Hallo liebes Forum, im Rahmen einer Forschungsarbeit für meinen Master (Holztechnik) soll ich eine Möglichkeit finden einen Übergangswiderstand zu quantifizieren. Hierbei soll der Fokus darauf liegen, einen weg Wissenschaftlich sauber zu beschreiben. Und den Übergangswiderstand nicht ausschließlich durch Versuche heraus zu finden. Hierbei werden zwei Holzlamellen mittels Leitfähigen Klebstoff (Füllstoff: Carbon nano tubes, oberhalb des Perkulationsbereiches) miteinander verklebt. Als Kontaktierung wird z.B. Hiluminband mit eingeklebt oder auch die Kontaktfläche mit Silberlack benetzt. Nach einer ersten zweitägigen Recherche habe ich bisher leider noch nicht viel gefunden. Mich würde interessieren, wie solch eine Quantifizierung in anderen Bereichen, z.B. Batterien, PV-Anlagen usw, durchgeführt wird und welche Faktoren dort mit hineinspielen: z.B. Grenzflächen, Elektro-Chemische Vorgänge wie Silbermigration... Falls sich mit so etwas schon einmal jemand beschäftigt hat würde ich mich sehr über eure Gedanken und Literaturempfehlungen freuen. Mfg David
David P. schrieb: > Nach einer ersten zweitägigen Recherche habe ich bisher leider noch > nicht viel gefunden. Dann würde ich mich zunächst mit der Praxis beschäftigen und beschreiben was Du da ermittelst. Auf Grundlage des Ergebnisses versuche eine Theorie aufzustellen und sie zu untermauern. Nehm Dir hier nur überschaubare Schritte vor. Sprich mit Deinem Laboringenieur oder/und Professor. mfg Klaus
David P. schrieb: > Hierbei werden zwei Holzlamellen mittels Leitfähigen Klebstoff > (Füllstoff: Carbon nano tubes, oberhalb des Perkulationsbereiches) > miteinander verklebt. Warum Holz? Holz verzieht sich abhängig von Wuchs, Temperatur und Luftfeuchte. Das sind Dinge, die sich schlecht kontrollieren und konstant halten lassen. Wenn ich den Übergangswiderstand eines bestimmten Materials messen will, dann nehme ich am Besten solche unvorhersehbaren Störeinflüsse aus der Messung heraus. Und wenn ich weiß, wie sich dieses Material unter idealen Bedingungen verhält, dann wende ich es unter realen Bedingungen an und kontrolliere, ob sich die gemachten Erfahrungen dort reproduzieren lassen. Also Schritt 1: ermitteln des Übergangswiderstands des Klebers unter reproduzierbaren Bedingungen Und dann Schritt 2: aufbauen der Prüfstrecke mit Holzlamellen und Kontrolle, ob die Ergebnisse sinnvoll und nachvollziehbar sind > Als Kontaktierung wird z.B. Hiluminband mit eingeklebt oder auch die > Kontaktfläche mit Silberlack benetzt. Zeig mal eine Skizze. Silberlack leitet erstaunlich schlecht. Auf jeden Fall würde ich an deiner Stelle als Referanz auch einen Prüfling ganz ohne Kleber aufbauen, um damit eine "Referenz" zu haben. > Mich würde interessieren, wie solch eine Quantifizierung in anderen > Bereichen, z.B. Batterien, PV-Anlagen usw, durchgeführt wird Man nimmt für die Ermittlung von Übergangswiderständen prinzipiell eine Messtrecke, die von sich aus das erwartete Messergebnis möglichst wenig beeinflusst. Und wenn sie es beeinflusst, dann am besten auf eine Art, die man kontrollieren oder wenigstens nachvollziehen und so herausrechnen kann. > und welche Faktoren dort mit hineinspielen: z.B. Grenzflächen, > Elektro-Chemische Vorgänge wie Silbermigration... Das sind dann wieder Langzeiteffekte, für die so ein Prüfling sogar für lange Zeit unter definierten/kontrollierten klimatischen Bedingungen gelagert werden muss, ohne dass sich die "Anschlussparameter" zur Klebestelle nennenswert ändern. > einen Übergangswiderstand zu quantifizieren Die erste Kennzahl für solche Berechnungen ist der /spezifische Widerstand/ eines Materials. Gibt dir der Hersteller des Klebers einen solchen Wert? Dann kannst du aus der Dicke der Kleberschicht und der Klebefläche den Übergangswiderstand berechnen.
