رسانایی حرارتی توانایی یک ماده برای هدایت گرما است و میزان گرمای هدایت شده در واحد سطح و ضخامت ماده را در یک گرادیان دمایی واحد نشان می دهد. در مواد کامپوزیتی مانند تخته های فیبر کربنی، هدایت حرارتی تحت تأثیر عوامل متعددی از جمله دما قرار می گیرد.
تخته فیبر کربن رسانایی حرارتی نسبتاً کمی دارد، بنابراین به طور موثری هدایت گرما را کاهش می دهد. این باعث می شود که تخته فیبر کربن در کاربردهای عایق حرارتی بسیار مفید باشد. به عنوان مثال، برای کاهش اتلاف حرارت و محافظت از سازه های اطراف در برابر دمای بالا استفاده می شود.
تخته فیبر کربن دارای ضریب انبساط حرارتی پایینی است، به این معنی که تغییرات ابعادی در تخته فیبر کربن در هنگام تغییر دما نسبتاً کم است. بنابراین تخته فیبر کربن در حفظ پایداری ساختاری در محیطهای با دمای بالا دارای مزیت است.
تخته فیبر کربن معمولاً مقاومت بالایی در برابر دماهای بالا دارد و می تواند یکپارچگی ساختاری و عملکرد را در محیط های با دمای بالا حفظ کند. تخته فیبر کربن به طور گسترده در کاربردهای دمای بالا در هوافضا، موتور اسپورت و سایر زمینه ها استفاده می شود.
با افزایش دما، رسانایی حرارتی تخته فیبر کربن معمولاً ابتدا افزایش مییابد، سپس به اوج میرسد و پس از دمای پیک شروع به کاهش تدریجی میکند.
01
این قانون تغییر را می توان با ویژگی های ساختاری تخته فیبر کربن توضیح داد. در دماهای پایین، ارتعاش شبکه در داخل فیبر کربن کمتر پراکنده میشود و در نتیجه توانایی انتقال حرارت قویتر و هدایت حرارتی بالاتری ایجاد میکند. با افزایش دما، فرآیند پراکندگی ارتعاش شبکه تکرار می شود و در نتیجه هدایت حرارتی ضعیف تر می شود و هدایت حرارتی شروع به کاهش می کند.
02
با این حال، هنگامی که دما به افزایش ادامه میدهد، نیروهای برهمکنش بین لایهای در فیبر کربن ممکن است تغییر کند که منجر به افزایش دیگری در هدایت حرارتی شود. این به این دلیل است که برخی از فعل و انفعالات ساختاری باعث افزایش انتشار ارتعاشات شبکه در برخی دماهای خاص می شود.
03
قانون تغییر رسانایی حرارتی با دمای فیبر کربن یک فرآیند پیچیده است که تحت تأثیر عوامل زیادی قرار می گیرد، که نیاز به در نظر گرفتن ساختار فیبر کربن، خواص مواد و محدوده دما دارد. بنابراین، قانون تغییر هدایت حرارتی با دما را می توان تحت شرایط آزمایشی خاص مطالعه و اندازه گیری کرد.
رسانایی حرارتی انواع مختلف تخته فیبر کربن و مواد تشکیل دهنده آنها ممکن است با دما تغییر کند.
در کاربردهای عملی، اندازه گیری دقیق و در نظر گرفتن هدایت حرارتی با توجه به ویژگی های ماده خاص و شرایط استفاده ضروری است.
در طراحی مهندسی و کاربردهای دمای بالا، تغییرات هدایت حرارتی عوامل مهمی هستند که باید در طراحی و پیشبینی کاملاً مورد توجه قرار گیرند.
