隨著人類在各個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)步，對材料的性能的要求也越來越高，其中對于熱傳導(dǎo)性能的要求被越來越多的應(yīng)用場景所需要，而導(dǎo)熱系數(shù)是衡量材料的熱傳導(dǎo)能力的重要指標(biāo)，對于導(dǎo)熱系數(shù)的測量也變得越來越重要。本文將介紹常用的導(dǎo)熱系數(shù)測定儀，以及各種測試方法，以期能夠幫助讀者更好的理解和使用導(dǎo)熱系數(shù)測定儀。

常用的導(dǎo)熱系數(shù)測定儀

由于使用不同測試原理，不同儀器所測試出來的導(dǎo)熱系數(shù)可能會出現(xiàn)較大差異，所以對比材料的導(dǎo)熱性能，盡量使用相同儀器進(jìn)行橫向?qū)Ρ?。并且在使用相同的設(shè)備測試的時(shí)候還要注意測試的方法、細(xì)節(jié)是否是一致的，通過相互對標(biāo)制作材料、工藝的流程等細(xì)節(jié)來找出問題點(diǎn)。常有的熱系數(shù)測定儀有哪些我們來看一下：

1、LW-9389型界面材料熱阻及導(dǎo)熱系數(shù)測定儀

LW-9389是根據(jù)ASTM D 5470-06規(guī)范設(shè)計(jì)制造，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。導(dǎo)熱界面材料的主要功用，在于提升電子產(chǎn)品應(yīng)用端之熱傳導(dǎo)能力，因此知道其熱傳導(dǎo)性質(zhì)是很重要的。傅立葉熱傳導(dǎo)定律和熱通量計(jì)方法均應(yīng)用于此設(shè)備中。

特點(diǎn)

（1）依照 ASTM D 5470-06 規(guī)范設(shè)計(jì)

（2）適用導(dǎo)熱膏(grease)）導(dǎo)熱片(Thermal Pad)及基板之垂直方向的熱阻及等效熱傳導(dǎo)系數(shù)K值測試

（3）良好的重復(fù)性及再現(xiàn)性

（4）不同壓力及加熱功率的熱阻測試

（5）可控制材料之受熱面溫度或冷卻面溫度，分析材料于不同溫度下之熱阻

（6）可作材料于長期反復(fù)加熱之壽命試驗(yàn)

（7）自動(dòng)化測試軟件，計(jì)算機(jī)全程控制指定之測試條件，節(jié)省人為操作時(shí)間

（8）測試結(jié)果計(jì)算機(jī)自動(dòng)數(shù)據(jù)擷取，產(chǎn)生圖表以Excel格式輸出

2、DRL-III型導(dǎo)熱系數(shù)測定儀

DRL-III熱流法導(dǎo)熱系數(shù)儀全部按到ASTM D5470-2017標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)、制造主要用于測試薄的熱導(dǎo)體、固體電絕緣材料、導(dǎo)熱硅脂、樹脂、橡膠、氧化鈹瓷、氧化鋁瓷等材料的熱阻以及固體界面處的接觸熱阻和材料的導(dǎo)熱系數(shù)。檢測材料為固態(tài)片狀，加圍框可檢測粉狀態(tài)材料及膏狀材料。

特點(diǎn)

（1）采用伺服電機(jī)控制精準(zhǔn)自動(dòng)加壓，自動(dòng)測厚裝置

（2）6點(diǎn)溫度梯度檢測，測試精度高

（3）測試桿防護(hù)，減少環(huán)境溫度影響

（4）可檢測不同壓力下熱阻曲線

（5）可測量導(dǎo)熱系數(shù)）熱阻以及界面處接觸熱阻

3.Hot Disk導(dǎo)熱系數(shù)測定儀

Hot Disk TPS 2500 S 這款研發(fā)用熱常數(shù)分析儀針對任何類型材料的精準(zhǔn)熱傳導(dǎo)性能分析而設(shè)計(jì)，是主流的科研系統(tǒng)并滿足ISO 22007-2標(biāo)準(zhǔn)。這款研發(fā)用熱常數(shù)分析儀針對任何類型材料的精準(zhǔn)熱傳導(dǎo)性能分析而設(shè)計(jì)，用于測量塑料制品的導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散系數(shù)和比熱測試。滿足新材料及改性材料在各領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

