Tỷ trọng biểu kiến là tỷ lệ giữa khối lượng của vật liệu với thể tích biểu kiến của nó. Thể tích biểu kiến là thể tích thực tế cộng với thể tích lỗ rỗng khép kín. Nó là tỷ lệ giữa không gian mà vật liệu chiếm giữ dưới tác động của lực bên ngoài với khối lượng của vật liệu, thường được biểu thị bằng kilôgam trên mét khối (kg/m³). Nó có thể phản ánh độ xốp, độ cứng, độ đàn hồi và các tính chất khác của vật liệu. Đối với vật liệu có hình dạng đều đặn, thể tích có thể được đo trực tiếp; đối với vật liệu có hình dạng không đều, các lỗ rỗng có thể được bịt kín bằng sáp, sau đó thể tích có thể được đo bằng cách thoát nước. Tỷ trọng biểu kiến thường được đo ở trạng thái tự nhiên của vật liệu, tức là trạng thái khô được lưu trữ trong không khí trong thời gian dài. Đối với vật liệu cách nhiệt bằng cao su và nhựa xốp, tỷ lệ bọt khí ô kín với các thành phần cao su và nhựa thay đổi và có một phạm vi mật độ có độ dẫn nhiệt thấp nhất.
Độ xốp cao có thể cách nhiệt hiệu quả; nhưng mật độ quá thấp dễ dẫn đến biến dạng và nứt. Đồng thời, cường độ nén tăng theo mật độ tăng, đảm bảo tính ổn định lâu dài của vật liệu. Về độ dẫn nhiệt, mật độ càng nhỏ thì độ dẫn nhiệt càng thấp và cách nhiệt càng tốt; nhưng nếu mật độ quá cao thì sự truyền nhiệt bên trong tăng và hiệu quả cách nhiệt giảm. Do đó, khi lựa chọn vật liệu cách nhiệt, cần phải xem xét toàn diện mật độ biểu kiến của chúng để đảm bảo cân bằng các tính chất khác nhau để đáp ứng nhu cầu của các tình huống sử dụng khác nhau.
Mật độ khối là mật độ của chính vật liệu, tức là tỷ lệ giữa không gian mà một vật thể chiếm giữ với khối lượng của nó. Trong vật liệu cách nhiệt, nó thường đề cập đến tỷ lệ giữa không khí lỗ rỗng bên trong và khối lượng thực tế trên một đơn vị thể tích, được biểu thị bằng kilôgam trên mét khối (kg/m³). Tương tự như mật độ biểu kiến, mật độ khối cũng là một trong những thông số quan trọng để đánh giá hiệu suất của vật liệu cách nhiệt, thường có thể phản ánh trọng lượng, khả năng hấp thụ nước, khả năng cách nhiệt và các đặc tính khác của vật liệu.
Do đó, mặc dù cả mật độ biểu kiến và mật độ khối đều phản ánh mật độ và độ xốp của vật liệu cách nhiệt, nhưng chúng có một số khác biệt rõ ràng:
1. Các ý nghĩa khác nhau
Mật độ biểu kiến của vật liệu cách nhiệt chủ yếu đánh giá các đặc tính của vật liệu như độ xốp và độ đàn hồi, đồng thời có thể phản ánh mối quan hệ tỷ lệ giữa không khí và khối lượng thực tế bên trong vật liệu.
Mật độ khối là mật độ của chính vật liệu cách nhiệt và không liên quan đến bất kỳ tính chất nào của cấu trúc bên trong.
2. Các phương pháp tính toán khác nhau
Mật độ biểu kiến của vật liệu cách nhiệt thường được tính bằng cách đo khối lượng và thể tích của mẫu, trong khi mật độ khối được tính bằng cách đo trọng lượng của mẫu vật liệu có thể tích đã biết.
3. Có thể có lỗi
Vì tính toán mật độ biểu kiến của vật liệu cách nhiệt dựa trên thể tích chiếm bởi mẫu nén, nên không thể biểu diễn tốt cấu trúc tổng thể của vật liệu. Đồng thời, khi có lỗ rỗng hoặc vật lạ bên trong vật liệu, tính toán mật độ biểu kiến cũng có thể có sai số. Mật độ khối không có những vấn đề này và có thể phản ánh chính xác mật độ và trọng lượng của vật liệu cách nhiệt.
Phương pháp đo lường
Phương pháp dịch chuyển: Đối với vật liệu có hình dạng đều đặn, có thể đo trực tiếp thể tích; đối với vật liệu có hình dạng không đều, có thể bịt kín lỗ rỗng bằng phương pháp bịt kín bằng sáp, sau đó có thể đo thể tích bằng phương pháp dịch chuyển.
Phương pháp Pycnometer: Đối với một số vật liệu, chẳng hạn như vật liệu cacbon, có thể sử dụng phương pháp Pycnometer, với toluen hoặc n-butanol làm dung dịch chuẩn để đo, hoặc có thể sử dụng phương pháp thay thế môi trường khí để lấp đầy các lỗ rỗng nhỏ bằng heli cho đến khi gần như không còn hấp phụ nữa.
Các lĩnh vực ứng dụng
Mật độ biểu kiến có nhiều ứng dụng trong khoa học vật liệu. Ví dụ, trong các sản phẩm cách nhiệt bằng cao su xốp và nhựa dẻo, mục đích chính của thử nghiệm mật độ biểu kiến là đánh giá hiệu suất mật độ của chúng và đảm bảo rằng khả năng cách nhiệt và tính chất cơ học của chúng đáp ứng các tiêu chuẩn. Ngoài ra, mật độ biểu kiến cũng được sử dụng để đánh giá các tính chất vật lý của vật liệu và hiệu suất của vật liệu trong các ứng dụng kỹ thuật.
Nếu mật độ tăng và các thành phần cao su và nhựa tăng, độ bền vật liệu và hệ số rách ướt có thể tăng, nhưng độ dẫn nhiệt chắc chắn sẽ tăng và hiệu suất cách nhiệt sẽ giảm. Kingflex tìm thấy điểm cân bằng tổng thể tối ưu trong mối quan hệ hạn chế lẫn nhau giữa độ dẫn nhiệt thấp hơn, hệ số rách ướt cao hơn, mật độ biểu kiến phù hợp nhất và độ bền xé rách, tức là mật độ tối ưu.
Thời gian đăng: 18-01-2025
