FLIR热成像技术：揭示隐藏的热量

来自 实验室仪器网

镍钛（NiTi）形状记忆合金（SMA）是独特的金属合金，在冷时可以拉伸或弯曲，并在加热时保持形状，然后才能恢复到原来的形状。这使得NiTiSMA可用于各种设备：外科植入物、防烫阀、电动执行器等。由于SMA对热量有反应，研究人员依靠红外相机来帮助更好地了解它们的行为。

挑战：捕捉复杂材料中的不均匀热行为

NiTiSMA因其卓越的弹性热效应（eCE）和超弹性而成为固态制冷技术中最有前途的材料之一。然而，准确表征它们的热行为，尤其是在机械应力下仍然是一项复杂的挑战。

理大科学主任胡瑞恩博士解释说：“一些特殊形状记忆合金的温度在施加应力下会发生变化，这是众所周知的。“我们以前使用热电偶来测量温度变化，但它们的单点测量能力不足以捕获试样之间的不均匀温度分布，特别是考虑到镍钛合金的异质性质。”

对全场、高速热成像的需求
为了克服这些限制，胡博士和他的团队向FLIR寻求合适的科学级红外热像仪。他们选择了FLIRX8583，这是一款配备先进镜头、滤镜和软件的中波高速热像仪。

“我们的实验装置包括使用拉伸试验机对形状记忆合金进行拉伸和压缩测试，”胡博士说。“同时，FLIR热像仪记录和分析压力下的温度变化。这种能力对于理解弹性热量反应至关重要。

FLIRX8583热像仪提供了团队所需的高速1280×1024热成像，以可视化机械加载循环期间不均匀的表面温度分布，从而提供传统传感器无法提供的见解。

科学发现：微观结构驱动的热不均匀性

在最近的一项研究中，该团队使用激光粉末床熔融（LPBF）制造了具有接近等原子成分的NiTi合金。他们发现弹性热效应存在显着的不均匀性，单个样品的温差高达4.2K。

“红外成像表明，在压缩诱导的弹性热量效应期间，表面温度分布是不均匀的，”胡博士指出。“这主要是由于LPBF制造的NiTi合金的微观结构不均匀。”

FLIR的热成像捕获了条纹状的高温和低温区域，帮助该团队将晶粒尺寸、位错密度和析出物分布与材料的功能性能联系起来。

“FLIR红外热像仪的高分辨率对我们的研究特别有利，因为我们的标本相对较小。此外，该相机卓越的帧速率使我们能够以对分析至关重要的精度捕捉快速的温度变化。FLIR显著增强了我们的实验能力，使我们能够更详细、更准确地揭示样品的固有热行为，“胡博士说。

成果：增强理解和科学影响

借助FLIR强大的工具，研究团队能够：确定微观结构不均匀性在温度分布中的作用；在循环机械测试期间捕获全场热响应；获得对超弹性和功能疲劳的新见解；第一个循环后恢复率为96.1%，证明具有出色的超弹性。这些发现有助于推进固态冷却技术和自适应材料设计的更广泛的研究计划。

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