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瞬态平面热源法热导率测试中的各种参考材料

上海依阳实业

2016/01/31

摘要：瞬态平面热源法是一种准确、快速的材料热物理性能测试方法，其热导率测试范围可以覆盖从绝热材料到高导热材料。为了验证和考核瞬态平面热源法的测量准确性，对美国ANTER公司提供的各种热导率数值的参考材料进行测试。本文罗列出所有这些参考材料以及相应的热导率数据以供在具体测试中的应用。

1. 前言

瞬态平面热源法作为一种绝对测量方法，在理论上可以达到很高的测量精度。在试样尺寸满足测试方法规定的边界条件基础上，热导率的测量范围可以没有限制。因此，对于均质材料，采用HOTDISK瞬态平面热源法不失为一种操作简便和测量精度高的有效方法，在温度不高的范围内（200℃以下），这种方法可以作为一种标准方法来使用，并与其它热导率测试方法一起形成有效的补充和相互比对，甚至可以用于校准其它测试方法。
瞬态平面热源法是一种绝对测试方法，自身并不需要进行校准。但为了验证和考核瞬态平面热源法的测量准确性和测试范围，我们为瞬态平面热源法配置了各个不同热导率数值范围的参考材料，这些参考材料的直径都在50mm以上以便各种瞬态平面热源法热导率测试探头使用。本文罗列出所有这些参考材料以及相应的热导率数据以供在具体测试中的应用。

2. 参考材料清单

按照热导率数据从小达到的顺序，以下是各种参考材料的名称和实物照片。
（1）美国NIST标准参考材料：SRM 1453（发泡聚苯乙烯板），尺寸100×100×10mm，热导率范围为0.03W/mK以下。标准参考材料实物如图1所示。

图1 美国NIST标准参考材料SRM 1453

（2）美国ANTER公司参考材料：Vespel（纯聚酰亚胺），尺寸Φ50.8×25.4mm，热导率范围为0.3W/mK以下。参考材料实物如图2所示。

图2 美国ANTER公司参考材料纯聚酰亚胺Vespel

（3）美国ANTER公司参考材料：Pyroceram 9606（高温陶瓷），尺寸Φ50.8×25.4mm，热导率范围为4W/mK以下。参考材料实物如图3所示。

图3 美国ANTER公司参考材料 Pyroceram 9606（高温陶瓷）

（4）美国ANTER公司参考材料：304不锈钢，尺寸Φ50.8×25.4mm，热导率范围为14W/mK以下。参考材料实物如图4所示。

图4 美国ANTER公司参考材料 304不锈钢

（5）瑞典HOTDISK公司参考材料：304不锈钢，尺寸Φ50×30mm，热导率范围为14W/mK以下。参考材料实物如图5所示。

图5 瑞典HOTDISK公司参考材料 304不锈钢

（6）美国ANTER公司参考材料：氧化铝，尺寸Φ50.8×25.4mm，热导率范围为35W/mK以下。参考材料实物如图6所示。

图6 美国ANTER公司参考材料氧化铝

（7）美国ANTER公司参考材料：电解纯铁，尺寸Φ50.8×25.4mm，热导率范围为60W/mK以下。参考材料实物如图7所示。

图7 美国ANTER公司参考材料电解纯铁

（8）美国ANTER公司参考材料：纯镍，尺寸Φ50.8×50.8mm，热导率范围为60W/mK以下。参考材料实物如图8所示。

图8 美国ANTER公司参考材料纯镍

（9）美国ANTER公司参考材料：AXM-5Q石墨，尺寸Φ50.8×50.8mm，热导率范围为110W/mK以下。参考材料实物如图9所示。

图9 美国ANTER公司参考材料 AXM-5Q石墨

通过以上参考材料可以看出，所配置的参考材料覆盖了0.03至110W/mK五个数量级范围的热导率，基本能满足绝大多数材料热导率性能测试的校对和验证。

3. 参考材料热导率数据
由于所涉及到的八种典型材料的热导率数据包含了大量拟合公式，很不方便用网页的形式表达，详细公式和图表数据可以参看附件中的研究报告。

附件：

03-05.瞬态平面热源法热导率测试中的各种参考材料.pdf

相关话题

KK-yiqi

第1楼2016/02/01

应助达人

真是有心人。希望今后还有更多类似的仪器实验范例介绍，这有利于感兴趣的人更好地了解并发挥仪器的作用。

0

tutm

第2楼2016/02/05

这种测试可能主要是一些制造行业需要的，不知道主要是哪些应用

0

上海依阳实业

第3楼2016/02/13

这些标准参考材料主要用于测试方法的溯源和测试设备以及仪器的校准。
举两个常见了例子，也是目前材料市场最混乱的案例。
（1）目前防隔热材料有很多厂家采用了所谓的纳米和气凝胶技术，经过了什么什么权威机构测试，测试结果显示材料的热导率在常温下能比空气（0.026W/mK）还要低。
如果将这些材料与NIST标准参考材料进行比对测试，就会发现厂家产品所标称的热导率结果全部都严重夸大，说明测试结果有严重误差。
（2）类似的情况发生在导热酯和导热胶这类热界面材料市场上，一般热界面材料的热导率基本在1～5W/mK范围。有些厂家宣称他们的产品能达到30W/mK以上，比一般金属的热导率还高。用标准参考样品进行对比测试就可以明确知道厂家产品的测试结果有巨大误差。
所以，这些标准参考材料的主要作用是校准测试仪器的测量精度，至少能保证测试结果别错的太离谱。很多厂家就是利用很多不成熟的测试设备以及错的离谱的测试数据来忽悠和误导消费者。
tutm(tutm) 发表:这种测试可能主要是一些制造行业需要的，不知道主要是哪些应用

0

KK-yiqi

第4楼2016/02/13

应助达人

抽真空的可以.

0

tutm

第5楼2016/02/14

谢谢！
没做过这类测试，谢谢普及
上海依阳实业(SH103383) 发表: 这些标准参考材料主要用于测试方法的溯源和测试设备以及仪器的校准。
举两个常见了例子，也是目前材料市场最混乱的案例。
（1）目前防隔热材料有很多厂家采用了所谓的纳米和气凝胶技术，经过了什么什么权威机构测试，测试结果显示材料的热导率在常温下能比空气（0.026W/mK）还要低。
如果将这些材料与NIST标准参考材料进行比对测试，就会发现厂家产品所标称的热导率结果全部都严重夸大，说明测试结果有严重误差。
（2）类似的情况发生在导热酯和导热胶这类热界面材料市场上，一般热界面材料的热导率基本在1～5W/mK范围。有些厂家宣称他们的产品能达到30W/mK以上，比一般金属的热导率还高。用标准参考样品进行对比测试就可以明确知道厂家产品的测试结果有巨大误差。
所以，这些标准参考材料的主要作用是校准测试仪器的测量精度，至少能保证测试结果别错的太离谱。很多厂家就是利用很多不成熟的测试设备以及错的离谱的测试数据来忽悠和误导消费者。

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