اختبار بيليبو - تحليل تقنية اختبار الموصلية الحرارية العالية للمواد الجرافيتية

تُستخدم مواد الجرافيت على نطاق واسع في مجال الطيران والطاقة والأجهزة الإلكترونية وغيرها من المجالات نظرًا لخصائصها الفيزيائية والكيميائية الفريدة. تعد الموصلية الكهربائية أحد مؤشرات الأداء الرئيسية لمواد الجرافيت، وتؤثر طرق الاختبار والمتطلبات الفنية الخاصة بها بشكل مباشر على تأثير تطبيق المادة.

1. الخصائص الأساسية للتوصيل الكهربائي لمواد الجرافيت

التوصيل الكهربائي للجرافيت أعلى مائة مرة من الموصلية الكهربائية للمعادن اللافلزية العادية، وتتجاوز الموصلية الحرارية تلك الخاصة بالصلب والحديد والرصاص والمواد المعدنية الأخرى. نقطة انصهار الجرافيت هي 3850 ± 50 درجة مئوية ونقطة الغليان هي 4250 درجة مئوية. حتى بعد حرق القوس بدرجة حرارة عالية جدًا، يكون فقدان الوزن صغيرًا جدًا ومعامل التمدد الحراري صغير جدًا أيضًا. تنخفض الموصلية الحرارية مع زيادة درجة الحرارة، وحتى في درجات الحرارة المرتفعة للغاية، يصبح الجرافيت عازلًا حراريًا.

2. الطرق الرئيسية لاختبار الموصلية

في الوقت الحالي، تتضمن الطرق الشائعة الاستخدام لاختبار موصلية مواد الجرافيت طريقة المسبار الأربعة وطريقة التيار المباشر. تتأثر الطريقة ذات المسبارين بسهولة بمقاومة التلامس، بينما تقلل الطريقة ذات المسبار الأربعة من تداخل مقاومة التلامس عن طريق فصل حلقات التيار والجهد وتجعل القياس أكثر دقة. الطريقة ذات المسبار الأربعة هي طريقة القياس عالية الدقة الأكثر استخدامًا في المختبرات. تقوم أربعة مجسات بضغط التيار على العينة، ويتم حساب مقاومتها عن طريق قياس الجهد بين المجسات في كلا الطرفين والتيار بين المجسات على كلا الجانبين.

3. تكنولوجيا الاختبار في بيئة ذات درجة حرارة عالية

تم تجهيز نظام اختبار المقاومة لدرجات الحرارة العالية بطريقة رباعية المسبار بكشف درجة الحرارة المزدوجة الحرارية ويمكنه قياس مقاومة المواد حتى 1700 درجة مئوية. يشتمل النظام على تركيبات ذات 4 مسبار لدرجة الحرارة العالية، وتركيبات ذات 4 مسبار للجو الفراغي ومكونات أخرى، وهو مناسب لاختبار الأداء الكهربائي لمجموعة متنوعة من المواد. أظهرت بعض الدراسات أن منحنى الموصلية لنظام مركب الجرافيت يتغير مع مرور الوقت في ظل ظروف درجات حرارة مختلفة. عندما ترتفع درجة الحرارة، الموصلية للنظام يزيد بشكل ملحوظ.

4. تطبيق الاختبار وأهميته

سوف تؤثر موصلية مواد الجرافيت في التطبيقات العملية بشكل مباشر على تأثير تطبيق المواد. في اختبارات درجات الحرارة المرتفعة، يمكن أن تعكس التغيرات في التوصيل الكهربائي تطور الشبكة الموصلة الداخلية للمادة أثناء المعالجة الحرارية. يمكن استخدام نتائج الاختبار لتقييم التوصيل الحراري للمادة، وتحسين عملية التحضير، وتوفير دعم البيانات لتطبيق المادة في تخزين الطاقة، والخلايا الكهروضوئية، والأجهزة الإلكترونية وغيرها من المجالات.

5. احتياطات الاختبار

أثناء عملية الاختبار، يجب الانتباه إلى تأثير تحضير العينة ومعايرة الأجهزة والمعدات والتحكم في درجة الحرارة وعوامل أخرى على نتائج الاختبار. قد لا تعكس طريقة المسبار الأربعة مقاومة قطعة القطب بشكل كامل عندما يكون الطلاء سميكًا، وهناك خطأ معين، ولكنها لا تزال طريقة اختبار شائعة الاستخدام. أثناء اختبار درجة الحرارة المرتفعة، ستؤثر عوامل مثل التمدد الحراري والتفاعلات الكيميائية للمواد أيضًا على دقة نتائج الاختبار. يجب تحديد شروط الاختبار المناسبة بناءً على سيناريوهات تطبيق محددة.