Beschleunigte Alterung

Beschleunigte Alterung wird angewandt, um Aussagen zur Auslegung, zur Haltbarkeit und zur Qualifizierung von Materialien bzw. von (vorzugsweise elektrotechnischen) Geräten, welche aus alternden Materialien aufgebaut sind, zu erhalten. Hierzu werden Tests (Funktionstests, Eigenschaftstests …) am jeweiligen (elektrotechnischen) Gerät durchgeführt, nachdem diese am Ende ihrer Lebensdauer bzw. Einsatzdauer angelangt ist. Mit Hilfe der entsprechenden Testergebnisse kann man dann Lebensdauern bzw. Einsatzdauern für das jeweilige Gerät angeben (siehe auch Highly Accelerated Life Test, hoch beschleunigter Lebenszyklustest oder Schnellalterungstest). Da die Einsatzdauer mitunter viele Jahre beträgt, kann man nicht so lange warten und muss die Auswirkungen der Alterung während der gesamten Lebensdauer gerafft oder beschleunigt aufbringen. Hierzu werden je nach Alterungstyp oder Alterungseinfluss verschiedene Gleichungen verwendet.

Beschleunigte thermische Alterung

Die beschleunigte thermische Alterung wird meist nach der sehr verbreiteten, relativ einfachen aber trotzdem meist verhältnismäßig realitätsnahen Arrhenius-Gleichung berechnet:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle t_E=t_Q\cdot e^{\frac{E_A}{R}\cdot \left(\frac{1}{T_E} - \frac{1}{T_Q}\right)}}

mit:

Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. Server problem.“): {\displaystyle E_{A}} = Aktivierungsenergie (der Alterungsreaktion); ist (in erster Linie) eine Materialkonstante bzw. eine Konstante für die Paarung der miteinander reagierenden Stoffe

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle R} = Gaskonstante

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle t_E} = qualifizierte Lebensdauer bei absoluter Einsatztemperatur Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle T_E}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle t_Q} = Prüf- bzw. Qualifizierungsdauer bei absoluter Prüf- bzw. Qualifizierungstemperatur Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle T_Q}

Soll die beschleunigte thermische Alterung für ein (elektrotechnisches) Gerät berechnet werden, welches mehrere verschiedene Polymere enthält, so ist vorher das thermisch führende Material zu bestimmen. Dieses altert (im vorgegebenen Temperaturfenster $T_{E}$ bis Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle T_Q} ) thermisch am schnellsten und dominiert somit das Alterungsverhalten des gesamten Gerätes. Im Fall der zyklischen Alterung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren ist unterhalb einer Grenztemperatur auch eine beschleunigte Alterung mit Verringerung der Temperatur typisch. Dies führt zu einem "scheinbar negativen Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle E_a} -Wert" und ist typisch für eine Änderung im Alterungsmechanismus.

Beschleunigte radiologische Alterung

Die beschleunigte radiologische Alterung (üblicherweise mit Gammastrahlung) wird – sofern man den sogenannten Dosisleistungseffekt berücksichtigen möchte – meist nach der Wilski-Gleichung berechnet:

$t_{E}=t_{Q}\cdot \left({\frac {DL_{E}}{DL_{Q}}}\right)^{\psi -1}$

mit:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \psi} = Dosisleistungseffektexponent (der Alterungsreaktion); ist (in erster Linie) eine Materialkonstante bzw. eine Konstante für die Paarung der miteinander reagierenden Stoffe

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle t_E} = qualifizierte Lebensdauer bei Einsatzdosisleistung Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle DL_E}

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle t_Q} = Prüf- bzw. Qualifizierungsdauer bei Prüf- bzw. Qualifizierungsdosisleistung Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle DL_Q}

Soll die beschleunigte radiologische Alterung für ein (elektrotechnisches) Gerät berechnet werden, welches mehrere verschiedene Polymere enthält, so ist vorher das radiologisch führende Material zu bestimmen. Dieses altert (im vorgegebenen Dosisleistungsfenster Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle DL_E} bis $DL_{Q}$) radiologisch am schnellsten und dominiert somit das Alterungsverhalten des gesamten Gerätes.