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导热系数

闪光法热扩散系数测试


仪器品牌:美国TA

仪器型号:DXF500.

仪器外观图:

样品尺寸:圆柱的片状:直径12.7mm±0.1mm,粉末、液体、融体都可以。

测试标准:ASTM E1461,ASTM E2585,DIN EN821,DIN 30905,ISO 22007,ISO 18755

测试项目:热扩散系数

热扩散范围:>0.0001cm2/s

测试温度:RT to 500°C

测试类别:融体、石蜡、液体、粉末

DXF500光源模块采用了高速氙灯脉冲发射系统HSXD,该配置充分利用了氙灯闪光灯管的功率并在专有波导的帮助下将其传输到环境模块内的样品上。DXF把来自闪光源的充足能量均匀地集中在样品的整个表面上,而产生的脉冲与其他很多基于商业激光系统相比脉宽较短,为400微秒到600微秒,凭借优化的光学装置以及较宽的光谱范围,对于直径达25mm的样品,也能够有足够的能量照射进行高精度的测量。对非均质的样品的测量更具代表性。




保护热板法导热系数、热阻测试


仪器品牌:美国lasercomp

仪器型号:HC-074-200

样品尺寸:长100-300mm,宽100-300mm,厚度1~100mm;

测试标准:SRM1450 ,ASTM-C177,GB/T10294 ,GB/T17794, GB/T3399,DIN EN 12939, DIN EN 13163;

测试项目:导热系数、热阻;

导热系数范围:0.001 ~ 2.5 W/m·K,适用于绝热材料、保温材料;可控制材料之受热面温度或冷却面温度,分析材料在不同温度下的热阻;
测试温度:-20°C to 85°C;

测试类别:绝热材料、保温材料、建筑材料等低导热材料{包括纤维板、纤维片、疏松填充的玻璃纤维、矿棉、横长纤维、陶瓷纤维、泡沫塑料(PUR EPS XPS)、粉末、泡沫(玻璃、橡胶)、真空绝热板(VIP)、聚苯乙烯泡沫塑料板、岩物棉板、发泡水泥、新型膨胀珍珠岩保温系统、聚苯颗粒保温料浆多层复合板、石膏板、木材、水泥、砂、土壤等等}。




激光法水平方向导热系数、热扩散系数、比热容测试


仪器品牌:德国耐驰

仪器型号:LFA447

仪器外观图:

样品尺寸:圆片,直径:25.4mm,厚度≤0.1mmm,最薄可以测试厚度0.015mm(需要提供2-3个一模一样的样品);

测试标准:ASTM E1461

测试项目:导热系数、热扩散系数、比热容;

导热系数范围:0.1--2000 W/m*K

测试温度:常温

测试类别:石墨片、石墨烯、导热塑料、铜箔、铁片、铝片等材料水平方向导热

遵照 ASTM E1461 标准,Nanoflash® 使用氙灯作为加热源加热样品表面,使用红外探测器读取样品温升,减少了潜在的表面热阻,可以精确测量薄的样品如基质上的涂层、薄膜材料或多层样品水平方向导热系数。  

   测量原理:作为加热源的氙灯发射一束脉冲,打在样品的下表面,由红外探测器测量样品上表面的相应温升,并由软件计算出样品的热扩散系数。仪器可以同步测量热扩散系数(α)与比热(Cp)。比热的测量是通过比较样品的实际温升与已知比热的参比样的温升求得。若已知样品的密度(ρ),则按照下式可计算出样品的导热系数(λ):
   λ(T) = α(T) * Cp(T) * ρ(T)



保护热板法、热流计法导热系数测试


仪器品牌:德国耐驰

仪器型号:HFM436

仪器外观图:

样品尺寸:长: ≥100mm,宽: 100mm-305mm,厚:1-100mm,(可以为液体、粉末);

测试标准:ASTM C518,ASTM E1530,GB/T10295,GB/T10801,GB/T3139,ISO 8301, JIS A 1412与 DIN EN 12667;

