Dr. Levent Çetin
Yardımcı Doçent@Mekatronik Mühendisliği,İKÇÜ

Özet:

Isıl iletkenlik, malzemelerin önemli bir termofiziksel özelliğidir. Malzeme ve üretim teknolojilerindeki gelişmelere bağlı olarak, ısıl iletkenliğin belirlenmesi için kullanılan faklı yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemler içerisinde, siyah cisim ışımasına karşı duyarsız olması ve diğer yöntemlere kıyasla çok daha az miktarlarda numuneler ile ölçüm yapabilmesi gibi avantajlarından dolayı, alternatif akım uyartımlı sıcak tel yöntemi (3-ω) daha iyi bir seçenek olarak ön plana çıkmaktadır. Her ne kadar yöntemin güvenilirliği deneysel olarak kanıtlanmış olsa da, bu prensibin uygulandığı ticari bir ölçüm sistemi bulunmamaktadır. Bu proje kapsamında, laboratuar şartlarında kullanılan deneysel sistemler esas alınarak bir ölçüm sistemi geliştirilecektir. Bu sistemde sinyal işleme ve veri toplama için gerekli elektronik donanım ve ölçüm prensibinin gereği olan hesaplamalar, tasarlanacak olan tek kartlı bilgisayarla ve ölçüm ile ilgili fiziksel işlemler ise bir hareket kontrol sistemi ile gerçekleştirilecektir. Geliştirilecek sistem ile ölçüm işlemi basamakları otomatik olarak gerçekleştirilecek ve böylelikle ölçümün yapılışı ile ilgili kullanıcı kaynaklı belirsizlikler ortadan kaldırılıp ölçüm sonuçlarının tekrar edilebilirliği iyileştirilecektir. Yapılacak ölçüm ucu tasarımı ve hassas pozisyon kontrolü ile kullanılacak numune miktarı 5 ml.’nin altına düşürülecektir. Projenin çıktısı olacak ölçüm cihazının yeni malzeme geliştirilmesi ile uğraşan özel ve kamu kuruluşlarının ilgili laboratuarlarında kullanılacağı öngörülmektedir. Özellikle, nanoakışanlar gibi yenilikçi malzemelerin termofiziksel karakteristiklerinin optimize edilmesi ve buna bağlı olarak uygun imalat parametrelerinin belirlenmesine olanak sağlayacaktır. Bunun yanında, deney sisteminin düşük miktarlarda numune hacmine ihtiyaç duymasından dolayı araştırma geliştirme maliyetlerini düşürecektir.

Abstract:

Thermal conductivity is an important thermophysical property of the materials. The developments in material sciences and manufacturing techniques have led to development of various techniques for thermal conductivity measurement. Among these methods, AC hot wire (3-ω) method is a prominent option due to its advantages such as insensitivity to black body radiation and minimal sample requirement. Although the reliability of 3-ω method is proved experimentally, any test device that implements the method is commercially available. In context of this project, a measurement system, based on existing laboratory level measurement setups, will be developed. A custom designed single board computer, with all the necessary electronic hardware for signal conditioning and data acquisition, will carry out all the theoretical calculations and a motion controlled experiment apparatus will be designed to carry out all the implementation steps that require physical interaction with sample. By using the developed measurement system, all the measurement steps will be carried out automatically. Therefore, the uncertainties originating from user will be dismissed and the repeatability of the results will be improved. With custom designed measurement probe and precise motion control