热导率测量(归纳)VIP免费

如今测量导热系数方法与仪器有许多种。使用Fourier 方程所描述的稳态条件的仪器主要适用于测量中低导热系数材料。使用动态（瞬时）方法的仪器，如热线法或激光散射法，用于测量中高导热系数材料。 一、 稳态方法 1、 热流法 如图1 所示，将厚度一定的方形样品（例如长宽各30cm，厚10cm）插入于两个平板间，设置一定的温度梯度。使用校正过的热流传感器测量通过样品的热流。测量样品厚度、温度梯度与通过样品的热流便可计算导热系数。 图2 示出了一种新型的热流法导热仪（HFM 436 系列）。样品的厚度可达到10cm，长与宽可达30 或60cm。测量温度为-20℃到100℃之间（取决于不同的型号）。这种仪器能测量导热系数在0.005 到0.5W/m·K 之间的材料，通常用于确定玻璃纤维绝热体或绝热板的导热系数与k 因子。该仪器的优点是易于操作，测量结果精确，测量速度快（仅为同类产品的四分之一），但是温度与测量范围有限。 2、 保护热流法 对于较大的、需要较高量程的样品，可以使用保护热流法导热仪。其测量原理几乎与普通的热流法导热仪相同。不同之处是测量单元被保护加热器所包围，因此测量温度范围和导热系数范围更宽。 3、 保护热板法 热板法或保护热板法导热仪的工作原理和使用热板与冷板的热流法导热仪相似。保护热板法的测量原理如图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。 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。 4、 悬膜法 在大部分实验中，薄膜往往沉积在衬底上，衬底势必对载流子的输运造成影 响，进而影响输运性质。有研究者认为，金属薄膜的热导率可通过测量其电导率，再利用 Wiedemann-Franz 定律来确定。这一处理方法对微米尺度金属薄膜基本适用，但是对于纳米尺度金属薄膜，需要对热导率和电导率分别进行...