导热系数测试设备与方法介绍.pdf

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1、热界面传热与导热系数测试简述SCUTROSSQQ2755913282009.5提纲热界面传热简单介绍导热系数测试简介2009.5热界面材料（TIM）简单介绍散热器热接触界面TIM材料热源2009.5热量传递三种方式：热传导、热对流、热辐射热传导：热从物体内温度较高部分传递到温度较低部分或与它接触的温度较低的物体的一个过程原因：分子热运动、分子动量传递或自由电子无规则运动引起2009.5热传递与导热系数传热动力：温度差异传热系数：热传导系数（导热系数W/m·K）对流传热系数、辐射传热系数导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，°C

2、）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ或K表示，单位为瓦/米·度，w/m·k（W/m·K,此处的K可用℃代替）　具有单位温度差、单位厚度、单位面积、单位时间内的导热量2009.5傅里叶定律其中q为热流密度，单位为W/m2，λ为导热系数，△ｔ为温差，单位为ｋ，δ为厚度，单位ｍ，负号体现传热方向λ的单位为Ｗ/ｍｋ2009.5导热系数与热阻导热热阻：热量在物体内部以热传导的方式传递时阻止热量传递的参量关系：与热传导系数成倒数关系接触热阻：热量流过两个相接触的固体的交界面时，界面本身对热流呈现出明显的热阻原因：界面缝隙气体热传导和热辐射传递热量2009.5强

3、化传热Q=KS△t提高K值、增大传热面积、增大温度差异热界面材料方面：提高热传导K值、降低接触热阻2009.5怎样降低接触热阻散热器热接触TIM材界面料热源2009.5TIM材料导热硅胶片导热硅脂导热相变化材料导热灌封胶其他2009.5导热相变化材料填隙、蓄热等（相变特性）应用瞬时大热流密度的热源上散热等导热灌封胶粘接、密封等应用于电子元器件的粘接，密封，灌封和涂覆保护等2009.5导热系数测试稳态法热流法、热板法、保护热流法、保护热板法、圆管法等原理：稳态的导热微分方程，能直接测得物质的导热系数适用于在中等温度下测量中低导热系数材料非稳态法（动态法）热线法

4、、热带法、常功率热源法、激光闪光法及瞬变平面热源法等原理：不稳定导热微分方程，常常只能直接测得导温系数，间接算得导热系数适用于测量高导热系数材料或在高温条件下测量2009.5常用的导热测试设备与方法激光闪射法（广州赛宝、华工材料学院）测量原理：作为加热源的氙灯发射一束脉冲，打在样品下表面，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，同时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样品比热，通过测量密度计算出导热系数。2009.5NETZSCH公司LFA447Nanoflash®闪光导热仪测试参考标准：ASTME14612009

5、.5激光闪射法使用氙灯作为加热源加热样品表面，使用红外检测器，进行非接触式的样品表面温升信号测试，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。自动进样系统允许仪器在一次测试过程中测量多个样品，所测量的热扩散系数范围十分宽广，覆盖从聚合物到金刚石各类材料领域。但导热系数是通过比热、密度、热扩散系数计算出，导热系数的测量准确度受到这两个物理量准确度的限制。瞬变平面热源法（华工化工学院、上海交大）HotDisk热常数分析仪（ISO国际标准）2009.5样品探头样品硅脂探头探头，系由导电金属镍经刻蚀处理后形成的连续双螺

6、旋结构的薄片，测试过程中，电流通过镍时，产生一定的温度上升，产生的热量同时向探头两侧的样品进行扩散，热扩散的速度依赖于材料的热传导特性。通过记录温度与探头的响应时间，材料的热传导系数可以被计算出来。探针既是热源又是温度传感器。2009.5瞬态平面热源法采用加热元件与温度传感器合一的仪器设计，实现了测试自动化，操作简单，测试时间短，精度高，而且有很好的重复性。该方法的另一个特点是可测试材料的导热系数的范围广，试样制备简单。HotDisk导热仪测试材料的导热系数能够克服接触热阻的干扰，并且测试时间短，测试过程简单，测试结果准确。2009.5热流法DRL-II型导

7、热测试仪（参考测试标准ASTMD5470）2009.5热流法是通过热源在样品内部形成一个稳定的温度分布后，用热电偶测出其温度，进而求出物质导热系数的方法。虽然试样可在真空状态下试验，确保测试环境及精度。但热电偶与样品间的接触电阻大，影响测试精度。2009.5各种热传导系数仪比较仪器激光闪射法热流法比较项瞬变平面热源法（HotDisk）（LFA447）（DRL-II）量测K值范围0.005~500W/mK0.1~2000W/mK0.01～50W/mK量测温度范围-200~700°CRT~300°CRT~99°C准确度2%2%3%量测时间1-2min1-2min

8、15-30min样品厚度-0.1-6mm0.02-2