導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試方法主要分為穩(wěn)態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩大類(lèi)別。穩(wěn)態(tài)法: 保護(hù)熱板法:通過(guò)控制溫度梯度,測(cè)量通過(guò)樣品的熱量,利用傅里葉熱傳導(dǎo)定律計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)。 保護(hù)熱流計(jì)法:直接測(cè)量熱通量,適用于某些特定條件下的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試。 直接加熱法:特別適用于金屬材料,通過(guò)測(cè)量電壓降和溫度來(lái)計(jì)算熱導(dǎo)率。
1、在一定的設(shè)定溫度 T (恒溫條件)下,由閃光氙燈在瞬間發(fā)射一束光脈沖,均勻照射在樣品下表面,使其表層吸收光能后溫度瞬時(shí)升高,并作為熱端將能量以一維熱傳導(dǎo)方式向冷端(上表面)傳播。
2、當(dāng)激光脈沖瞬間擊中樣品表面,能量迅速傳遞,通過(guò)測(cè)量上表面溫度的升高,我們可以解碼出樣品的熱擴(kuò)散性能。這個(gè)過(guò)程如激光的舞動(dòng),揭示了材料內(nèi)部的熱傳導(dǎo)秘密(激光閃射法原理圖)。激光導(dǎo)熱儀的精密測(cè)試法 激光導(dǎo)熱儀通過(guò)紅外檢測(cè)器捕捉這一瞬間的溫度變化,形成溫度隨時(shí)間變化的曲線。
3、激光閃射法的原理在于,通過(guò)激光瞬間發(fā)射光脈沖,均勻照射樣品下表面,使其表層吸收光能后迅速升溫,熱能以一維方式傳導(dǎo)至冷端。通過(guò)紅外檢測(cè)器測(cè)量上表面溫升過(guò)程,計(jì)算半升溫時(shí)間,進(jìn)而計(jì)算熱擴(kuò)散系數(shù)。測(cè)試方法 利用激光閃射法,通過(guò)測(cè)量樣品上表面溫升過(guò)程,計(jì)算出熱擴(kuò)散系數(shù)。
4、激光導(dǎo)熱儀是一種用于測(cè)試材料熱傳導(dǎo)性能的設(shè)備。其測(cè)試周期一般為3-5個(gè)工作日,測(cè)試價(jià)格則從220元起,具體費(fèi)用可能因樣品數(shù)量而異。主要測(cè)試儀器包括NETZSCH LFA 457 MicroFlash和NETZSCH LFA467。這些儀器利用激光照射樣品,通過(guò)測(cè)量樣品背面溫度的變化來(lái)計(jì)算材料的熱擴(kuò)散系數(shù),進(jìn)而測(cè)量比熱和導(dǎo)熱系數(shù)。
5、導(dǎo)熱系數(shù)方法有:激光閃光法和穩(wěn)態(tài)熱流法:激光閃光法:由于這種技術(shù)具有測(cè)量精度高、測(cè)試周期短和測(cè)試溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn),得到廣泛的研究和應(yīng)用,經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展和完善,目前激光閃射法已經(jīng)成為一種成熟的材料熱物理性能測(cè)試方法。
不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率的測(cè)量的兩種方法:穩(wěn)態(tài)熱流法 適用范圍:適用于均質(zhì)及非均質(zhì)之導(dǎo)熱電絕緣熱界面材料的等效熱傳導(dǎo)系數(shù)與熱阻抗測(cè)試,如:導(dǎo)熱膏、導(dǎo)熱片、導(dǎo)熱膠、界面材料、相變化材料、陶瓷、金屬、基板、鋁基板、覆銅基板、軟板等。
不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率的測(cè)量的應(yīng)用 絕緣材料評(píng)估:不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率的測(cè)量可用于評(píng)估絕緣材料的性能,例如聚合物、橡膠、塑料和絕緣涂層等。測(cè)量結(jié)果可以提供材料的熱隔離能力和絕緣效果,有助于設(shè)計(jì)和評(píng)估絕緣系統(tǒng)的性能。 熱障涂層研究:熱障涂層常用于航空航天和能源行業(yè),在高溫環(huán)境下提供保護(hù)。
熱敏電阻:在不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率的測(cè)量中,熱敏電阻被放置在被測(cè)物體內(nèi)部或表面,以測(cè)量其溫度。當(dāng)溫度變化時(shí),熱敏電阻的電阻值也會(huì)隨之變化,從而產(chǎn)生一個(gè)與溫度成正比的電壓信號(hào)。通過(guò)測(cè)量這個(gè)電壓信號(hào),可以計(jì)算出被測(cè)物體的溫度。
當(dāng)激光脈沖瞬間擊中樣品表面,能量迅速傳遞,通過(guò)測(cè)量上表面溫度的升高,我們可以解碼出樣品的熱擴(kuò)散性能。這個(gè)過(guò)程如激光的舞動(dòng),揭示了材料內(nèi)部的熱傳導(dǎo)秘密(激光閃射法原理圖)。激光導(dǎo)熱儀的精密測(cè)試法 激光導(dǎo)熱儀通過(guò)紅外檢測(cè)器捕捉這一瞬間的溫度變化,形成溫度隨時(shí)間變化的曲線。