测试项目:导热系数、热阻;

导热系数范围:0.005-2.0W/m·K,适用于绝热材料、保温材料;可控制材料之受热面温度或冷却面温度,分析材料在不同温度下的热阻;
测试温度:-20°C to 80°C;

测试类别:绝热材料、保温材料、建筑材料等低导热材料,包括纤维板、纤维片、疏松填充的玻璃纤维、矿棉、横长纤维、陶瓷纤维、泡沫塑料(PUR EPS XPS)、粉末、泡沫(玻璃、橡胶)、真空绝热板(VIP)、聚苯乙烯泡沫塑料板、岩物棉板、发泡水泥、新型膨胀珍珠岩保温系统、聚苯颗粒保温料浆、多层复合板、石膏板、木材、水泥、砂、土壤等等。

绝热材料、保温材料热流计法测试原理图:

该仪器主要满足业界对于高性能的绝热材料导热性能测量系统的要求,样品夹在两个热流传感器中间测试,温度梯度固定或可调。在几分钟的温度与温度梯度稳定期后,使用内嵌的控制器或外部电脑测得样品的导热系数与热阻。借助于专利的平板温控系统 (US-patent No. 5,940,784 (1999)) 与双热流传感器设计,仪器能够快速地提供准确的测量数据。

测试图示例:



Hot disk方法导热系数测试、热扩散系数测试


仪器品牌:瑞典Hot Disk

仪器型号:TPS 2500S

仪器外观照片:

样品尺寸:固体:直径或边长大于2cm,(2个一模一样),样品可以为不规则形状,只要上下表面平整即可;液体:30ml;导热系数≥10W/mK的,边长或直径大于5cm(2个一模一样)。

导热系数范围: 0.005―500 W/mK
温度范围: -40℃ 到 1000°C

测试原理:瞬变平面热源技术(TPS),ISO 22007-2.2
测试模块:基本、薄膜、平板、各向异性、单面、比热

探头尺寸:2-29.40 mm
样品类型: 液体、粉末、固体、薄膜、涂层、各向异性材料等

材料类型: 金属、合金、陶瓷、矿石、复合材料、硅片、聚合物、粘结剂、 纸、织物、印刷电路板、推进剂……

Hot disk方法测试原理:

Hot disk导热测试窗口:



稳态热流法导热系数测试


仪器品牌:台湾瑞领

仪器型号:LW-9389

样品尺寸:覆盖正方形:最小边长25.4mm,最大边长80mm,厚度小于5mm;

测试标准:ASTM D 5470-06,MIL-I-49456A,GB 5598-85,

测试项目:导热系数、热阻

导热系数范围:0.001~50W/m·K,适用于低导热材料;可控制材料之受热面温度或冷却面温度,分析材料在不同温度下的热阻;不同压力及加热功率的热阻测试;可作材料于长期反复加热之寿命试验。

测试温度:RT to 180°C

测试类别:导热膏、导热片、导热胶、界面材料、相变化材料、玻璃、陶瓷、金属、基板、铝基板、覆铜基板、软板等低导热材料

将厚度一定的方形样品(长x宽:26mmx26mm,厚度小于3mm)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。

稳态热流法测试原理图:



激光法导热系数、热扩散系数、比热容测试


仪器品牌:美国TA

仪器型号:FL4010

仪器外观图:

样品尺寸:圆柱的片状:直径12.7mm±0.1mm,厚度:0.5mm~4mm。

测试标准:ASTM E1461 ASTM E2585,DIN EN821,DIN 30905,ISO 22007-1,ISO 18755

测试项目:导热系数、热扩散系数、比热容

导热系数范围:0.1~2000W/m·K

测试温度:RT to 1000°C

测试类别:金属、合金、塑料、陶瓷、橡胶、多层复合材料、粉末、纤维(需压片)、各向异性材料等特殊样品的导热性能,导热系数最高可以测试2000W/mk

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1000℃(石墨炉体)。用InSb检测器测量样品背部的温升,该检测器位于系统的顶部。仪器的垂直结构确保了良好的信噪比与样品形状的灵活性。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。

