Měření opticko-tepelných vlastností materiálů
Výzkumné téma „Měření opticko-tepelných vlastností materiálů“ se soustřeďuje na výzkum a vývoj řešení pro analýzu chování materiálů nejen v infračerveném oboru spektra. Výsledkem jsou laboratorní přístroje pro měření opticko-tepelných vlastností, jakými je emisivita, odrazivost, propustnost, pohltivost nebo tepelná vodivost. Výstupem je rozložení uvedených vlastností v závislosti na teplotě, úhlu nebo vlnové délce. Tyto informace jsou využitelné zejména u výrobců a uživatelů materiálů určených k ovlivňování přenosu tepla zářením anebo vystavených slunečnímu ohřevu.
Nabídka spolupráce
Měření vašich vzorků materiálů
Vyvíjíte materiály s opticko-tepelnými funkčními vlastnostmi? Rozhodujete se, jaký materiál vybrat pro vaši aplikaci?
- Můžeme vám provést analýzy vzorků vašich materiálů.
Vývoj nových metod pro měření vašich vzorků
Vyvíjíme další měřicí metody, které chceme využívat k měření vašich vzorků. Aktuálně se jedná o:
- měření spektrální propustnosti materiálů v závislosti na teplotě
- měření tepelné vodivosti tenkých vrstev
Využili byste takový výsledek? Chtěli byste být součástí pilotního ověření? Upřesníte nám zadání výzkumu, aby výsledek lépe nalezl uplatnění?
Vývoj měřicích metod na míru pro vaše laboratoře
Chcete si opticko-tepelné vlastnosti materiálů analyzovat sami? Řešíte nové laboratorní uspořádání?
Přemýšlíte, jak ohřívat vzorky a měřit jejich teplotu?
- Můžeme vám poradit nebo dodat celé technické řešení.
Oslovte nás a domluvíme detaily spolupráce!
Naše řešení
Naše měřicí metody využívají infračervené záření. Jsou založeny například na použití FTIR spektrometrů s detektory v oblasti UV-VIS-NIR. Jednotlivé metody jsou realizovány buď uvnitř, nebo vně vzorkového prostoru spektrometru. Zdrojem záření jsou halogenové lampy nebo černá tělesa. Pro ohřev vzorků využíváme kontinuální lasery. Přesné stanovení teploty je založeno na využití termokamer a referečních termografických povlaků. Parametry měření a způsoby vyhodnocení jsou optimalizovány podle analyzovaných vzorků.
Přehled měřicích metodBenefity našich metod
- pro vrstvy a povlaky
metody jsou navrženy pro měření povlaků a tenkých vrstev, počítají s charakteristikami jako propustnost záření nebo teplotní spád při ohřevu - stanovení absolutní hodnoty
výstupem jsou absolutní hodnoty vlastností i u metod založených na porovnání s etalonem - stanovení nejistoty
výsledek ve formě průběhu hodnoty příslušné veličiny doplněný o nejistotu měření - vzorky různých tvarů a velikostí
možnost zvolit z několika variant a usnadnit tak přípravu vzorků - měření dle norem
ASTM E1980 (výpočet SRI – Solar Reflectance Index), ASTM E903 (měření solární pohltivosti, odrazivosti a propustnosti), ASTM E408 (měření totální emisivity), ČSN EN 17502 (měření odrazivosti usní).
Vybrané publikace
- A. Querejetaa, R. Rosalina, Á. M. Corresa, J. Muñoza, H. J. Grandea, P. Honnerová, Thermal behaviour of vitreous ceramic coatings obtained by electrophoretic deposition, Ceramics Internationaal 46 (2020) 20695-20706.
- P. Honnerová, J. Martan, Z. Veselý, M. Honner Method for emissivity measurement of semitransparent coatings at ambient temperature. Scientific Reports, Vol. 7, 2017, 1386 (14 pp)
- P. Honnerová, J. Martan, M. Honner Uncertainty determination in high-temperature spectral emissivity measurement method of coatings Applied Thermal Engineering, Vol. 124, 2017, pp. 261-270
- Moskal D., Martan J., Lang J., Švantner M., Skála J., Tesař J. Theory and verification of a method for parameter-free laser-flash diffusivity measurement of a single-side object Int. J. Heat Mass Transf., vol. 102, pp. 574–584, 2016.
