树脂基复合材料低导热系数测试时稳态法和激光脉冲法的选择

另外再补充一点，采用瞬态法中的平面热源法（也称之为HOTDISK方法）测量树脂基复合材料也不失为一种有效的方法。按照ISO标准，瞬态平面热源法是一种塑料材料导热系数测试方法，在实际测试中确实有很高的精度，而且跟稳态法、激光脉冲法一样，也是一种绝对测量方法。因此，在不高的温度下，树脂基复合材料导热系数测量也完全可以采用瞬态平面热源法。国内有相关的文献报道对瞬态平面热源法和激光脉冲法进行了测试对比，证明对于低导热材料的测量瞬态平面热源法准确度更高。
文献网址为：www.docin.com/p-80341076.html

很全面分析，不过现在的设备对“测量装置的影响”通过装置改良还是能够再减小误差的

（1）关于薄膜材料的激光法标准，JIS R 1689就是一例，要求激光光斑直径是厚度的10倍，已基本满足一维模型。

（2）对块体材料很难实现上述要求，但是现在的激光法设备中在夹具上也做了改进，就是激光的加热面积是比后面探测面积大的，这种改进也能是探测面积内最大程度的满足一维传热，而其他部分的加热面积客观上起到了保护热板的作用！

（3）对于激光法，有的文献上也研究过不采用半温升的方法，即以背面温升变化为0.01时的时间为标尺，这种方法也能很大的降低需要长时间采集温升的问题，但是这种方法也只在文献上有过，应用并不广！

提到的通过设备改良来再减小误差这事，从使用者或一般用户的角度来说，对测试设备从硬件方面进行改良，基本不太可能，这种改良只能仪器厂商来进行，客户没有这个条件，也基本没这个能力。客户唯一能做的，只能在数据处理方法上进行些改良，如激光法背面温升数据的处理和计算。如果真有这能力和兴趣做改良，还不如去制造新的推向市场。
一般的热物性测量方法，无论是稳态法和瞬态法，基本都是基于一维热流的传热模型来进行测试分析和计算，除了圆管法、热线法、热带法和平面热源法之外，激光脉冲法就是一个典型的一维热流温度，只不过是瞬态的。那么对于这类一维热流测试模型，最简单的实现方法就是将被测试样做成平板状或片状，也就是使得试样的截面积长度（圆片状/圆板状试样中的直径、正方形片状/板状试样中的边长）到是试样厚度的8至10倍，这点在所有的稳态和瞬态测试方法中都有明确的规定。这种规定，同时也规定了加载在试样表面上的热源尺寸，对于激光脉冲法就是激光光斑直径要大于试样厚度10倍。实际上，从激光器发射出来的光斑尺寸都要比试样大，但经过光阑和试样支架后，激光光斑并不是完全覆盖整个试样的前表面，在试样的边缘还是没有激光覆盖。但这基本不会带来什么误差，毕竟激光加热面长度要远大于试样厚度。
对于固定材料试样来说，往往对于热扩散率较大的材料会选取较厚的试样进行测试。比如，对铜和银这样的试样测试，试样厚度可能会选择在3至6毫米，如果对于超高导热材料，试样厚度甚至可以达到10毫米。但这也不会带来影响，毕竟导热高，并没有破坏一维热流场。同时，对于高导热厚试样的激光脉冲法测试过程中，基本都是在真空状态下测试，试样四周的散热仅存在辐射传热形式。但因为激光脉冲法的测试时间短并且试样温升在几度以内，侧向辐射热损基本可以忽略不计，所以对于致密高导热材料的测试，试样厚度可以增大。如果有兴趣的话，可以用相同材料制成一系列不同厚度的试样来进行测试，看看厚度到底对测量结果有多大影响。
这里有个特殊情况，就是对于碳泡沫的热扩散率测试问题。碳泡沫材料具有比铜和银还大的热扩散率，但碳泡沫具有很多开放式小孔，而且孔隙率还很大。这种材料采用激光脉冲法进行测量就会遇到很大的问题，往往测试都无法获得正常的曲线，就算试样很厚，激光也会穿透试样。另外，是否抽真空也会对测试结果带来影响。对于这种特殊材料，只能采用稳态法来进行测量。
提到所谓的对于需要长时间采集温升的激光脉冲法测试问题，长时间温升测量说明试样材料的导热系数很小。已经探讨过激光脉冲法测量低导热材料中存在的问题，激光脉冲法基本不太适合这类低导热材料的实际工程测试。但是在这方面搞搞计算写写论文混个毕业捞个职称是可以的，但没有任何实际工程价值，国内外很多论文和专利就是这样。事情摆在这里，大浪淘沙，留下来的，流行的，广泛应用的方法和技术手段，就是被认可的，市场和工程技术非常现实，但也非常准确。
至于提到的试样背面温升探测问题，改进后使得激光的加热面积比后面探测面积大，具体还真不太清楚，这在理论上是正确的，毕竟试样背面的温度分布并不是绝对的均匀分布，在试样的中心区域有一个更均匀的温度分布区，背温探测器非接触探测这个均温区自然效果更好，但这个非接触测量的面积怎么具体测量出来证明比激光光斑大呢？我们以前在调试背温非接触探测器时，是调节聚焦透镜的前后位置，当探测器输出信号最大时则为聚焦透镜的最佳位置。透镜在这个位置上聚焦了多大面积的试样背面，还真不知道怎么具体测量出来的。当然，这也好办，可以做一系列的实验，就是针对一个样品，逐渐改变透镜的位置分别进行打激光实验，并作出一条曲线，这样可以明显的看出在什么位置上时背温信号最大。这方面，到还是有些工作可做的。
实际上，经过四十多年的发展，目前激光脉冲法测试技术已经发展到了极致，没多大潜力可挖了，更没多少需求驱动，想让激光脉冲法覆盖更多的材料范围也不太现实，目前做的最多的就是增加面向热扩散率测试功能和多试样测试形式，这些TA和NETZSCH已经做得足够好了，他们已经经历了3代人。所以，尽管我们搞过激光脉冲法测试设备的研制，并制成了3000℃的超高温激光脉冲法测试设备用于特殊领域，但还是没想在激光脉冲法测试方面进一步的开展工作与国外竞争，国内这方面一开始并不落伍，但经历2代人后，基本已经后续无人了。
从商业的思路考虑，任何商家也不会去做一种设备来覆盖所有的测试，只有多种仪器覆盖多种材料多种条件下的性能测试，商家才有活力和动力。
如果有什么热物性测试方法和仪器制造方面的问题，欢迎讨论。如果有朋友想写点营养不是很大的论文和搞搞算法，也可以来讨论题目内容。总之，互联网时代，协作抱团，市场很大，机会多多。。。。。。

