Теплопроводность полых микросфер с перфорированными стенками

Аннотация

Одним из основных направлений научных исследований в области материалов является изучение теплофизических свойств композиционных материалов и неоднородных систем. Понимание этих свойств и разработка аналитических методов прогнозирования необходимы для создания материалов с требуемыми свойствами. Впервые исследуется теплопроводность полых микросфер с перфорированными стенками как необходимого компонента перспективных новых композитов. Целью данной работы является оценка возможности анализа эффективной теплопроводности полых перфорированных микросфер ещё на этапе их разработки. Получены соотношения для аналитической оценки (расчёта/прогноза) эффективной теплопроводности полых микросфер с различным материалом стенок, видами газа в порах (воздуха или иных газов) и относительной площади перфорации стенок полых микросфер. Для расчёта теплопроводности объекта используются модели и методы теории обобщенной проводимости. Представлены результаты аналитического расчета значений эффективной теплопроводности микросфер из Al₂O₃, ZrO₂, диэтилполисилоксана, наполненных воздухом, в зависимости от относительной толщины стенки микросферы и относительной площади перфорации стенок при фиксированных значениях температур. Результаты работы могут быть использованы для прогнозирования свойств новых композиционных материалов в заранее заданном диапазоне температур.