PTFE yra neprilipimo -karalius, tačiau jis yra šilumos izoliatorius. Diamond-Like Carbon (DLC) yra naujesnės klasės danga, kuri taip pat yra slidi ir mažai sukimba, tačiau praleidžia šilumą tokiu lygiu, kaip metalai. Šildymo plokštėms, kurios vienu metu turi efektyviai perduoti šilumą ir atsparios dilimui ar klijavimui, šie du dengimo būdai atspindi iš esmės skirtingas šilumines filosofijas: vienas teikia pirmenybę izoliacijai, kitas – greitam energijos mainams.
Šilumos laidumo kontrastas tarp DLC ir PTFE ant plokštelių
DLC dangos ir PTFE šilumos laidumo plokštės našumo palyginimas prasideda nuo ryškaus skaitinio atotrūkio. PTFE pasižymi labai mažu šilumos laidumu – maždaug 0,25 W/m·K, todėl jis yra vienas efektyviausių polimerinių šilumos izoliatorių, naudojamų pramoninėje aplinkoje. Šis mažas laidumas yra naudingas atsparumui korozijai ir cheminei izoliacijai, tačiau jis sukuria išmatuojamą šiluminę barjerą plokštelės paviršiuje.
Diamond{0}}Like Carbon (DLC), priešingai, šilumos laidumo diapazonas yra maždaug 100–500 W/m·K, priklausomai nuo nusodinimo metodo, sp³ surišimo kiekio ir mikrostruktūros. Dėl to DLC patenka į tą pačią plačią šiluminių savybių klasę kaip ir kai kurie metalai, o tam tikrais atvejais priartėja prie plieninių -pagrindų arba juos viršija.
Kalbant apie praktinį plokščių dizainą, DLC yra šiluminis greitkelis, kuriame PTFE yra purvo kelias.
Šiluminio transportavimo mechanizmas DLC dangose
DLC yra amorfinė anglies medžiaga, turinti didelę deimantų -kaip sp³ jungčių dalį. Šiluma pirmiausia praleidžiama per gardelės virpesius (fononus), leidžiančius efektyviai pernešti energiją per dangos sluoksnį. Tanki atominė struktūra sumažina sklaidos poveikį, todėl šiluminė energija greitai sklinda per padengtą paviršių.
Kadangi danga paprastai dengiama esant žemai nusodinimo temperatūrai, naudojant plazminio{0}}garinio nusodinimo procesus, pagrindinė tiksliai{1}}apdirbta plieninė plokštė dengimo metu termiškai neiškraipoma. Tai leidžia išsaugoti didelio-tikslumo paviršiaus geometriją ir pagerinti paviršiaus kietumą ir šilumos perdavimo efektyvumą.
Priešingai, PTFE remiasi ilgos{0}}grandinės polimerų struktūromis, kurios savaime išsklaido vibracinę energiją, smarkiai apribodamos šilumos perdavimą ir sustiprindamos jo, kaip šilumos barjero, o ne laidininko, vaidmenį.
Funkcinis kaitinimo plokščių poveikis
DLC{0}}dengta plokštelė sukuria minimalią papildomą šiluminę varžą paviršiaus sąsajoje. Tai leidžia:
Greitesnė šiluminio ciklo reakcija
Tolygesnis paviršiaus temperatūros pasiskirstymas
Sumažintas terminis atsilikimas tarp šildytuvo šerdies ir ruošinio sąsajos
Tuo pačiu metu DLC suteikia išskirtines mechanines savybes, įskaitant kietumo vertes, dažnai viršijančias 2000 Vickers, ir labai mažą trinties koeficientą. Šis derinys ypač vertingas didelio-ciklo plokščių sistemose, kur slystantis kontaktas, dilimas ar dalių prilipimas pablogintų veikimą.
PTFE dangos, nors ir labai veiksmingos cheminiam atsparumui ir nelipniam elgesiui, veikia kaip izoliacinis sluoksnis. Didelio šilumos srauto sistemose ši izoliacija gali sumažinti reakcijos greitį ir padidinti temperatūros gradientus visame paviršiuje.
DLC ir PTFE našumo mainai{0}}
Šių dviejų medžiagų inžinerinis{0}}kompromisas neapsiriboja vien šilumos laidumu. DLC dangos yra žymiai plonesnės, paprastai matuojamos mikronais, ir yra brangesnės. Jų cheminis atsparumas yra stiprus, bet ne visuotinai lygiavertis PTFE ekstremaliose korozinėse aplinkose, tokiose kaip stiprios rūgštys arba fluorintos cheminės medžiagos.
Priešingai, PTFE užtikrina beveik{0}}universalų cheminį inertiškumą ir išlieka stabilus įvairiose agresyviose terpėse, nors ir dėl šiluminio jautrumo ir mechaninio kietumo.
Pramoninių plokščių taikymo kontekstas
DLC dangos dažniausiai parenkamos:
Puslaidininkiniai griebtuvai
Tikslaus terminio apdorojimo plokštės
Aukšto{0}}dažnio ciklo sistemos, kurioms reikalingas greitas šilumos perdavimas
Dėvėkite-kritinę, mažai{1}}užterštą aplinką
PTFE išlieka dominuojantis:
Stipri cheminio apdorojimo aplinka
Aplikacijos nuo užteršimo-
Korozinės panardinimo sistemos
Mažo-–-vidutinio šilumos srauto operacijos
Išvada
DLC dangos ir PTFE šilumos laidumo plokščių našumo palyginimas išryškina aiškų padalijimą: DLC paaukoja dalį didžiausio PTFE cheminio inertiškumo mainais į nepaprastą šilumos laidumą ir paviršiaus kietumą. Dėl to DLC yra puikus pasirinkimas tose srityse, kuriose šilumos srautas, tikslus temperatūros valdymas ir atsparumas dilimui yra dominuojantys apribojimai.
Rezultatas – esminis plokščių inžinerijos filosofijos pokytis: nuo chemiškai pasyvios izoliacijos link aktyviai inžinerinio šilumos perdavimo.
Pažangiausios dangos galiausiai susilieja su vienu tikslu{0}}suteikdamos šilumą į procesą taip greitai ir tiksliai, kaip ji susidaro.