激光閃射法的原理在于,通過(guò)激光瞬間發(fā)射光脈沖,均勻照射樣品下表面,使其表層吸收光能后迅速升溫,熱能以一維方式傳導(dǎo)至冷端。通過(guò)紅外檢測(cè)器測(cè)量上表面溫升過(guò)程,計(jì)算半升溫時(shí)間,進(jìn)而計(jì)算熱擴(kuò)散系數(shù)。測(cè)試方法 利用激光閃射法,通過(guò)測(cè)量樣品上表面溫升過(guò)程,計(jì)算出熱擴(kuò)散系數(shù)。
使用紅外檢測(cè)器連續(xù)測(cè)量上表面中心部位的相應(yīng)溫升過(guò)程,得到溫度(檢測(cè)器信號(hào))升高對(duì)時(shí)間的關(guān)系曲線,從而得到樣品在溫度 T 下的熱擴(kuò)散系數(shù) α 。同時(shí)可通過(guò)已知溫度 T 下的熱擴(kuò)散系數(shù)、比熱與密度計(jì)算得到溫度 T 下的 導(dǎo)熱系數(shù) λ 。
以下是四種常用的熱導(dǎo)率/熱擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試設(shè)備及其標(biāo)準(zhǔn):激光導(dǎo)熱儀:測(cè)試方法:瞬態(tài)法的閃光法。遵循標(biāo)準(zhǔn):ASTME1461。工作原理:通過(guò)激光照射使樣品表層升溫,熱量沿?zé)醾鲗?dǎo)路徑傳遞,紅外檢測(cè)器記錄數(shù)據(jù),計(jì)算半升溫時(shí)間t50,進(jìn)而得出熱導(dǎo)率。熱常數(shù)分析儀:測(cè)試方法:瞬態(tài)平面熱源法。
四種常用熱導(dǎo)率/熱擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試設(shè)備及標(biāo)準(zhǔn)如下:激光導(dǎo)熱儀:設(shè)備:如耐馳LFA457和LFA467。標(biāo)準(zhǔn):依據(jù)ASTME1461標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試方法:采用瞬態(tài)法中的閃光法,利用激光脈沖在樣品上表面產(chǎn)生熱量,通過(guò)測(cè)量溫升過(guò)程來(lái)確定熱擴(kuò)散系數(shù),再通過(guò)比熱容和密度計(jì)算熱導(dǎo)率。熱常數(shù)分析儀:設(shè)備:如Hotdisk 2500S。
熱導(dǎo)率測(cè)試設(shè)備包含激光導(dǎo)熱儀、熱常數(shù)分析儀、界面材料導(dǎo)熱系數(shù)和熱阻量測(cè)儀以及基于經(jīng)典的Angstrom法的測(cè)試技術(shù)。每種設(shè)備有其特殊設(shè)計(jì)原理和適用范圍。激光導(dǎo)熱儀是使用閃光法測(cè)量材料熱擴(kuò)散系數(shù),遵循ASTM-E1461標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)激光脈沖加熱樣品,紅外檢測(cè)器記錄溫升過(guò)程,計(jì)算熱擴(kuò)散系數(shù)。
常見(jiàn)測(cè)試儀器有湘潭湘科DRL-III導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀、寶島瑞領(lǐng)進(jìn)口熱傳導(dǎo)系數(shù)測(cè)試儀器LW-9389等。ASTM D5470標(biāo)準(zhǔn)適用于導(dǎo)熱硅膠片的測(cè)試,能較好地模擬實(shí)際使用狀態(tài),適合測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)以及接觸熱阻。ASTM-E1461標(biāo)準(zhǔn)采用閃光法(激光閃射法),通過(guò)高能量脈沖照射小而薄的試樣,記錄溫度自記曲線,計(jì)算熱擴(kuò)散系數(shù)。
導(dǎo)熱系數(shù): 常用的測(cè)試設(shè)備如下:DRL-II型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀(圖) DRL-III型導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀(圖) LW-9389型界面材料熱阻及熱傳導(dǎo)系數(shù)儀(圖)ISO 22007-2-2008 塑料 熱傳導(dǎo)率和熱擴(kuò)散率的測(cè)定 瞬態(tài)平面熱源法(TPS)是目前研究材料導(dǎo)熱性能的方法中最方便、精確的一種,由熱線法改進(jìn)而來(lái)。
LFA測(cè)試比熱:通過(guò)比較法計(jì)算材料比熱容。LFA在測(cè)試熱擴(kuò)散系數(shù)的同時(shí),利用已知標(biāo)樣的比熱數(shù)據(jù)以及樣品和標(biāo)樣的升溫及質(zhì)量,求比得出待測(cè)樣品的比熱容。
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