Messgeräte zur Bestimmung der Wärmeleit­fähigkeit und Temperatur­leit­fähigkeit

Um die Wärmeleitfähigkeit, Temperaturleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität zu bestimmen, gibt es verschiedene Möglichkeiten, abhängig vom zu analysierenden Material, der Messtemperatur und der geforderten Genauigkeit.

Der gebräuchlichste Weg, die Temperaturleitfähigkeit zu bestimmen ist das Laser- oder Light-Flash Verfahren (LFA). Die Light- und Laserflash-Methode kann in einem sehr großen Temperaturbereich (-125 bis 2800°C) und im nahezu gesamten Wärmeleitfähigkeitsbereich eingesetzt werden.

Die Transient-Hot-Bridge-Methode (THB) ist ein von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) optimiertes Heizdrahtverfahren, mit dem innerhalb weniger als einer Minute die Wärmeleitfähigkeit, Temperaturleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität gemessen werden kann. Der Wärmeleitfähigkeitsmessbereich reicht von Isolationsmaterialien bis zu Keramiken und Metallen.

Das Heat Flow Meter (HFM) ist ein klassisches Plattengerät, das überwiegend für die Qualitätskontrolle von Dämmstoffen eingesetzt wird. Die Wärmeleitfähigkeit kann mit dem HFM mit der höchstmöglichen Genauigkeit bestimmt werden.

Für Dünnschichtproben (nm– bis zur μm-Skala) hat LINSEIS das neue Dünnschicht-Laserflash (TF-LFA) und den universellen chip-basierten Dünnschicht-Analysator TFA (Thin Film Analyzer) entwickelt.

Die Wärmeleitfähigkeit, auch Wärmeleitzahl eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit, ist sein Vermögen thermische Energie in Form von Wärme zu transportieren. Die (spezifische) Wärmeleitfähigkeit wird in Watt je Kelvin und Meter angegeben und ist eine temperaturabhängige Materialkonstante. Die Wärmeleitfähigkeit [W/mK] ist dabei von der Temperaturleitfähigkeit [mm²/s] zu unterscheiden, die angibt mit welcher Geschwindigkeit sich eine Temperaturveränderung durch einen Stoff ausbreitet.

Das Wissen über die thermischen Eigenschaften von Festkörpern und Flüssigkeiten bekommt in der heutigen Zeit eine immer größere Bedeutung. In vielen Anwendungsbereichen wie dem Automobilbau, der Luft- und Raumfahrt, der Energiegewinnung, der Keramik- und Glasindustrie oder auch bei Baustoffen sind sehr präzise Informationen über das thermische Verhalten der verwendeten Materialien von größter Wichtigkeit.

Das Wärmemanagement von Gebäuden zum Beispiel wird wegen der explodierenden Energiekosten zu einem immer größeren Thema. Auch in der Halbleiterbranche spielen Wärmeflüsse eine große Rolle, wenn man beispielsweise an moderne integrierte Systeme wie Computerprozessoren denkt.