热导率

针对真空环境下热导率测试过程中遇到的试样接触热阻对热导率测试的影响，验证接触热阻对热导率测试影响的严重程度，进行各种材料的测试和对比，寻求解决方法并通过试验来验证减小热阻方法的可行性和有效性。

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。

本仪器采用 3ω测试方法， 利用微/纳米薄膜材料导热引起加热器电信号的变化来检测其热导率。主要应用范围为微/纳米薄膜材料的热导率测量，可广泛应用于辅助各种功能薄膜材料的研究与开发，其涵盖范围包括高等院校及科研院所、集成电路散热材料、航空航天材料、热电材料与器件、信息存储与光电器件。

快速热导率仪测量导热硅胶片的导热系数 使用日本京都电子公司(KEM)-快速热导率仪(QTM-500)和薄膜样品专用软件(SOFT-QTM5W),测試导热硅胶片热传导性的应用资料。

做为新一代半导体材料的3C、4H和6H碳化硅，其显著特点之一是具有比银和铜更高的热导率。热导率是评价这些高导热碳化硅晶圆的重要技术指标，而准确测试碳化硅晶圆热导率则需要对测试方法进行合理的选择。本文将针对高导热碳化硅晶圆，介绍目前常用的几种热导率测试方法，并做出分析，对热导率测试方法的选择给出参考意见。

（1）针对NIST标准参考材料SRM 1453的测试，验证了低温变真空材料热物理性能测试系统的热导率测试误差完全达到小于±5%的设计指标。（2）整个测试系统空间环境的模拟，在 真空度范围内真空度可以精确定点控制在±1‰波动范围内。（3）特别是通过真空环境下材料极低热导率的测试，证明瞬态平面热源法完全具备超低热导率测试能力，再一次验证了以往瞬态平面热源法隔热材料热导率测试结果经常比保护热板法偏大的原因，再一次证明国内绝大多数隔热材料超低热导率测试结果明显偏低很多，存在巨大的误差。（4）此次测量并未采取任何措施降低试样与探测器接触热阻，因此从理论上来说，真实的热导率结果应该比测试结果还要略微偏大一些。

八面沸石（FAU）作为重要的沸石之一，框架由12元环形成的孔的方钠石笼组成，也被认为是模型沸石。 用不同含量的干胶和八面沸石制成多孔颗粒状样品。 使用激光闪光法测定表面导热率。 结果表明，随着干胶的增多可以提高材料的热容量、热扩散率和导热系数，多孔复合材料的表面导热系数随孔隙率的增加而降低。八面沸石热导率是在20℃和大气压下的热导率使用外推法得到结果为0.10W /（m≤ K）。

采用瞬态平面热源法热导率测试系统对硅酸钙隔热材料、纳米超级隔热材料、低密度刚性隔热瓦和纤维增强碳气凝胶隔热材料四种比较典型隔热材料在常温常压下进行了热导率测试，目的是准确确定几种典型隔热材料在常温常压下的热导率数值，同时便于与其它热导率测试方法和测试设备进行对比，对其它测试方法和测试设备测量隔热材料热导率的测试结果做出基本的评判。

针对超高导热材料的热波法热导率测试，本文采用SimulationX软件对热波法进行了建模，针对室温至超低温下纯铜和304不锈钢这两种材料的热导率测量进行了仿真计算，考核了热波法的有效性和准确性，确认了超低温下方波加热功率、脉冲宽度和样品尺寸等测试参数范围，确认了热波法非常适用于固态隔热材料（中密度）至超高导热材料热导率的直接测量。

针对金属泡沫和多孔金属材料热导率测试，本文介绍和分析了常用的各种测试方法，选择了热流计法作为金属泡沫和多孔金属材料热导率测试的适合方法，提出了热流计法测试过程中测量准确性的保障措施，同时针对热流计法的不足，提出了一种新型绝对瞬态法（热波法）。热波法具有更高的测试精度、宽热导率和温度测试范围、样品形式多样以及测试仪器低造价的特点。

