激(ji)光導熱(re)儀(yi)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)與(yu)應用範(fan)圍

　　激(ji)光導熱(re)儀(yi)主(zhu)要(yao)用於(yu)材料導熱(re)性(xing)能(neng)的測試(shi)。表征材料導熱(re)性(xing)能(neng)的參(can)數(shu)主(zhu)要(yao)有熱(re)擴(kuo)散系(xi)數(shu)、導熱(re)系(xi)數(shu)、比(bi)熱。

　　導熱(re)性(xing)能(neng)的表征方(fang)法(fa)有很(hen)多(duo)種，主(zhu)要(yao)有熱(re)流(liu)法、瞬態平面法、激(ji)光閃(shan)射法(fa)等(deng)，其中(zhong)激(ji)光閃(shan)射法(fa)也稱作(zuo)閃(shan)光法和(he)激(ji)光法。

　　基(ji)於(yu)激(ji)光閃(shan)射法(fa)理(li)論設計(ji)而(er)成的導熱(re)儀(yi)就(jiu)叫做(zuo)激(ji)光導熱(re)儀(yi)。激(ji)光導熱(re)儀(yi)可以直接(jie)測試(shi)得到(dao)材(cai)料的熱擴(kuo)散系(xi)數(shu)，同時(shi)可以測試(shi)得到(dao)材(cai)料的比熱(re)，已知(zhi)比熱和熱擴(kuo)散系(xi)數(shu)，可(ke)以計(ji)算得到(dao)導熱(re)系(xi)數(shu)。

　　激(ji)光導熱(re)儀(yi)適(shi)用(yong)於絕大(da)多數(shu)材(cai)料導熱(re)性(xing)能(neng)的測試(shi)，絕(jue)熱(re)材(cai)料除(chu)外(wai)。激(ji)光導熱(re)儀(yi)尤(you)其(qi)適(shi)用(yong)於高導熱(re)材料和(he)高溫下的導熱(re)性(xing)能(neng)的測試(shi)，廣(guang)泛應用於(yu)材(cai)料、汽車、航天、電子、化(hua)工(gong)、能(neng)源等(deng)領(ling)域。

　　激(ji)光導熱(re)儀(yi)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)：

　　激(ji)光導熱(re)儀(yi)由激(ji)光源在(zai)瞬間發(fa)射壹(yi)束激(ji)光脈沖(chong)，均(jun)勻照射(she)在(zai)樣(yang)品(pin)下表面；使其表層吸收(shou)光能後(hou)溫度瞬時(shi)升(sheng)高，並作(zuo)為(wei)熱(re)端(duan)將(jiang)能量以壹維熱(re)傳導方(fang)式(shi)向(xiang)冷端(duan)（上表面）傳播(bo)。使用(yong)紅外(wai)檢(jian)測器連續測(ce)量上表面中心(xin)部位(wei)的相(xiang)應溫升(sheng)過(guo)程（見圖(tu)1），得到(dao)類似(si)於右下圖(tu)的溫度（檢測器信(xin)號(hao)）升(sheng)高和時(shi)間的關系(xi)曲線（見圖(tu)2）。

　　應用計(ji)算機(ji)軟件的數(shu)學(xue)模(mo)型對(dui)理(li)論曲線和試(shi)驗(yan)溫度上升(sheng)曲線進行(xing)計(ji)算修(xiu)正(zheng)，從(cong)而(er)測(ce)出(chu)樣(yang)品(pin)的熱擴(kuo)散系(xi)數(shu)，再測(ce)出比熱已知(zhi)的標樣(yang)的熱擴(kuo)散系(xi)數(shu)，利(li)用數(shu)學(xue)模(mo)型計(ji)算出(chu)樣(yang)品(pin)的比熱(re)，系(xi)統根據(ju)以下公式自動計(ji)算出(chu)樣(yang)品(pin)的導熱(re)系(xi)數(shu)：

　　λ（T）=α（T）Cρ（T）·ρ（T）式(shi)中:λ為(wei)導熱(re)系(xi)數(shu),W/(m K);α為(wei)熱(re)擴(kuo)散系(xi)數(shu),mm2/s;Cρ為(wei)比(bi)熱J/g/K;ρ為(wei)密(mi)度,g/cm3。

　　其中樣(yang)品(pin)的密(mi)度壹般在室(shi)溫下測定,其隨(sui)溫度的變(bian)化(hua)可使(shi)用(yong)材(cai)料的線膨(peng)脹(zhang)系(xi)數(shu)進(jin)行(xing)修(xiu)正(zheng)（同時(shi)修(xiu)正(zheng)樣(yang)品(pin)厚(hou)度隨溫度的變(bian)化(hua)),在測(ce)量溫度不太高、樣(yang)品(pin)尺寸(cun)變(bian)化(hua)不太大的情況(kuang)下也可近(jin)似(si)認(ren)為(wei)不(bu)變(bian)。

　　溫度升(sheng)高和時(shi)間關系(xi)曲線

　　激(ji)光導熱(re)儀(yi)應用範(fan)圍：

　　激(ji)光閃(shan)射導熱(re)測試(shi)方(fang)法(fa)所(suo)要(yao)求的樣(yang)品(pin)尺寸(cun)小(xiao)，測量速度快(kuai)，精(jing)度高；