- P. Honnerová, Z. Veselý, M. Honner Experimental mathematical model as a generalization of sensitivity analysis of high temperature spectral emissivity measurement method Measurement, Vol. 90, 2016, pp. 475-482
- M. Honner, P. Honnerová, M. Kučera, J. Martan Laser scanning heating method for high-temperature spectral emissivity analyses Applied Thermal Engineering, Vol. 94, 2016, pp. 76-81
- Z. Veselý, P. Honnerová, J. Martan, M. Honner Sensitivity analysis of high temperature spectral emissivity measurement method Infrared Physics & Technology, Vol. 71, 2015, pp. 217-222
- HONNER, M., HONNEROVÁ, P. Survey of emissivity measurement by radiometric methods. Applied Optics, 2015, roč. 54, č. 4, s. 669-683. ISSN: 1559-128X
- MARTAN, J. Optical layer development for thin films thermal conductivity measurement by pulsed photothermal radiometry. Review of Scientific Instruments, 2015, roč. 86, č. 1, s. \´014902-1-1\´-\´014902-9\´. ISSN: 0034-6748
- HONNEROVÁ, P., MARTAN, J., KUČERA, M., HONNER, M., HAMEURY, J. New experimental device for hightemperature normal spectral emissivity measurements of coatings. Measurement Science and Technology, 2014, roč. 25, č. 9, s. \´095501.1\´-\´095501.9\´. ISSN: 0957-0233
- KUSIAK, A., MARTAN, J., BATTAGLIA, J., DANIEL, R. Using pulsed and modulated photothermal radiometry to measure the thermal conductivity of thin films. THERMOCHIMICA ACTA, 2013, roč. 556, č. 1, s. 1-5. ISSN: 0040-6031
- J. Martan, P. Beneš, Thermal properties of cutting tool coatings at high temperatures, ThermochimicaActa539 (2012) 51-55.
Reference
LabIR povlaky, ČR
Vysoceemisivní barvy pro bezkontaktní teplotní analýzy materiálů.
Schunk Xycarb Ceramics bv, Netherlands
Analýza emisivity povlaků za vysokých teplot.
Aremco, USA
Analýza optických vlastností povlaků za vysoké a pokojové teploty.
Škoda auto Mladá Boleslav, ČR
Analýza tepelné vodivosti objemových materiálů.
AVČR, Ústav jaderné fyziky, ČR
Analýza tepelné vodivosti povrchu materiálů.
Lasselsberger, s.r.o., ČR
Frentech Aerospace s.r.o., ČR
Kingspan a.s., ČR
Vybrané disertační práce
- Petra Vacíková – Měření spektrální emisivity vysokoteplotních povlaků, školitel Doc. Ing. Milan Honner, Ph.D. (obhájila 2013)
- Vladislav Lang – Teplotní závislosti fyzikálních vlastností monolitních a strukturovaných materiálů školitel, Prof. Ing. Josef Kuneš, DrSc. (obhájil 2007)
- Jiří Martan – Thermo-kinetic model of laser-material interaction in the form of criteria equations, školitel Prof. Ing. Josef Kuneš, DrSc. (obhájil 2006)
Vybrané patenty
- Washable high-emissivity color for non-contact measurement of object temperature by detection of infrared radiation and usage procedure of the color (CZ: Smývatelná emisivní barva pro bezkontaktní měření teplot objektů detekcí infračerveného záření a postup použití této barvy). Utility model with patent application – national; app. no. 2015-661; doc. No. 307047, reg. date 24.09.2015; Owner: Západočeská univerzita, Plzeň, CZ; Authors: Michal Švantner
- Měření plošného rozložení emisivity povrchu materiálu (podáno CZ a PTC)
- Způsob měření totální emisivity povrchů materiálů, typ: národní, přihláška: 2012-175, číslo dokumentu: 306316, datum přihlášení: 13.3.2012, datum zveřejnění: 25.9.2013, datum udělení patentu: 19.10.2016, datum publikace patentu: 30.11.2016, vlastník: Západočeská univerzita v Plzni, původci: Milan Honner, Zdeněk Veselý.
Náš příběh
Před dvaceti lety nás požadavky na znalost emisivity pro naše aplikace bezkontaktního měření teplot vedly k sestavení první jednoduché metody s topnou deskou, termočlánkem a termokamerou. Teď je oblast měření opticko-tepelných vlastností materiálů u nás jednou z hlavních činností. V rámci projektů vyvíjíme nové metody a měříme vzorky materiálů pro zákazníky z celého světa.
Použití vyvinutých metod měření emisivity vedlo k vývoji termografických barev LabIR. Naše metody jsme dále vyvíjeli pro měření povlaků používaných za vysokých teplot v různých energetických zařízeních. Naše další aplikace se týkaly materiálů vystavených slunečnímu ohřevu zejména ve stavebnictví. V současnosti chceme naše zkušenosti využít pro analýzy nových materiálů pro koncentrátorové solární elektrárny.