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Aerodynamic levitator furnace for measuring thermophysical properties of refractory liquids

Langstaff, D und Gunn, M und Greaves, GN und Marsing, A und Kargl, F (2013) Aerodynamic levitator furnace for measuring thermophysical properties of refractory liquids. Review of Scientific Instruments, 84, Seite 124901. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/1.4832115. ISSN 0034-6748.

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Kurzfassung

The development of novel contactless aerodynamic laser heated levitation techniques is reported that enable thermophysical properties of refractory liquids to be measured in situ in the solid, liquid, and supercooled liquid state and demonstrated here for alumina. Starting with polished crystalline ruby spheres, we show how, by accurately measuring the changing radius, the known density in the solid state can be reproduced from room temperature to the melting point at 2323 K. Once molten, by coupling the floating liquid drop to acoustic oscillations via the levitating gas, the mechanical resonance and damping of the liquid can be measured precisely with high-speed high-resolution shadow cast imaging. The resonance frequency relates to the surface tension, the decay constant to the viscosity, and the ellipsoidal size and shape of the levitating drop to the density. This unique instrumentation enables these related thermophysical properties to be recorded in situ over the entire liquid and supercooled range of alumina, from the boiling point at 3240 K, until spontaneous crystallization occurs around 1860 K, almost 500 below the melting point. We believe that the utility that this unique instrumentation provides will be applicable to studying these important properties in many other high temperature liquids.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/87127/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Aerodynamic levitator furnace for measuring thermophysical properties of refractory liquids
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Langstaff, Dentre for Advanced Functional Materials and Devices, Institute of Mathematics and Physics, Aberystwyth University, Aberystwyth SY23 3BZ, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gunn, Mentre for Advanced Functional Materials and Devices, Institute of Mathematics and Physics, Aberystwyth University, Aberystwyth SY23 3BZ, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Greaves, GNAberystwyth Univ, Ctr Adv Funct Mat & Devices, Inst Math & Phys, Aberystwyth SY23 3BZ, Dyfed, Wales;UCL, Dept Chem, London WC1H 0AJ, England; UCL, Mat Chem Ctr, London WC1H 0AJ, EnglandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Marsing, AInstitut für Materialphysik im Weltraum, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 51170 Köln, Germany und Fachbereich Physik, Universität Konstanz, 78457 KonstanzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kargl, FInstitut für Materialphysik im Weltraum, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 51170 Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:5 Dezember 2013
Erschienen in:Review of Scientific Instruments
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:84
DOI:10.1063/1.4832115
Seitenbereich:Seite 124901
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:0034-6748
Status:veröffentlicht
Stichwörter:aerodynamic levitation thermophysical properties acoustic excitation
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Materialwissenschaftliche Forschung (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum > Wissenschaftliche Experimente
Hinterlegt von: Kargl, Dr Florian
Hinterlegt am:03 Jan 2014 08:03
Letzte Änderung:22 Jun 2023 12:27

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