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21.08.2017

Neuer Versuchsaufbau für Messung der Wärmeleitfähigkeit

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden haben einen Versuchsaufbau entwickelt, mit dem die Wärmeleitfähigkeit auch von porösen bzw. anisotropen Werkstoffen sowie Verbundwerkstoffen und Werkstoffverbunden bei höheren Temperaturen zuverlässig gemessen werden kann.

Typische Materialsysteme sind z. B. offen oder geschlossen poröse Kunststoffe, Metalle oder Keramiken sowie Schicht- oder Faserverbundstrukturen aus unterschiedlichsten Materialien (organische und anorganische Stoffe).

Im neuen Versuchsaufbau können unter Vakuum bzw. in variabler Gasatmosphäre Proben mit einer Grundfläche von 50 x 50 mm² und einer Höhe von bis zu 20 mm vermessen werden. In Ergänzung der bereits vorhandenen baugleichen Raumtemperaturanlage sind zukünftig Messungen der Wärmeleitfähigkeit in beliebigen Temperaturschritten zwischen 20 °C und 600 °C möglich. Insbesondere die Flexibilität des Temperaturbereiches kombiniert mit dem breiten Spektrum an untersuchbaren Werkstoffen stellt ein Novum dar.

Messwerte wichtig zur Reduktion thermischer Verluste

Die Temperaturabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit speziell bei hohen Temperaturen ist in vielen technischen Bereichen relevant, konnte jedoch bisher insbesondere für poröse oder Verbundwerkstoffe nur unzuverlässig bestimmt werden.

So sind diese Messwerte beispielsweise wichtig bei der Dimensionierung von Wärmedämmschichten an Hochtemperaturanlagen zur Minimierung thermischer Verluste, aber auch für das zuverlässige Design und den energieeffizienten Betrieb von Hochtemperatur-Wärmeübertragern und -speichern.

Aus den Messungen lassen sich Informationen über Einflussfaktoren wie Art des Werkstoffes, geometrische Struktur eines Verbundes oder thermische Übergangswiderstände in Schichtwerkstoffen ableiten.

Schematische Darstellung des Messprinzips zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit mit dem Plattenverfahren |© Fraunhofer IFAM Dresden

Redaktion QZ
qz <AT> hanser.de

Fraunhofer IFAM Dresden

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