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材料檢測
材料檢測

導熱系數—激光閃射法測量 發布時間:2024-07-30 11:25:27

一、測(ce)試設備

 image.png

名稱:耐馳LFA447閃光(guang)法導熱系數儀

品牌:耐馳

可測量參(can)數:熱(re)擴散系數

二、 測試原理

在(zai)金鑒實(shi)驗室,我們采用最(zui)先進的(de)(de)(de)設備和技術,為(wei)您提供精確(que)的(de)(de)(de)導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)系數(耙侵shu)測(ce)(ce)量服務。閃光(guang)(guang)導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)儀LFA使(shi)用了(le)瞬態法(fa)中的(de)(de)(de)激光(guang)(guang)閃射法(fa)測(ce)(ce)量導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)系數(shu),這是發展(zhan)最(zui)快、最(zui)具代表(biao)性、得到國(guo)際熱(re)(re)物理(li)學界(jie)普遍(bian)承(cheng)認的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)。激光(guang)(guang)閃射法(fa)測(ce)(ce)量要求的(de)(de)(de)樣品尺寸較小,測(ce)(ce)量范圍寬廣(guang),可測(ce)(ce)量絕熱(re)(re)材料(liao)以外的(de)(de)(de)絕大部分材料(liao),特(te)別適(shi)用于(yu)中高導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)系數(shu)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量。激光閃射法測量的是材料的熱擴散系數,其基本原理如下圖所示:


image.png

圖中在(zai)一(yi)定的設定溫(wen)度(du)T下,由激光(guang)源(yuan)或閃光(guang)氙燈在(zai)瞬間發射一(yi)束光(guang)脈沖,均勻照射在(zai)物體的下表面,使其表層(ceng)吸收光(guang)能(neng)后溫(wen)度(du)瞬時升(sheng)(sheng)高,并作為熱端(duan)將能(neng)量以(yi)一(yi)維熱傳導(dao)方式向上表面傳播。使用紅外檢測器連續檢測上表面中心(xin)部位(wei)的溫(w碍舍en)升(sheng)(sheng)過程(cheng),得(de)到類似(si)于下圖的溫(wen)度(du)(檢測器信(xin)號(hao))升(sheng)(sheng)高對(dui)時間的關系曲線:


image.png


通過計量圖中所示的半升溫時間image.png(定義為在接受光脈沖照射后樣品上表面溫度(檢測器信號)升高到最大值的一半所需的時間),由下式:

image.png (d為樣品的厚度)

即可得到樣品(pin)在設(she)定溫度T下的(de)熱擴(kuo)散(san)系數α。

對于實際測量過程中對理想條件的任何偏(pian)離(li),需使用適當的數學模(mo)型探俐(xing)進(jin)行計算(su饮枪an)修正。

導(dao)熱系诞丑(xi)蝉渺(xi)數λ與熱擴散系(xi)(xi)數α存(cun)在(zai)著如下的(de)關(guan)系(xi)(xi):

image.png

其中樣品密(mi)(mi)度(du)(du)ρ一(yi)般在(zai)室溫下測(ce)量(liang)(liang),其隨溫度(du)(du)的變化可使(shi)用材(cai)料(liao)的線膨脹系(xi)(xi)數表(biao)進行(xing)修正;比熱(re)(re)容(rong)Cp可使(shi)用文獻值、差示(shi)掃描(miao)量(liang)(liang)熱(re)(re)法(fa)(fa)(DSC)等其他方法(fa)(fa)測(ce)量(liang)(liang),也(ye)可在(zai)閃(shan)光(guang)法(fa)(fa)儀器中使(shi)用比較法(fa)(fa)與熱(re)(re)擴(kuo)散系(xi)(xi)數同時測(ce)量(liang)(liang)得(de)到。在(zai)已(yi)知溫度(du)(du)T下通過(guo)以上熱(re)(re)擴(k威娶uo)散系(xi)(xi)數α、比熱(re)(re)容(rong)Cp與密(mi)(mi)度(du)(du)ρ的關系(xi)(xi)便可計算得(de)到導熱(re)(re)系(xi)(xi)數λ。


三、執行標準

ASTM 1461:Standard Test Method for Thermal Diff创橄usivity of Solids by the Flash Method

ASTM 1461:激(ji)光閃射法測量(liang)固體熱擴散率的標準試驗方法


四(si)、適用樣品

金鑒實驗室提供全面的(de)材料測試服務(wu):

金屬、合金、塑(su)料、陶瓷、橡膠、粉末、纖維(wei)(需壓片褪贵)等均谤狡勻、各向同性(xing)(xing)的固體材料的導熱性(xing)(xing)能(neng)。


五(wu)、送樣需知

樣品要求:質地均勻、表面光(guang)滑平(ping)整(zheng)

尺寸大小:圓(yuan)形,含话鸿戒直徑(jing)12.7mm或(huo)25.4mm,厚度(du)0.01~6mm。


六、設備參數

溫度范圍:RT~300℃

熱擴散系數(shu)范圍:0.01~1000mm2/S

導熱系數范圍:0.1~2000W/m*K

樣品直徑:12.7mm或(huo)25.4mm(圓)

樣品厚度:0.01~6mm

進樣器:雙樣品(pin)位或四樣品(pin)位的自動(dong)進樣器


七、應用分(fen)析(xi)案例

金(jin)鑒(jian)實驗室的(de)專業(ye)團隊通過(guo)實際案例分(fen)析,展示了我們對(dui)石墨烯和鋁基材等材料(liao)導熱系(xi)數的(de熟惩)精確測量能力。

案例一:石墨(mo)烯測試水平方(fang)向導熱系數(shu)

將石(shi)墨烯薄片(pian)裁剪(jian)成25.4mm的(de)(de)圓,設(she)置(zhi)在(zai)溫度(du)25℃測(ce)試(shi)條件下(xia),采用“In-Plane”模式對石(shi)墨烯樣品(pin)進(jin)行測(ce)試(shi)水平方向的(de)(de)熱擴散系數(shu)(shu),通(tong)過提前測(ce)試(shi)出樣品(pin)的(de)(de)密度(du)和比熱容(rong)(或(huo)客戶提供(gong)參考值),最終換算(suan)得到(dao)石(shi)墨烯樣犁教品(pin)的(de)(de)導熱系數(shu)(shu)。

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石(shi)墨烯樣品


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石墨烯樣品(pin)的導熱系數


案例二:鋁基材(cai)測試垂直方向導熱系(xi)數

將鋁(lv)基(ji)(ji)覆銅板上(shang)的(de)鋁(lv)基(ji)(ji)材(cai)(cai)打(da)磨裁剪(jian)成12.7mm的(de)圓,設置在溫度25℃測試(shi)條件下,采用(yong)“Single”模式對鋁(lv)基(j稠诲i)(ji)材(cai)(cai)樣(yang)(yang)品進行測試(shi)垂直(zhi)方(fang)向的(de)熱擴散(san)系(xi)(xi)數,通過提前測試(shi)出樣(yang)(yang)品的(de)密度和比熱容(或客(ke)戶提供參考值),最終換算得到鋁(lv)基(ji)(ji)材(cai)(cai)樣(yang)(yang)品的(de)導熱系(xi)(xi)數。


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鋁基材樣品


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鋁基材(cai)的導熱系(xi)數

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