導(dǎo)熱系數(shù)測試方法     

任何事物都是有一些關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)，用來判定材料的性能和特點(diǎn)，查看是否達(dá)標(biāo)，通過設(shè)備的測試數(shù)據(jù)分析是哪方面出現(xiàn)的問題，從根本上找到原因。導(dǎo)熱硅膠片等材料同樣也不例外，評定導(dǎo)熱硅膠材料有一項(xiàng)關(guān)鍵性的指標(biāo)是導(dǎo)熱系數(shù)，這個(gè)是衡量一款導(dǎo)熱材料性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)的核心，客戶除了關(guān)注導(dǎo)熱系數(shù)外，還有拉伸強(qiáng)度測試，助燃、密度等技術(shù)指標(biāo)，客戶大多數(shù)也是對于這款材料非常的關(guān)心和重視。

目前導(dǎo)熱系數(shù)的測定方法分為穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法兩大類，具有各自不同的測試原理。在導(dǎo)熱硅膠行業(yè)中，常見的測試方法是穩(wěn)態(tài)熱板法（參照標(biāo)準(zhǔn)：ASTM D5470），瞬態(tài)平面熱源法（參照標(biāo)準(zhǔn)：ISO 22007-2）。

1、穩(wěn)態(tài)熱流法-ASTM D5470 標(biāo)準(zhǔn)

薄型導(dǎo)熱固態(tài)電絕緣材料熱傳輸特性的標(biāo)準(zhǔn)測試方法，該方法采用的是通常所說的穩(wěn)態(tài)熱流法，其測試原理是將一定厚度的樣品置于上下兩個(gè)平板間，對樣品施加一定的熱流量和壓力，使用熱流傳感器測量通過樣品的熱流、測試樣品的厚度、熱板/ 冷板間的溫度梯度，然后得出不同厚度下對應(yīng)的熱阻數(shù)據(jù)作直線擬合得出樣品的導(dǎo)熱系數(shù)。

這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）可以 測試產(chǎn)品的熱阻與導(dǎo)熱系數(shù)；

（2）特別適合模擬產(chǎn)品在實(shí)際工況下的使用狀態(tài)。

缺點(diǎn)是：

（1）對產(chǎn)品的厚度有一定要求；

（2）接觸熱阻會影響測試結(jié)果；

（3）為了到達(dá)穩(wěn)態(tài)，測試所需時(shí)間較長。

二、瞬態(tài)平面熱源法-ISO 22007-2標(biāo)準(zhǔn)

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。這種方法采用一個(gè)瞬間熱平面探頭（Hot Disk探頭），我們也將其稱之為Hot Disk法。Hot Disk探頭由熱阻性材料鎳制成，包覆有絕緣材料（聚酰亞胺，云母等），探頭帶自加熱功能。這種方法的原理是，將帶有自加熱功能的溫度探頭放置于樣品中，測試時(shí)在探頭上施加一個(gè)恒定的加熱功率，使其溫度上升。鎳的熱電阻系數(shù)— 溫度和電阻的關(guān)系呈線性關(guān)系，即可通過了解電阻的變化可以知道熱量的損失，從而反映樣品的導(dǎo)熱性能。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(shí)間上升的關(guān)系，通過數(shù)學(xué)模型擬合同時(shí)得到樣品的導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散系數(shù)。

這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）能夠同時(shí)測量熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率以及單位體積的熱容；

（2）測試范圍廣(0.005～500W/m· K)、精度高(±3%)、重復(fù)性好 (±1%)、測量時(shí)間短(單次測量 3~5min)和操作簡便；

（3）可測試的樣品種類多(液體、粉末、凝膠、高分子、復(fù)合材料等 )；

（4）不受接觸熱阻的影響，其測試結(jié)果更貼近于材料本身的導(dǎo)熱系數(shù)。

缺點(diǎn)是：

（1）此方法適用于測均質(zhì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)，不適合用于測各向異性材料(如石墨片 )。

本文介紹了傲川科技常用的導(dǎo)熱系數(shù)測定儀和測試方法，其中包括穩(wěn)態(tài)法、非穩(wěn)態(tài)法。穩(wěn)態(tài)法是經(jīng)典的保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)測定方法，適合中等溫度下測量。非穩(wěn)態(tài)法主要用于研究測量高導(dǎo)熱系數(shù)材料或在高溫條件下的測量。

本文更新于：2023-03-16 11:59:43