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热导率测试

当物体中温度分布不均匀时,将会有热能从高温处流向低温处,这种现象当物体中温度分布不均匀时,将会有热能从高温处流向低温处,这种现象称为热传导。热能在固体中可以通过电子、晶格振动(声子)、电磁波等介质传导,在金属中电子是最主要的热能传导介质,但是在绝缘体中,声子是最主要的传导介质。

项目介绍:

当物体中温度分布不均匀时,将会有热能从高温处流向低温处,这种现象当物体中温度分布不均匀时,将会有热能从高温处流向低温处,这种现象称为热传导。热能在固体中可以通过电子、晶格振动(声子)、电磁波等介质传导,在金属中电子是最主要的热能传导介质,但是在绝缘体中,声子是最主要的传导介质。金属热导率的测量方法大致可分为两类:稳态法和动态法。稳态法测量时试样中温度分布均匀,热导率由通过单位长度,单位面积和温度梯度的热流来确定。稳态法具有原理清晰,可准确、直接地获得热导率绝对值等优点,适用于从低温到室温区的测量,缺点是费时和对环境(如测量系统的绝热条件、测量过程中的温度控制以及样品的形状尺寸等)要求苛刻121。动态法测量时样品的温度分布随时间变化,通过测量这种温度的变化来计算热扩散率,然后由样品的比热、密度和热扩散率三者的乘积来确定热导率。精川材料检测公司会根据实际要求,选择合适的方法进行测量。主要是实验仪器是立式压力机。


测试方法:

稳态法

稳态法是指在待测试样上温度分布达到稳定后进行测量,其分析的出发点是傅里叶定律,可以直接测量热导率。稳态法的特点包括计算简单、实验时间长、需要测量导热量和若干点温度,主要适合于中低热导率材料的测量。具体方法包括:

‌保护平板法‌:这种方法发展的较早,相关标准有ISO 8302、ASTM C177以及我国的GB/T 10294。该方法是一种绝对的测量方法,误差小,适合于绝热材料的测量。

‌热流计法‌:基于一维稳态导热原理的比较法,使用校正过的热流传感器测量通过样品的热流,相关标准有ISO 8301、ASTM C518以及我国的GB/T 10295。

‌保护热流计法‌:原理与热流计法相似,不同之处是在测量环境周围包上绝热材料和保护层,从而保证了样品测试区域的一维热流,提高了测试范围,相关标准为ASTM E1530。

瞬态法

瞬态法是近几十年发展出的热导率测量方法,利用非稳态导热微分方程,测量温度随时间的变化,通过这种变化来直接推算热导率。瞬态法的特点包括测量时间短、操作方便、对环境要求低、测量温度范围广以及样品尺寸小等。具体方法包括:

‌激光闪射法‌:通过脉冲激光快速加热样品表面的一小块区域,记录样品背面温度随时间的变化,进而反推出材料的热导率。这种方法具有测量速度快、非接触、对样品破坏小等优点,特别适用于薄膜、纳米材料等高导热或难以加工成型的材料。

‌瞬变平面热源法(TPS)‌:在试件上贴上探头,通过多元函数对试样表面温度的响应进行拟合后便可计算出材料的导热系数,适用广泛、快捷,但精确度不一定高。


测试标准:

热导率测试标准是衡量材料导热性能的重要依据,确保测试结果的准确可靠性。以下是一些常见的国际标准和国内标准‌:‌

国际标准

‌ASTM E1530-19‌:该标准适用于建筑材料、土壤和岩石等材料的导热率测试,包括实验装置的要求、测试样品制备的要求、测试程序以及数据处理等内容。

‌ISO 22007-2:2015‌:适用于塑料材料的热导率和热阻的测定,包括测试装置的要求、样品准备、测试程序和结果计算等内容。

‌ISO 8302:1991‌:规定了测量材料热传导度和热阻的方法,涉及测试设备的要求、测试程序、结果的计算以及数据处理等内容。

国内标准

‌GB/T 10294-2008‌:适用于金属材料、绝缘材料、纤维材料和建筑材料等各类材料的热传导率测试,包括测试装置的要求、样品准备、测试程序和结果计算等内容。

‌GB/T 33996-2017‌:适用于测量建筑物中的热桥效应和热阻,包括测试装置的要求、测试程序、数据处理以及结果的计算等内容。

‌JC/T 719-2011‌:规定了建筑材料导热系数的测试方法,涉及测试设备的要求、样品准备、测试程序和数据处理等内容。

标签: 物理性能检测 导热性能测试

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