Lämmönjohtavuus on materiaalin kyky johtaa lämpöä ja osoittaa johdetun lämmön määrän pinta-alayksikköä ja materiaalin paksuutta kohti yksikkölämpötilagradientissa. Komposiittimateriaalien, kuten hiilikuitulevyjen, lämmönjohtavuuteen vaikuttavat useat tekijät, mukaan lukien lämpötila.
Hiilikuitulevyllä on suhteellisen alhainen lämmönjohtavuus, joten se vähentää tehokkaasti lämmönjohtavuutta. Tämä tekee hiilikuitulevystä erittäin hyödyllisen lämmöneristyssovelluksissa. Sitä käytetään esimerkiksi vähentämään lämpöhäviöitä ja suojaamaan ympäröiviä rakenteita korkeilta lämpötiloilta.
Hiilikuitulevyllä on alhainen lämpölaajenemiskerroin, mikä tarkoittaa, että hiilikuitulevyn mittamuutokset ovat suhteellisen pieniä lämpötilan muuttuessa. Hiilikuitulevyllä on siksi etu rakenteellisen vakauden ylläpitämisessä korkeissa lämpötiloissa.
Hiilikuitulevy kestää tyypillisesti hyvin korkeita lämpötiloja, ja se voi säilyttää rakenteellisen eheyden ja suorituskyvyn korkeissa lämpötiloissa. Hiilikuitulevyä käytetään laajalti korkean lämpötilan sovelluksissa ilmailu-, moottoriurheilu- ja muilla aloilla.
Lämpötilan noustessa hiilikuitulevyn lämmönjohtavuus yleensä kasvaa ensin, saavuttaa sitten huippunsa ja alkaa vähitellen laskea huippulämpötilan jälkeen.
01
Tämä muutoslaki voidaan selittää hiilikuitulevyn rakenteellisilla ominaisuuksilla. Alhaisissa lämpötiloissa hiilikuidun sisällä oleva hilavärähtely siroaa vähemmän, mikä johtaa vahvempaan lämmönjohtavuuteen ja korkeampaan lämmönjohtavuuteen. Lämpötilan noustessa hilavärähtelyn sirontaprosessi yleistyy, jolloin lämmönjohtavuus heikkenee ja lämmönjohtavuus alkaa laskea.
02
Kuitenkin, kun lämpötila jatkaa nousuaan, hiilikuidun sisällä olevat kerrosten väliset vuorovaikutusvoimat voivat muuttua, mikä johtaa uuteen lämmönjohtavuuden kasvuun. Tämä johtuu siitä, että jotkin rakenteelliset vuorovaikutukset lisäävät hilavärähtelyjen etenemistä tietyissä lämpötiloissa.
03
Lämmönjohtavuuden vaihtelulaki hiilikuidun lämpötilan kanssa on monimutkainen prosessi, johon vaikuttavat monet tekijät, jossa on otettava huomioon hiilikuidun rakenne, materiaalin ominaisuudet ja lämpötila-alue. Siksi lämmönjohtavuuden vaihtelua lämpötilan mukaan voidaan tutkia ja mitata tietyissä koeolosuhteissa.
Erilaisten hiilikuitulevyjen ja niiden materiaalien lämmönjohtavuus voi muuttua lämpötilan mukaan.
Käytännön sovelluksissa lämmönjohtavuus on mitattava tarkasti ja otettava huomioon tietyn materiaalin ominaisuuksien ja käyttöolosuhteiden mukaan.
Teknisessä suunnittelussa ja korkean lämpötilan sovelluksissa lämmönjohtavuuden muutokset ovat tärkeitä tekijöitä, jotka on otettava täysin huomioon suunnittelussa ja ennakoinnissa.
