随着聚合物和其他非金属材料科学的进展,正在创建全新的全新的聚合物材料和复合材料。这些材料是针对许多不同应用的优化,包括低温和低温工业过程。工程师需要这些数据来执行详细的系统设计,并实现新的设计可能性,以改善特定应用中的控制,可靠性和效率。一个主要的兴趣领域是低温施用的低温结构元件和流体处理部件和其他部件,薄膜和涂层。这些新材料的重要热性是表观导热性(k-价值)。

热导率测试是这些新型聚合物和复合材料物理表征的一部分。肯尼迪航天中心的低温测试实验室(CTL)设计并建造了一个低温恒温测试仪器来测量这些类型的材料在低温下的热导率。该仪器,称为杯式低温恒温器,是一个小型低温蒸发量热计,旨在确定表观热导率(k-值毫瓦每米开尔文)的材料低温,特别是在大温差。边界温度通常为300k和80k,或此范围内的任何温差。该仪器的直接测量热能转移率(功率,瓦特)提供了材料之间的相对热性能(即,比较k-价值)。

杯式低温恒温器方法提供了代表性使用条件下的热导率数据,包括对大多数低温应用来说典型的大温差(delta-T)。这些材料的测试方法与此类材料用于解决工程设计问题的方法相近。因此,新方法是对现有标准方法产生的小温差数据的补充。杯式低温恒温器使用中等尺寸75毫米直径的圆形试样,这是合理的生产新研究材料。厚度不超过13毫米是允许的,但6.5毫米厚的样品是典型的。杯式低温恒温器还提供机械压缩负载能力,以便在具有代表性的机械负载下获得热性能数据。除了氮气,杯式低温恒温器还可以使用其他液体,如氟利昂和其他合适的液体制冷剂。对于多孔材料,可根据环境条件选择残余气体,如氦气、空气、氮气、氩气或二氧化碳。所有试验都在室温压力下进行。杯式低温恒温器的紧凑设计允许在不到一天的时间内完成样品安装、系统准备和低温测试,

这意味着避免了在真空室内的昂贵建立。

杯低温仪旨在根据需要确定大Δ-t的代表性条件下的表观导热率,也可以根据需要确定适当的压缩负载。测试本质上是比较的,因此必须通过与已知材料进行直接比较来获得绝对值。

这项工作是由肯尼迪航天中心的James Fesmire, Jared Sass和Wesley Johnson完成的。欲了解更多信息,请致电(321)867-5033联系肯尼迪航天中心创新伙伴计划办公室。ksc - 13217


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本文首先出现在2010年9月问题上美国宇航局yabovip16.com技术简报杂志。

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