La conductivité thermique désigne la capacité d’un matériau (solide ou liquide) à transférer la chaleur ou à l’isoler. Si elle peut être mesurée d’une façon relative ou absolue, il est toujours préférable d’utiliser des instruments spécifiques pour la vérifier. Il existe pour cela, un large choix d’appareils spécialement dédiés à la mesure de la conductivité et de la diffusivité thermique.
Les techniques de mesure de la conductivité thermique
Il existe 3 techniques de mesure : la méthode non-stationnaire, la méthode stationnaire et la conductivité thermique sur couche mince.
La méthode non-stationnaire (THB)
La méthode non-stationnaire, notamment la mesure par fil chaud est l’un des moyens les plus rapides pour mesurer la conductivité thermique. Particulièrement efficace, elle a l’avantage de s’adapter à tous les types d’échantillon, que ce soit un matériau liquide, solide ou en poudre. La méthode par fil chaud permet d’obtenir un résultat fiable sur une large gamme de conductivité thermique. Pour trouver le matériel adéquat, vous pouvez vous rendre sur un site spécialisé dans la commercialisation d’appareillages scientifiques depuis 15 ans, comme ribori-instrumentation.com par exemple.
La méthode stationnaire (HFM)
Pour vérifier la bonne conductivité thermique d’un matériau, la méthode de mesure stationnaire peut offrir d’excellents résultats. Elle utilise pour cela un HFM, un appareil spécialement adapté aux matériaux isolants. L’échantillon est ainsi placé entre une plaque chaude et une plaque froide. Un régime stationnaire de conduction de chaleur va alors s’installer, ce qui va permettre de mesurer la conductivité thermique.
Cette technique est dédiée aux échantillons plus volumineux. Utilisée par les centres de tests des matériaux, elle est parfaitement fiable et assure des mesures précises. D’ailleurs, cette méthode répond aux exigences des normes ASTM C518, JIS A1412, ISO 8301 et DIN 12667.
La conductivité thermique sur couche mince (TFA)
Pour les couches minces, la mesure de la conductivité thermique est bien différente de celle des échantillons sous forme massive. Ce type de matériau a, en effet, besoin d’une solution spécifique, puisqu’il a des propriétés différentes. C’est pourquoi, on utilise un instrument d’analyse unique pour vérifier sa conductivité thermique : le TFA (Thin Film Analyzer). Cet appareil mesure uniquement les grandeurs thermoélectriques des couches minces.
Les techniques de mesure de diffusivité thermique
La diffusivité thermique désigne le pouvoir d’un matériau à diffuser de la température. Tout comme la conductivité thermique, elle nécessite un instrument spécifique pour la mesurer.
La mesure de diffusivité thermique par laser flash (LFA)
Pour les matériaux à haute température ou qui ont des valeurs élevées de conductivité thermique, l’utilisation d’une mesure de diffusivité thermique est plus conseillée. La méthode flash ou LFA est, pour cela, la plus pertinente. Selon la source d’énergie utilisée, on distingue deux types d’appareils de mesure de diffusivité thermique par laser flash : l’appareil qui utilise une lampe Xénon et l’appareil au laser. Chacun d’eux assure un résultat fiable et précis.
La mesure de diffusivité thermique sur couche mince (TF LFA)
Tout comme la conductivité thermique, la détermination de la diffusivité thermique diffère selon les dimensions et la nature de l’échantillon. Il existe ainsi un appareil de mesure de diffusivité thermique spécialement conçu pour les couches minces : le TF LFA. Celui-ci utilise le même principe de mesure que la méthode flash-laser, mais il est simplement adapté aux couches minces.
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