Das ist schon vom räumlichen Aufbau der Probe her gut zu überlegen. Reichlich verschiedene Testaufbauten findest du hier: http://www.fischer-messtechnik.de/
David P. schrieb: > eine Möglichkeit finden einen Übergangswiderstand zu quantifizieren. Holz gilt eigentlich eher als Nichtleiter und nicht als Leiter. Unabhängig davon ist die verhältnismäßig geringe Leitfähigkeit von Holz derart stark von vielen verschiedenen Faktoren abhhän- gig, das der Übergangswiderstand der Verbindungstelle meist zu vernachlässigen ist.
Vielen Dank für die vielen Antworten! Lothar M. schrieb: > Zeig mal eine Skizze. Silberlack leitet erstaunlich schlecht. > Auf jeden Fall würde ich an deiner Stelle als Referanz auch einen > Prüfling ganz ohne Kleber aufbauen, um damit eine "Referenz" zu haben. So in etwa sieht solch ein Probekörper derweil aus. Von Interesse ist für mich wie hoch der Übergangswiederstand zwischen dem Hiluminband und dem Klebstoff ist. Ich denke mal das Krichströme über das Holz vermutlich vernachlässigt werden können. Lothar M. schrieb: > Die erste Kennzahl für solche Berechnungen ist der /spezifische > Widerstand/ eines Materials. Gibt dir der Hersteller des Klebers einen > solchen Wert? Dann kannst du aus der Dicke der Kleberschicht und der > Klebefläche den Übergangswiderstand berechnen. Der spez. Wiederstand ist bekannt. Ein Ansatz um den Ü. Wiederstand empirisch zu ermitteln wäre es, wie in der zweiten Darstellung gezeigt, eine Lange Lamelle zu erstellen, wo jeweils mit einer Vierpunktmessung sowie einer Zweipunktmessung der Wiederstand ermittelt wird. Dann wird ein Stück abgeschnitten und es wird erneut gemessen. Lothar M. schrieb: > Warum Holz? > Holz verzieht sich abhängig von Wuchs, Temperatur und Luftfeuchte. Das > sind Dinge, die sich schlecht kontrollieren und konstant halten lassen. > > Wenn ich den Übergangswiderstand eines bestimmten Materials messen will, > dann nehme ich am Besten solche unvorhersehbaren Störeinflüsse aus der > Messung heraus. Bei all den Punkten stimme ich und jeder Holzforscher absolut zu! Versuche mit anderen Materialien sind bereits in der Planung.
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Irgendwelche Theorien zu Uebergangswiderstaenden beziehen sich auf Leiter. Auf Elektronen Leitung. Holz und andere Materialien koennen Strom per Ionenleitung transportieren. Das ist alles eine extrem nichtlineare, zeitabhaengige Sache. Waehrend bei eiem Stromkreis mit Leitern die Elektronen, welche die Leitung ausmachen im Kreis rum gehen, ist das bei Ionenleitung nicht den Fall. Beim Uebergang von ElektronenLeitung(Metal) zu Ionenleitung(Salz) geschieht Chemie. Irgendwann sind keine Ionen mehr da. Da geht Material kaputt. Irreversibel. Allenfalls erfassbar durch die Ladung, dh Strom-Zeit-integral.
