Termofiziksel Özellikler Laboratuvarı, malzemelerin ısıl iletkenlik, ısıl direnç, özısı, ısıl yayılım, ısıl genleşme ve emisivite gibi termofiziksel özelliklerinin BIPM izlenebilirliğiyle yüksek doğrulukta ölçülmesini sağlar.
Genel Bilgi
Isıl iletkenlik, ısıl direnç ve özısı gibi ölçümler, malzemelerin termal davranışlarını anlamak ve çeşitli uygulamalarda daha verimli, dayanıklı ve güvenli sistemler geliştirmek için gereklidir. Bu ölçümler, doğru malzeme seçimi ve tasarımı için temel bilgiler sunar ve özellikle elektronik cihazlar, enerji sistemleri, otomotiv, havacılık ve savunma gibi alanlarda kritik öneme sahiptir.
Bu bilgiler, enerji verimliliğini artırmak, termal yönetim sistemlerini optimize etmek, hızlı sıcaklık değişimlerine karşı güvenlik sağlamak ve termal performansı modellemek için kullanılır. Böylece hem performans hem de maliyet açısından avantaj sağlayan yenilikçi çözümler geliştirilmesine olanak tanır.
Termofiziksel Özellikler Laboratuvarı'nın ana amacı BIPM Termofiziksel Özellikler Çalışma grubu tarafından belirlenen niteliklerin izlenebilir ölçümlerinin gerçekleştirilebilmesini sağlamaktır. Laboratuvarda halihazırda ısıl iletkenlik, ısıl direnç, özısı, ısıl yayılım, ısıl genleşme, kalorimetrik ölçümler, ısı akışı, emisivite ve hiperspektral ölçümleri, vb. alanlarındaki ölçümler yapılmaktadır.
Mevcut laboratuvar altyapısı, özellikle termal izolasyon malzemelerinin düşük seviyedeki ısıl iletkenlik ölçümlerine yönelik oluşturulmuştur. Daha yüksek (>2 W/m*K) ısıl iletkenlik değerleri ölçümü için altyapı geliştirilmektedir. Katıhal maddelerin ısıl genleşme ölçümleri için yatay konfigürasyona sahip dilatometre kullanılmaktadır.
Laboratuvarın bir diğer amacı, emisivite ve ışıma alanının sıcaklık dağılımını ölçmek üzere pirometrelerin, radyasyon termometrelerinin ve termal kameraların kalibrasyonunda kullanılan IR kalibratörlerin karakterizasyonuna yönelik çalışmalardan oluşmaktadır.
Araştırma
Termal izolasyon malzemeleri ve endüstriyel malzemelerin ısıl iletkenlik ve direnç değerlerinin BIPM izlenebilirliğiyle ölçülmesi.
Katı ve sıvı malzemelerin özgül ısı kapasitesi ve ısıl yayılım katsayılarının yüksek doğrulukla kalorimetrik ve lazer flaş yöntemleriyle ölçülmesi.
Katıhal malzemelerin doğrusal ve hacimsel ısıl genleşme katsayılarının dilatometre kullanılarak belirlenmesi.
Malzemelerin toplam ve spektral emisivite değerlerinin belirlenmesi; IR kalibratörlerin ve termal kameraların karakterizasyonu.
Yapı elemanları, enerji sistemleri ve endüstriyel cihazlarda ısı akı yoğunluğunun ölçülmesi ve izlenebilir kalibrasyonu.
IR spektral aralığında malzemelerin spektral yansıma ve iletim özelliklerinin hiperspektral görüntüleme sistemleriyle ölçülmesi.
Ekipman
Laboratuvarda; sıcak tel (güverte yöntemi), lazer flaş difüzivite, diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), dilatometre ve emisivite ölçüm sistemleri başta olmak üzere, geniş bir cihaz yelpazesiyle termofiziksel özellik ölçümleri gerçekleştirilmektedir.
ISO 22007-2 standardına uygun olarak malzemelerin ısıl iletkenliğini ölçen cihaz. Geçici düzlemsel kaynak yöntemiyle düşük iletkenlikli malzemelerde hassas ölçüm yapar.
Katıhal malzemelerin ısıl yayılım katsayısını ölçen yöntem. Milisaniyeler içinde gerçekleştirilen ölçümler sayesinde özısı hesaplamalarında da kullanılir.
Faz geçişi sıcaklıkları, erime/katılaşma entalpisi ve malzemelerin özgül ısı kapasitesinin yüksek hassasiyetle belirlenmesini sağlar.
