Toplinska vodljivost je sposobnost materijala da provodi toplinu i označava količinu topline provedenu po jedinici površine i debljine materijala pri jediničnom temperaturnom gradijentu. U kompozitnim materijalima kao što su ploče od karbonskih vlakana, na toplinsku vodljivost utječu brojni čimbenici uključujući temperaturu.
Ploča od karbonskih vlakana ima relativno nisku toplinsku vodljivost, tako da učinkovito smanjuje provođenje topline. To čini ploču od karbonskih vlakana vrlo korisnom u primjenama toplinske izolacije. Na primjer, koristi se za smanjenje gubitka topline i zaštitu okolnih struktura od visokih temperatura.
Ploča od ugljičnih vlakana ima nizak koeficijent toplinskog širenja, što znači da su promjene dimenzija u ploči od ugljičnih vlakana relativno male kada se temperatura promijeni. Ploča od ugljičnih vlakana stoga ima prednost u održavanju strukturne stabilnosti u okruženjima visoke temperature.
Ploča od ugljičnih vlakana obično ima visoku otpornost na visoke temperature i može održati strukturni integritet i performanse u okruženjima visoke temperature. Ploče od karbonskih vlakana naširoko se koriste u primjenama na visokim temperaturama u zrakoplovstvu, motosportu i drugim područjima.
Kako temperatura raste, toplinska vodljivost ploča od karbonskih vlakana obično se prvo povećava, zatim doseže vrhunac i počinje postupno padati nakon vršne temperature.
01
Ovaj zakon promjene može se objasniti strukturnim karakteristikama ploča od karbonskih vlakana. Na niskim temperaturama, vibracije rešetke unutar karbonskih vlakana manje se raspršuju, što rezultira jačom sposobnošću provođenja topline i većom toplinskom vodljivošću. Kako temperatura raste, proces raspršenja vibracija rešetke postaje sve češći što rezultira slabijom toplinskom vodljivošću, a toplinska vodljivost se počinje smanjivati.
02
Međutim, kada temperatura nastavi rasti, međuslojne međuslojne sile unutar karbonskih vlakana mogu se promijeniti što dovodi do još jednog povećanja toplinske vodljivosti. To je zato što neke strukturne interakcije pojačavaju širenje vibracija rešetke na određenim temperaturama.
03
Zakon varijacije toplinske vodljivosti s temperaturom ugljičnih vlakana složen je proces na koji utječu mnogi čimbenici, koji treba uzeti u obzir strukturu ugljičnih vlakana, svojstva materijala i temperaturni raspon. Stoga se pravilo varijacije toplinske vodljivosti s temperaturom može proučavati i mjeriti u određenim eksperimentalnim uvjetima.
Toplinska vodljivost različitih vrsta ploča od karbonskih vlakana i njihovih sastavnih materijala može se mijenjati s temperaturom.
U praktičnim primjenama potrebno je točno izmjeriti i uzeti u obzir toplinsku vodljivost prema karakteristikama pojedinog materijala i uvjetima uporabe.
U inženjerskom projektiranju i primjenama na visokim temperaturama, promjene u toplinskoj vodljivosti važni su čimbenici koji se moraju u potpunosti uzeti u obzir pri projektiranju i predviđanju.