David P. schrieb: > Hierbei soll der Fokus darauf liegen, einen weg Wissenschaftlich sauber > zu beschreiben. Und den Übergangswiderstand nicht ausschließlich durch > Versuche heraus zu finden. Nicht nur das gesamte Wissen über Übergangswiderstäne, sonder überhaupt der Existenz von Übergangswiderstäne ist das Ergebnis von Versuchen. Ihr wollt doch wohl nicht etwa das Rad neu erfinde?
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David P. schrieb: > So in etwa sieht solch ein Probekörper derweil aus. Von Interesse ist > für mich wie hoch der Übergangswiederstand zwischen dem Hiluminband und > dem Klebstoff ist. Ist das mit den 0.3µm ernst gemeint? Das einzige was ich in dem Bereich kenne ist Blattgold. Bei der Stärke würde ich jetzt auch eher vermuten das du das nur zur Abschirmung benutzen willst und keine Leistung darüber geleitet werden soll. Damit wäre der Übergangswiderstand aber nahezu egal. Wenn da doch Leistung drüber soll wäre doch erstmal viel wichtiger wie heiß das Ganze durch die Verlustleistung. Da ergibt sich dann die Frage was dir eher wegbrennt, die Folie oder die Kontaktstellen. Eine normale Leiterplatte ist ca. 300 mal dicker als deine Folie und noch dazu aus dem besser leitendem Kupfer. Und die Übergangsstellen sind meist verlötet, dass ist zwar im Vergleich zu der Leiterbahn "hochohmig", dürfte aber immer noch um ein Vielfaches besser sein wie dein geklebe. Mein Ansatz wäre hier erstmal Festlegen wie hoch die Verluste maximal sein dürfen damit keine Gefahr für das Holz besteht und der Verbraucher auch noch vernünftig Funktioniert. Im nächsten Stepp dann beweisen das deine Konstruktion diesen Rahmen auch noch einhält, wenn das ganze mal nicht so sauber verarbeitet ist, mit den Jahren etwas an gegammelt ist usw. Für den Kleber wirst du wohl eher den Hersteller befragen müssen wie der sich genau im Zusammenhang mit den gewählten Materialien verhält, ist für elektrische Leiter eher exotisch. Ich hätte bei dem Zeug schon bedenken, wenn es nur zur Abschirmung wäre ob das lange hält (Langzeit Haltbarkeit wäre da auch noch so ein Thema).
Irgend W. schrieb: > Ist das mit den 0.3µm ernst gemeint? Und dass das Hiluminband noch weniger als 1/3 davon hat? Ist diese Angabe um 3 Zehnerpotenzen verrutscht? Denn ein Hiluminband mit 0,1mm und ergo 100µm Dicke kann ich an jeder Ecke kaufen und verarbeiten. Ein tausendmal dünneres Band ist vermutlich annähernd transparent. Solcherartige "Verwechslungen" sollten beim Master aber tatsächlich nicht mehr passieren. Ich würde die Prüflinge also so aufbauen:
1 | | | |
2 | | Träger | |
3 | | | |
4 | Leiterband |_______________________________| |
5 | ---------------------------------------------------- |
6 | ################################ Kleber 0,3mm |
7 | -------------------------------------------------- |
8 | .-------------------------------. Leiterband |
9 | | | |
10 | | Träger | |
Und dann aus Abstand, Fläche und gemessenenem Widerstand den spezeifischen Widerstand des Kelbers ausrechnen. Wenn der so gemessene und berechnete Wert sehr niedrig ist und in den Bereich des spezifischen Widerstands des Leiterbands kommt, dann ist er nicht vertrauenswürdig und der Messaufbau ungeeignet. Dann müssen Vergleichsmessungen mit verschiedenen Schichtdicken (z.B. auch mit Schichtdicke 0mm) gemacht werden und anhand der Unterschiede bei sonst gleichen Parametern Wert berechnet werden.
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