Katı malzemelerin doğrusal ısıl genleşme katsayısını ölçen yatay konfigürasyonlu sistem. Geniş sıcaklık aralığında nanometre hassasiyetinde uzunluk değişimi ölçümü yapar.
Fourier dönüşümlü kızılötesi spektrometri (FTIR) tabanlı sistem. Malzeme yüzeylerinin spektral normal emisivitesini ölçer; IR kalibratör karakterizasyonunda kullanılır.
Altyapı
| No | Ekipman / Sistem | Marka | Model | Aralık / Kapasite | Amaç / Kullanım |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Sıcak Disk Termal Analizörü | Hot Disk AB | TPS 2500S | 0,005 – 1000 W/m·K | Isıl iletkenlik ve ısıl yayılım ölçümü |
| 2 | Lazer Flaş Difüzivite Cihazı (LFA) | NETZSCH | LFA 467 HyperFlash | −120 – 500 °C | Isıl yayılım ve özısı ölçümü |
| 3 | Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) | NETZSCH / TA Instruments | DSC 214 Polyma / Q2000 | −180 – 700 °C | Özısı, faz geçişi ve entalpi ölçümü |
| 4 | Dilatometre | NETZSCH | DIL 402 Expedis | −150 – 2000 °C | Isıl genleşme katsayısı ölçümü |
| 5 | FTIR Spektrometre | Bruker / Thermo Fisher | VERTEX 70 / Nicolet iS50 | 400 – 8000 cm⁻¹ | Emisivite ve spektral iletim ölçümü |
| 6 | IR Kalibratör (Kara Cisim) | Fluke / Isotech | 4181 / Nu Blackbody | −20 – 200 °C | Termal kamera ve pirometre kalibrasyonu |
| 7 | Isı Akışı Sensörü | Hukseflux / Captec | HFP01 / CP09 | 0 – 2000 W/m² | Yüzey ısı akışı ölçümü ve kalibrasyonu |
Doğruluk
Laboratuvarda gerçekleştirilen ölçümlerin genişletilmiş belirsizlikleri (k=2), BIPM rehber belgelerine ve ISO/IEC 17025:2017 gerekliliklerine uygun olarak hesaplanmıştır.
| Ölçüm Büyüklüğü | Genişletilmiş Belirsizlik (U) | Güven Düzeyi |
|---|---|---|
| Isıl İletkenlik (0,01 – 0,5 W/m·K) | < %3 | k=2 (yaklaşık %95 güven aralığı) |
| Özısı (DSC Yöntemi) | < %2 | k=2 (yaklaşık %95 güven aralığı) |
| Isıl Yayılım (LFA Yöntemi) | < %5 | k=2 (yaklaşık %95 güven aralığı) |
| Isıl Genleşme Katsayısı | < %1 | k=2 (yaklaşık %95 güven aralığı) |
* Belirsizlik değerleri k=2 genişletme faktörü kullanılarak hesaplanmıştır ve yaklaşık %95 güven aralığına karşılık gelmektedir.
Kalibrasyon
Sıcak disk, sıcak tel ve koruyucu sıcak plaka gibi ısıl iletkenlik ölçüm cihazlarının referans malzemeler ile izlenebilir kalibrasyonu.
Diferansiyel taramalı kalorimetrelerin saf metal standartları kullanılarak sıcaklık ve entalpi bazlı kalibrasyonu.
Termal kamera ve pirometrelerin kalibrasyonunda kullanılan IR kalibratörlerin emisivite ve sıcaklık dağılımı karakterizasyonu.
Yapı enerji analizlerinde kullanılan ısı akısı sensörlerinin [W/m²] birimi temelinde izlenebilir kalibrasyonu.
Hizmetler
BIPM ve SI birimlerine izlenebilir termofiziksel özellik ölçüm ve kalibrasyon hizmetleri.
İzolasyon malzemeleri, yapı bileşenleri, elektronik ve havacılık malzemeleri için ısıl özellik testi.
Termofiziksel özellik ölçüm yöntemleri, standartlar ve belirsizlik hesabı konularında teknik eğitim.
Yeni malzeme geliştirme, enerji verimliliği ve termal yönetim alanındaki Ar-Ge projelerine metroloji desteği.
Ölçüm yöntemi seçimi, numune hazırlığı ve belirsizlik bütçesi konularında uzman desteği.
BIPM ve Avrupa metroloji ağları kapsamında gerçekleştirilen termofiziksel özellik karşılaştırma ölçümleri.
Uygulama Alanları
Termofiziksel Özellikler Laboratuvarı, aşağıdaki sektörlerdeki kurum ve kuruluşlara kalibrasyon, ölçüm ve danışmanlık hizmetleri sunmaktadır.