導熱材料的導熱系數(shù)常見測試方法

物體傳導熱量的能力，又稱為熱導率。定義為單位溫度梯度(在1m長度內(nèi)溫度降低1K)在單位時間內(nèi)經(jīng)單位導熱面所傳遞的熱量。單位為瓦每米開爾文[W/(m·K)]，此處的K可用℃代替。

導熱系數(shù)的測定方法現(xiàn)已發(fā)展了多種，它們有不同的適用領域、測量范圍、精度、準確度和試樣尺寸要求等，不同方法對同一樣品的測量結果可能會有較大的差別，因此選擇合適的測試方法是首要的。

一，熱流法（穩(wěn)態(tài)法）

熱流計法是一種基于一維穩(wěn)態(tài)導熱原理的比較法。將樣品插入兩個平板間，在其垂直方向通入一個恒定的單向的熱流，使用校正過的熱流傳感器測量通過樣品的熱流，傳感器在平板與樣品之間和樣品接觸。熱流法適用于低導熱材料，測試時將樣品夾在兩個熱流傳感器中間測試，在達到溫度梯度穩(wěn)定期后，測量樣品的厚度、上下板間的溫度梯度及通過樣品的熱流便可計算得到導熱系數(shù)的絕對值。

二，護熱平板法（穩(wěn)態(tài)法）

護熱板法導熱儀的工作原理和熱流法相似。測試機理如圖1所示。兩塊相同的待測試樣交替地夾在冷、熱板之間，熱量由中心計量面板與內(nèi)防護面板垂直通過試樣傳遞到冷卻面板上，而外防護面板的溫度為冷、熱板的平均溫度，以降低試樣的邊緣熱交換，進而保證試樣上能形成一維垂直熱流。此外，若將其中的一塊試樣換作輔助加熱模塊，就可構建單試樣結構的測試裝置。

當試樣中形成穩(wěn)定溫度梯度后，測量各模塊的溫度和熱功率，就可以計算得到試樣的導熱系數(shù)，其計算公式如下：

式中：λ為試樣導熱系數(shù)，W·m-1·K-1；Q為計量面板的加熱功率，W；L為待測試樣的厚度，m；A為量熱面積，m2；Th為試樣熱面溫度，K；Tc為試樣冷面溫度，K

三，激光閃射法（瞬態(tài)法）

一種用于測量高導熱界面材料與小體積固體材料的技術，在一定的設定溫度（由爐體控制的恒溫條件）下，由激光源或閃光氙燈在瞬間發(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升高，并作為熱端將能量以一維熱傳導方式向冷端（上表面）傳播。通過紅外檢測器測量樣品上表面溫度變化計算得出熱擴散系數(shù)；結合樣品的表觀密度值和比熱（可由激光法測定，亦可由DSC測定），計算可得到材料的熱導率。

平面熱源法（瞬態(tài)法）

將帶有自加熱功能的溫度探頭加載在樣品中，測試時在探頭上施加一個恒定的加熱功率，使其溫度上升，然后測量探頭本身和與探頭相隔一定距離的圓球面上的溫度隨時間上升的關系，通過數(shù)學模型擬合同時得到樣品的導熱系數(shù)和熱擴散系數(shù)。

適用該方法的樣品形式多樣，可測試固體，液體，膠體，粉末，帶有孔隙的材料以及各向異性材料，也可對薄膜及涂層材料進行測試。該方法具有可直接測量熱傳導，節(jié)約時間；測試范圍寬，精度高；不受接觸熱阻的影響；只需平整的樣品表面，無須特別的樣品制備。同時，不同型號的探頭對樣品尺寸有不同的要求。