Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.4. Phương pháp xác định các tính chất vật lý [6]
Các tính chất cơ lý của vật liệu cách nhiệt ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả của chúng trong quá trình sử dụng.
2.4.1. Hệ số giãn nở nhiệt
Khi vật liệu bị nung nóng, các nguyên tử sẽ nhận thêm năng lượng và dao động quanh vị trí cân bằng. Vì thế, khoảng cách trung bình giữa các nguyên tử cũng như kích thước của vật liệu tăng lên. Nói cách khác, vật liệu bị nở ra khi đốt nóng và khi làm lạnh xảy xa quá trình ngược lại. Hiện tượng đó được gọi là sự giãn nở nhiệt của vật liệu, sự thay đổi chiều dài theo nhiệt độ của vật liệu rắn được biểu diễn bởi công thức: α = 0 0( 0) t t l l l T T − − Trong đó:
lt và l0 tương ứng là chiều dài ban đầu và chiều dài cuối cùng khi tăng nhiệt độ của vật liệu từ T0 đến Tt.
Vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt càng lớn thì khi thay đổi nhiệt độ, sự co giãn của vật liệu càng lớn làm cho vật liệu bị nứt vỡ. Vì vậy, hệ số giãn nở nhiệt là thông số vật lý đặc trưng cho độ bền nhiệt của vật liệu[]. Tiến hành chụp mẫu xác định α bằng phương pháp TMA tại Khoa Hóa học – Trường ĐHKHTN – ĐHQG Hà Nội.
2.4.2. Cường độ
Cường độ của vật liệu là khả năng của chúng chịu được các ứng suất (nén, kéo, uốn) đạt đến giá trị nhất định mà không bị phá hoại. Cần phân biệt cường độ nén, cường độ kéo và cường độ uốn ( hay modun giựt nứt ). Trong một số tài liệu cường độ còn gọi là giới hạn bền.
Tuỳ thuộc vào cấu trúc và hình dạng của sản phẩm có thể áp dụng chỉ tiêu cường độ thích hợp.
Cường độ hay giới hạn bền của vật liệu cách nhiệt phụ thuộc trước hết vào cường độ, tỉ lệ thành phần pha rắn và tính chất các lỗ rỗng. Có thể cải thiện cường độ của vật liệu thông qua quá trình tối ưu hoá các thông số công nghệ.
Cường độ của vật liệu có cấu trúc hạt, trước hết, phụ thuộc vào cường độ của từng hạt riêng rẽ.
Trong luận văn này, chúng tôi tiến hành đo độ bền nén của mẫu sau khi nung tại Tổng cục đo lường-Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam.
2.4.3. Độ rỗng
Độ rỗng của vật liệu là tỉ lệ phần trăm pha khí có trong khối tích của vật liệu. Cần phân biệt độ rỗng toàn phần, độ rỗng kín và độ rỗng hở.
Rtp = rk + rh Rtp = (1-d).100 = ( 1- a ρ γ0 ). 100 Trong đó: Rtp - độ rỗng toàn phần, % Rk- độ rỗng kín, % Rh - độ rỗng hở, % γ0 - khối lượng thể tích, kg/m3
ρa - khối lượng thể tích tuyệt đối, kg/m3.
Độ rỗng hở của vật liệu bao gồm các lỗ rỗng thấm nước. Do vậy có thể xác định độ rỗng hở bằng phương pháp xác định độ hút nước bão hoà.
Độ rỗng toàn phần của vật liệu phụ thuộc vào tỉ lệ thành phần pha rắn. Do đó khi tăng độ rỗng toàn phần của vật liệu sẽ làm giảm cường độ cơ học và làm tăng tính biến dạng.
Đối với vật liệu cách nhiệt cần phân biệt độ rỗng vi mô và độ rỗng vĩ mô. Chỉ có các lỗ rỗng vĩ mô, tức là các lỗ rỗng quan sát được bằng mắt thường, mới có ảnh hưởng lớn đến tính chất nhiệt lý của vật liệu cách nhiệt. Hàm lượng pha rắn hợp lý phụ thuộc vào cường độ và đặc điểm phân bố của vật liệu nền. Khi cường độ của vật liệu nền và khả năng liên kết của các phân tử của chúng càng cao thì khả năng tạo ra độ rỗng toàn phần càng lớn.
Kích thước và hình dạng của các lỗ rỗng có ảnh hưởng lớn đến tính chất nhiệt lý cũng như tính chất cơ lý của vật liệu. Có thể tối ưu hoá cấu trúc của vật liệu cách nhiệt thông qua các biện pháp công nghệ thích hợp.