【摘要】 热导率是评价材料热传导性能的重要参数

热导率是评价材料热传导性能的重要参数。材料的导热性能测试方法众多,大体可分为稳态法与瞬态法两大类。其中稳态法(包括热流法、保护热流法、热板法等)根据fourier方程直接测量导热系数,但温度范围与导热系数范围较窄,主要适用于在中等温度下测量中低导热系数材料。瞬态法则应用范围较广,尤其适合于高导热系数材料以及高温下的测试,其中发展最快、最具代表性、得到国际热物理学界普遍承认的方法是闪光法(flash method,也称激光闪射法)。闪光法所要求的样品尺寸较小,测量范围宽广,可测量除绝热材料以外的绝大部分材料,特别适合于中高导热系数材料的测量。

 

闪光法直接测量的是材料的热扩散系数,而热导率可由下述公式求得:

 

 

式中,ρ为样品密度,α为样品的热扩散系数,Cp为样品的比热容。在已知温度T下的热扩散系数α、比热容Cp与密度ρ的情况下便可计算得到导热系数。其中密度一般在室温下利用阿基米德排水法进行测量,其随温度的变化可使用材料的线膨胀系数表进行修正(同时修正样品厚度随温度的变化);热扩散系数与比热容可利用激光导热仪(LFA)进行测量。基于大量的实验数据,发现激光导热仪测热扩散率测量数据误差较小,但比热容的测量数据误差比较大,重复性也较差。Netzsch LFA系列仪器的导热系数误差一般定义为±5%~7%,其主要误差来源于比热容测试。