　　能夠覆蓋(gai)<0.1-2000W/m*K（從較(jiao)低導熱(re)系(xi)數(shu)的聚合物(wu)，到(dao)超(chao)高導熱(re)的金剛(gang)石(shi)）的寬(kuan)廣(guang)的導熱(re)系(xi)數(shu)測(ce)量範圍，測量溫度範圍寬(kuan)，樣(yang)品(pin)適(shi)應面廣(guang)；

　　不僅(jin)能測量普(pu)通(tong)固(gu)體樣(yang)品(pin)的導熱(re)性(xing)能(neng)，通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)合適(shi)的夾具(ju)或樣(yang)品(pin)容(rong)器(qi)並選用(yong)合適(shi)的熱學(xue)計(ji)算模(mo)型；

　　還可測量諸(zhu)如液體、粉末、纖(xian)維、薄(bo)膜、熔融(rong)金屬(shu)、膏(gao)狀材料、基(ji)質(zhi)上的塗層、多層復(fu)合材料、各(ge)向(xiang)異性(xing)材(cai)料等(deng)特(te)殊樣(yang)品(pin)的熱擴(kuo)散系(xi)數(shu)並進(jin)而(er)計(ji)算導熱(re)系(xi)數(shu)。

　　激(ji)光導熱(re)測試(shi)常見(jian)的問(wen)題解答(da)：

　　1.能(neng)否(fou)測(ce)熱障(zhang)塗層熱導率？能不(bu)能測高溫熱導率？測熱(re)導率需要(yao)滿(man)足(zu)什(shen)麽(me)尺寸(cun)要(yao)求？

　　可以測。材料要(yao)求：最(zui)佳(jia)尺寸(cun)：直徑(jing)12.7 mm，厚(hou)度1~3mm；其他尺寸(cun)：直徑(jing)10mm，厚(hou)度1~3mm或10×10×(1~3)mm（熱擴(kuo)散測(ce)試(shi)）。

　　2.尺寸(cun)小(xiao)的樣(yang)品(pin)測(ce)試(shi)有誤差(cha)？

　　樣(yang)品(pin)尺寸(cun)小(xiao)，會影(ying)響(xiang)數(shu)據(ju)結(jie)果(guo)；我(wo)們有直徑(jing)10mm,邊(bian)長10mm的夾具(ju)、標樣(yang)等(deng)，但是這(zhe)種尺寸(cun)測(ce)出來(lai)的數(shu)據(ju)不如直徑(jing)12.7的準確(que)，建議加(jia)工(gong)成(cheng)標(biao)準的12.7mm的直徑(jing)，0.1mm，除(chu)非樣(yang)品(pin)難(nan)以制備成12.7的，客戶允許(xu)存在(zai)數(shu)據(ju)誤差(cha)；

　　例(li)如：純(chun)銅樣(yang)品(pin)，直徑(jing)是(shi)10mm的樣(yang)品(pin)，熱(re)擴(kuo)散實(shi)測(ce)值(zhi)129，10*10mm的樣(yang)品(pin)，熱(re)擴(kuo)散實(shi)測(ce)值(zhi)119，直徑(jing)12.7mm的樣(yang)品(pin)，熱(re)擴(kuo)散實(shi)測(ce)值(zhi)114，而(er)純(chun)銅的理(li)論熱擴(kuo)散在(zai)115-116左(zuo)右，直徑(jing)12.7mm的樣(yang)品(pin)結(jie)果(guo)接(jie)近(jin)理(li)論值(zhi)；

　　3.測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)，比(bi)熱、密(mi)度會不會造(zao)成(cheng)誤差(cha)？測(ce)試(shi)熱(re)導率時(shi)比熱(re)會有變(bian)化(hua)嗎?變(bian)化(hua)大嗎(ma)?

　　比(bi)熱(re)是在測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)通(tong)過(guo)與(yu)石(shi)墨或其它(ta)材(cai)質標樣(yang)比(bi)對得到(dao)的，會存在(zai)壹定的誤差(cha)，要(yao)求比較(jiao)高的客戶建議用DSC測試(shi)；密(mi)度建議客戶自己(ji)提供(gong)或者通(tong)過(guo)其(qi)他(ta)更(geng)準確(que)的方(fang)法(fa)進行(xing)測試(shi)；比(bi)熱(re)都(dou)會隨著(zhe)溫度的變(bian)化(hua)而變(bian)化(hua),變(bian)化(hua)大小(xiao)和(he)樣(yang)品(pin)本(ben)身的性(xing)質(zhi)有關；

　　4.幾(ji)種測熱導的方(fang)法(fa)有什(shen)麽(me)區別？

　　激(ji)光熱導適(shi)合做壹(yi)些(xie)高導熱(re)系(xi)數(shu)的，厚(hou)度方(fang)向(xiang)的導熱(re)系(xi)數(shu)測(ce)試(shi)；薄(bo)膜熱導適(shi)用(yong)於薄(bo)膜材料，測(ce)水(shui)平方(fang)向(xiang)的導熱(re)系(xi)數(shu)；熱(re)流(liu)法適(shi)用(yong)絕熱或低導熱(re)系(xi)數(shu)的材料；