应助达人

稳态法的导热系数测试1 W/mK时的误差大概会有多少呢？0.5 W/mK时呢，都是3%吗？

具体我也忘了， 看一下稳态保护热板法和稳态热流计法的标准吧，里面有说明。
误差看具体情况吧，稳态法有很多种，有测试隔热材料的稳态法，有测试金属高导热材料的稳态法，不太一样。

关于探测面积的那个，我是看了其他公司的仪器，他们的夹具就是这样做的，前面给激光留得孔要比背后探测留的孔大，所以有这种猜想！具体是不是这样也在实验！

在想问一下激光法测量低导热的薄膜材料也会有这样的误差吗，厚度0.1左右，致密，不透光，测出来导热只有0.1左右，无石墨；如果不考虑比热、厚度测量的影响，其他方面会在那会有影响？激光吸收厚度？
样品12*12，激光在中心，光斑6左右，所以最边上传不到样品支架！另外只测室温，辐射、对流都很小，从温升曲线上看10t0.5内也无热损！想请教一下这种情况下主要误差有那些？

关于探测面积的那个，我是看了其他公司的仪器，他们的夹具就是这样做的，前面给激光留得孔要比背后探测留的孔大，所以有这种猜想！具体是不是这样也在实验！

在想问一下激光法测量低导热的薄膜材料也会有这样的误差吗，厚度0.1左右，致密，不透光，测出来导热只有0.1左右，无石墨；如果不考虑比热、厚度测量的影响，其他方面会在那会有影响？激光吸收厚度？
样品12*12，激光在中心，光斑6左右，所以最边上传不到样品支架！另外只测室温，辐射、对流都很小，从温升曲线上看10t0.5内也无热损！想请教一下这种情况下主要误差有那些？

嗯，确实是这样，应该是留给激光的孔要比留给探测器的孔大，整个结构如下图所示。

因为试样是放置在试样卡具内，卡具的结构保证了卡具与试样的接触是点接触或线接触，这样可以最大限度的减少试样与卡具的接触热传导而引起的热损失。

由于毕竟试样毕竟还是与卡具有接触，试样升温过程中还是有些热损，同时考虑辐射和对流热损，会使得试样的温度分布呈现如图所示的中心高四周低的现象，但在中心区域会有一个均温区。在试样背面增加一个光阑，除了起到固定试样的作用外，还起到提取中心均温区的作用，使探测器只测量均温区的温度变化，这样可以提高测量精度。

你所说的低导热薄膜材料，具体是什么材料呢？考虑到你说试样厚度0.1mm左右、致密还不透光，还能单独取出样品来，估计应该是陶瓷类材料吧？陶瓷类材料测出0.1W/mK，应该没什么问题，这要对比着看。主要看密度，你对比下密度，块状材料的密度和材料的密度。因为薄膜材料的制作工艺不同，密度会比块状材料的密度小，导热系数低很正常。

在激光脉冲法（热脉冲法）具体测试中，实际关心的是试样的热阻，即厚度除以导热系数，热阻越大传热能力越差。对于薄膜材料，尽管导热系数较低，但薄膜材料的厚度也很小，所以热阻并不一定块状试样的热阻大。

有关你说的测试问题，具体问题具体分析吧，里面有很多影响因素，这是我的电话：18930013093，邮箱是18930013093@163.com，你可以电话联系，把背温测试曲线发过来探讨分析下。

嗯，有些曲线确实很有意思，有机会请教一下！