PDF《导热系数测量方法及仪器》

3 所示.热 源位于同一材料的两块样品中间. 使用两块样品是为了获得向上与向下方向对称的热流, 并使加热器的能量被测试样品完全 吸收.测量过程中,精确设定输入到热板上的能量.通过调整输入到辅助加热器上的能量,对热源与辅助板之间的测量温度 和温度梯度进行调整.热板周围的保护加热器与样品的放置方式确保从热板到辅助加热器的热流是线性的、一维的.辅助加 热器后是散热器,散热器和辅助加热器接触良好,确保热量的移除与改善控制.测量加到热板上的能量、温度梯度及两片样 品的厚度,应用 Fourier 方程便能够算出材料的导热系数. 图4. 保护热板法导热仪结构原理图 相比热流法,保护热板法的优点是温度范围宽(-180 到650℃)与量程广(最高可达 2W/m・K) .此外,保护热板法使 用的是绝对法――无需对测量单元进行标定. 动态(瞬时)测量法 德国耐驰仪器制造有限公司 www.netzsch.cn NETZSCH Ger?tebau GmbH 动态测量法是最近几十年内开发的导热系数测量方法,用于研究中、高导热系数材料,或在高温度条件下进行测量.动 态法的特点是精确性高、测量范围宽(最高能达到 2000℃) 、样品制备简单. 热线法: 热线法是在样品(通常为大的块状样品)中插入一根热线.测试时,在热线上施加一个恒定的加热功率,使其温度上升. 测量热线本身或与热线相隔一定距离的平板的温度随时间上升的关系. 测量热线的温升有多种方法.其中交叉线法是用焊接在热线上的热电偶直接测量热线的温升.平行线法是测量与热线隔 着一定距离的一定位置上的温升.热阻法是利用热线(多为铂丝)电阻与温度之间的关系测量热线本身的温升.一般来说, 交叉线法适用于导热系数低于 2W/m・K 的样品,热阻法与平行线法适用于导热系数更高的材料,其测量上线分别为

15 W/m・K 与20W/m・K. 图5. 热线法导热仪结构原理图(平行线法) 耐驰公司的热线法仪器可以使用上述全部三种方法,测试温度范围为室温至 1500℃.测试时将样品加热到所需的温度, 待样品温度稳定后,就能开始进行热线测量.这一方法能够测量体积较大的样品. 激光闪射法: 激光闪射法直接测量材料的热扩散性能.在已知样品比热与密度的情况下,便可以得到样品的导热系数.激光闪射法的 特点是,测量范围宽(0.1~2000W/m・K)测量温度广(-110~2000℃) ,并适用于各种形态的样品(固体、液体、粉末、薄 膜等) .此外,激光闪射法还能够用比较法直接测量样品的比热;

但推荐使用差示扫描量热仪,该方法的比热测量精确度更 高.密度随温度的改变可使用膨胀仪进行测试4 . 应用激光闪射法时,样品在炉体中被加热到所需的测试温度.随后,由激光器产生的一束短促激光脉冲对样品的前表面 进行加热.热量在样品中扩散,使样品背部的温度上升.用红外探测器测量温度随时间上升的关系. 图6是一种新型的激光闪射仪的示意图5 .Nd:GGG-激光头位于仪器下部位,样品放置在管状炉体中央的样品支架上.不 同类型的炉子可达到的最高测试温度不同,最高可达 2000℃(石墨炉体) .用InSb检测器测量样品背部的温升,该检测器位 于........