Dynamische Viskosität und spezifische Wärmekapazität einer nahezu eutektischen Gallium-Indium-Zinn-Legierung
Am 17. Dezember 2024 wurde vom „International Journal of Thermophysics“ des Springer Verlages eine neue Studie veröffentlicht, die sich mit Viskosität und spezifischer Wärmekapazität der Gallium-Indium-Zinn-Legierung befasst. Die Erkenntnisse sind unter anderem insofern interessant, da diese nahezu eutektischen Legierungen Einsatz bei nachgefragten flexiblen Elektronik- und Sensorikbaugruppen sowie in der Kühlung finden.
Die Studie ist das Ergebnis einer internationalen Kooperation der Uni Lissabon (P), der Uni Castellón de la Plana (E) und dem ILK Dresden.
Die Kenntnis der Stoffwerte von Wärmeträgern ist für den Bau thermischer Apparate von essentieller Bedeutung. Dies gilt auch für innovative Wärmeträger wie flüssige Metalle und Legierungen. Eine der ersten bekannten Anwendungen von Flüssigmetallen als Kühlmittel ist die Nutzung von Natrium zur Kühlung von Triebwerksventilen in den frühen 1940er Jahren. Gegenwärtig nimmt der Einsatz des Eutektikums der Metalle Gallium, Indium und Zinn zu. Zu nennen sind hier insbesondere die flexible Elektronik- und Sensorikbaugruppen sowie die Kühlung. Das Ga-In-Sn Eutektikum ist eine ungiftige, geruchlose und, wenn nicht oxidiert, silbrig schimmernde Legierung. Sein Schmelzpunkt liegt bei ca. 10.7 °C. Mit der nun publizierten experimentellen Studie stellt das ILK potenziellen Anwendern zuverlässige Daten für Viskosität und spezifische Wärmekapazität dieses Eutektikums zur Verfügung.
Abstract:
Die Studie präsentiert experimentelle Daten zur Viskosität und spezifischen Wärmekapazität der nahezu eutektischen Gallium-Indium-Zinn-Legierung. Die Viskositätsdaten decken den Temperaturbereich vom Schmelzpunkt der Legierung von 283,85 K (10,70 °C) bis etwa 370,47 K (97,32 °C) ab.
Zwei unabhängige Teams, die ein Kapillarviskosimeter und ein Schwingbecher-Viskosimeter verwendeten, erhielten fast identische Werte. Unterhalb von 373 K (100 °C) folgen die Daten der Arrhenius-Korrelation. Die Daten zur spezifischen Wärmekapazität stammen aus Differential-Scanning-Kalorimetrie-Messungen und reichen von 236 K (- 37 °C) bis 340 K (67 °C). Die Neumann-Kopp-Regel gibt weder für den festen noch für den flüssigen Zustand eine zufriedenstellende Darstellung der Daten. Näherungsfunktionen stellen diese beiden Bereiche in hervorragender Weise getrennt dar.
In der Studie werden mehrere Fragen im Zusammenhang mit den thermophysikalischen Eigenschaften erörtert, nämlich Schmelzen und Kristallisation sowie ein möglicher Übergang von flüssig zu flüssig.
Ganze Studie lesen?
https://link.springer.com/article/10.1007/s10765-024-03471-8
Fragen zur Studie?
S. Feja, R. Künanz, C. Hanzelmann, R. Mondragón, L. Hernández, M. J. V. Lourenco, F. J. V. Santos, V. Nunes, M. Alves und C. A. Nieto de Catro