mK).

Para que serve?

Em processos de produção e/ou utilização final de materiais que envolvam fenómenos de transferência de calor, o conhecimento das propriedades térmicas é muito importante. Materiais com elevada condutividade térmica tendem a conduzir calor de forma mais rápida, sendo por isso geralmente utilizados como dissipadores de calor, ao contrário dos materiais de baixa condutividade térmica, normalmente associados a aplicações de isolamento térmico.

Equipamento e condições de utilização

O principal equipamento do laboratório para realização de ensaios de condutibilidade térmica é um modelo TPS2500 da marca Hot Disk, o qual permite a medição de condutividade e difusividade térmica através do método da sonda plana transiente (TPS - Transient Plane Source) e possibilita a realização de ensaios segundo a metodologia definida na norma ISO 22007-2 (2008): Plastics -- Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity -- Part 2: Transient plane heat source (hot disc) method.
Este equipamento possui capacidade efectiva para medição de condutividade térmica numa gama compreendida entre os 0.005 - 1800W/mK e avaliar diferentes tipos de matérias, incluindo cerâmicos, polímeros, metais e compósitos, na forma de sólidos, líquidos, pastas ou pós. Para além de possibilitar a avaliação de amostras de pequena dimensão, este equipamento permite ainda a determinação de calor específico (Cp) em sólidos e líquidos, bem como avaliar fenómenos de anisotropia e propriedades térmicas de filmes finos ou materiais de recobrimento (espessuras inferiores a 500μm).
Complementarmente, o laboratório possui ainda outros equipamentos destinados a avaliação de condutividade térmica, tais como um Isomet, modelo 2104, com gamas de medição compreendidas entre 0,015 e 6 W/mK e sensores de contacto e de imersão no próprio material (agulha), e ainda um equipamento proprietário desenvolvido tendo em vista a avaliação das propriedades térmicas de painéis de isolamento em vácuo (VIP).

Exemplos de aplicação

• Determinação da eficiência de isolamentos térmicos para o sector da construção (aerogéis, espumas, fibras, etc.);
• Avaliação de propriedades térmicas de cerâmicos, polímeros, ligas metálicas e compósitos.