   此外,激光闪射法还能够用比较法直接测量样品的比热;但推荐适用DSC差示扫描热仪,该方法的比热测量精确度更高。密度随温度的改变可使用热膨胀系数仪进行测试。

激光法对样品要求:

   激光法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。

   激光法直接测量的是材料的热扩散系数, 其基本原理示意如下: 在炉体控制的一定温度下, 由激光源发射光脉冲均匀照射在样品下表面, 使试样均匀加热, 通过红外检测器连续测量样品上表面相应温升过程,得到温度( 检测器信号) 升高和时间的关系曲线。

   样品内部组成应均匀一致, 上下表面必须平行光滑, 厚度均匀一致。样品与标样的表面结构(光滑程度) 尽量一致, 面积大小也应相同, 并使用同一规格的样品托盘。因为材料的热扩散系数与其厚度的二次方成正比, 厚度值准确与否对热扩散系数计算精度影响很大, 试验时应用螺旋测微仪测量样品中心部位的厚度。样品和标样表面需用石墨进行涂覆, 目的是增加表面对光能的吸收比与红外发射率, 且对透明或半透明样品使光能仅在表层吸收并进行表层检测,避免透射、深层吸收和深层检测现象。样品和标样表面石墨涂层的厚度应适度, 既能保证表面均匀有效地遮覆, 又不能太厚, 否则对高导热材料会降低热扩散系数, 使测量结果产生较大偏差。对于透明的样品( 如玻璃等) , 若石墨涂层不足以有效阻挡激光的透射, 可考虑将样品表面镀金, 但镀金后的样品仍需喷涂石墨, 以提高样品对激光能量的吸收。由于现有石墨喷覆是使用喷罐手动进行, 其中确实存在一定的经验性。



高温(2800°C)--激光法测试导热系数、热扩散系数


仪器品牌:德国耐驰

仪器型号:LFA 427

样品尺寸:圆柱的片状:直径12.7mm,厚度:1mm~4mm;;

测试标准:ASTM E1461 ASTM E2585,DIN EN821,DIN 30905,ISO 22007,ISO 18755

测试项目:导热系数、热扩散系数、比热容

导热系数范围:0.1~2000W/m·K

测试温度:室温 to 2800°C

测试类别:金属、合金、石墨、陶瓷;

升降温速率:0.01 ... 50 K/min
激光能量:18.5 J/pulse(功率可调)
使用红外检测器,进行非接触式的样品表面温升信号测试

激光法测试多晶石墨:

使用配有低温系统的 LFA 427 对多晶石墨进行了测试,测试曲线上材料在室温附近导热系数达到最大,一般解释为由于该材料的 Debye 温度较高(> 1000 K)所致。在峰值右侧的高温区域,热扩散系数随温度上升而下降得比较快,主导了该区域的导热系数变化的趋势。峰值左侧的低温区则比热下降的非常快,这主导了低温下该材料的导热系数随温度变化的趋势。




热线法导热系数测试


仪器型号:TC3000

仪器外观:

测试项目:导热系数

样品尺寸:块状或片状材料:最小边长大于1 厘米,最小厚度大于0.3毫米;粉末/胶体/液体:最小用量50毫升;

测试类别:固体:陶瓷、橡胶、添加剂、织物、玻璃、纸、药品、如塑料、基底
材料、热电材料、相变材料、木头、食物、谷物、土壤、岩石;液体:粘结剂、润滑脂、凝胶、果冻、导热胶、化妆品、粘稠溶剂、石油燃料、化工溶剂、医学制剂、生物制剂、润滑油、冷冻机油、制冷剂、纳米流体;气体:空气、CH4、N2、CO2、CO、制冷剂R134a、R12、R22、R123

导热系数范围:0.005 ~ 20 W/(m·K)

温度测试范围:-200 ℃ ~ 200 ℃

测试标准:ASTM C1113、ASTM D 5930、GB/T10297、GB11205


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