ポリイミドフィルムの厚みと熱拡散率の関係について

2011/03/06 23:47

このQ&Aのポイント

ポリイミドフィルムの厚みによる熱拡散率の違いについて疑問があります。
厚み50ミクロンと100ミクロンで測定した結果、100ミクロンの方が高かったため、薄い方が熱拡散率が高くなるのか疑問です。
また、測定のバラツキがあるのかどうかも気になっています。

noname#230358

その他（品質管理）
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noname#230359

2011/03/07 15:30 回答No.2

知ったようなことを書いて赤っ恥をかくことがあるのですが・・・熱拡散率など測って何をしようとしているのかしらと言うのが第一の疑問です。極薄いフィルムの一点に熱源があって、温度上昇が周囲のフィルムに伝わり方を計算するときには熱拡散率が必要です。それはそれとして、ご質問に答えることにしましょう。（仮定）薄いフィルムの一面の温度と急に上昇させたときに、他の一面の温度上昇が時間的にどうなるかを知る必要があるとします。そうすると、フィルム外面から距離ｘ、距離ｘの微小部分の温度をθ、時間をｔ、フィルム材の比熱をｃ、密度をρ、熱伝導率をλとすれば、熱拡散係数ｋ＝λ/(ｃρ)は一時元の dθ/dt＝ｋ(ｄ^2θ/dx^2) という偏微分方程式で与えられます。極薄いフィルムですから厚さをＴとして、高温面の温度をθ2,低温面の温度をθ1そしてΔθ＝θ2－θ1とすると温度分布をθ＝ax^2　・・・・・・（１）式と仮にすれば、上の偏微分方程式は Δθ/T＝ｋa つまり、k＝λ/(ｃρ)＝Δθ/(aT)です。極薄いフィルム両面の温度差Δθを小さく表示してしまうと熱拡散係数ｋが小さく表示されます。ところでフィルム内の温度分布の式は（１）ではなく、もっと複雑な式ですが、５０μとか１００μの厚さについて複雑な理論式を当てはめるほどの値打ちがあるとも思えません。そもそもどうして熱拡散係数を知る必要があるのか、知る必要があるなら比熱ｃも密度ρも分かっているのだから熱伝導率λをもっと簡便な方法で測定して、式、k＝λ/(ｃρ)から計算すればよいではないかというのが素人の思いつくことです。

noname#230359

2011/03/07 06:18 回答No.1

熱拡散率は、物性値ですから、原理原則としては、サンプルの寸法によらずに一定値になるはずです。とはいうものの、測定法によっては、サンプルの寸法の影響を受けることがあります。どのような測定法による結果ですか？具体的に、両サンプルの測定値はどれほどですか？なぜ、薄いサンプルの方が熱拡散率の値が大きいはずだと推定なさったのですか？差し支えなければお知らせ下さい。