薄的织物和隔热材料的逐渐广泛应用，使得现有各种测试方法已经无法满足这些材料导热系数和热阻准确测试的要求。本文详细介绍了现阶段对这些低导热薄材料热导率测试中存在的错误现象，从测试方法方面分析造成这些问题的原因，为今后准确测量提供参考和借鉴。

包括了欧盟热导率标准参考材料BCR-724玻璃陶瓷（或Pyroceram 9606）证书和技术文件。此种标准材料既可以作为热导率测试标准参考材料，也可以作为热扩散率测试标准参考材料。

对于运载火箭低温绝热贮箱，特别是针对温度极低和危险性极大的液氢推进剂，如何准确测量贮箱绝热材料热导率面临着诸多严峻挑战，如液氢安全性、大温差多种传热方式共存、地面及空间使用条件和测试设备造价等。本文详细介绍这些技术难题，并提出了解决这些难题且具有高可靠性和低成本性的技术方案。

对美国NIST和上海依阳公司在气压控制和气压对热导率测试的影响方面的研究工作做了介绍，尽管两者研究工作的技术指标要求有很大不同，但通过这些研究可以获得很多的借鉴。另外，气压对热导率影响的试验研究，也可以作为其它热导率影响因素（如湿度）测试研究的技术借鉴。

上海依阳实业有限公司：针对保护热板法热导率测试中的加热板加热方式，采用有限元动态热分析技术模拟计算了加热板加热方式和过程对保护热板法热导率测试中温度恒温时间的影响，由此提出了相应的加热方式优化方案，从而为保护热板法热导率的测试效率提高提供指导。

上海依阳实业有限公司：对ASTM E2584中规定的测试模型进行了改进，推导出了更准确的热导率测试计算公式，以解决在升温初期热导率测量结果误差大的问题。同时，选择了以Modelica语言为基础的SimulationX建模仿真软件对量热计式准稳态法热导率测试进行建模和仿真计算，大大提高了动态仿真计算的速度和精度，同时验证了改进后的量热计式准稳态法热导率模型和计算公式的正确性和有效性。

上海依阳实业有限公司：针对保护热板法粉体材料热导率测试中所用的约束容器进行有限元模拟热分析，展示了容器的尺寸和材质对被测试样热导率测试的影响，并最终确定和优化约束容器参数。分析结果所得出的结论是约束容器需要采用低导热材料制成，而且容器底部厚度越薄越好。综合考虑约束容器在实际应用中的可操性，对粉体材料的热导率测试，建议尽量选用其它方法。

针对瞬态平面热源法热导率测试中的漏热问题，采用透红外材料和红外热像技术开展了相应的研究工作。通过采用透红外的玻璃类材料、塑料类材料和蓝宝石材料作为被测试样，结合红外热像技术，完美的证明了瞬态平面热源法在对热导率大于0.1W/Mk以上的塑料类材料测试过程中，可以完全不用考虑探头漏热所带来的影响。而对于热导率小于0.1W/mK以下的低导热材料或热导率小于0.03 的超低导热材料，瞬态平面热源法测试过程中的漏热问题还需要开展进一步的研究和验证试验。

本文根据国内目前隔热材料对高温热导率准确测量的需求，在开展的热流计法高温变气氛压力热导率测试系统研制基础上，对测试系统中的试样热面温度均匀性进行了有限元热模拟计算分析，以期指导测试系统中均热板的设计和制作。

导热粉体的水含量是影响其性能的重要因素之一。水分的存在会降低材料的热导率，因为水的热导率远低于大多数固体材料。功能性粉体，如普鲁士蓝，其结晶水含量对材料的应用性能有显著影响，例如在钠离子电池中，结晶水含量的控制对提高电池性能至关重要。

利用Linseis薄膜分析仪测量了薄膜的热导率。该热电材料具有大于10 S cm− 1的优良导电性和小于0.1 Wm− 1 K− 1的超低热导率，因此在所有已报道的单主体n型有机热电材料中，最佳优点系数ZT=0.34（在120° C下）。

本文应用瞬态平面热源技术（Transient Plane Source Method, TPS）对热导率范围从0.028-166W/mK 之间的几个标准样品进行了测试，得到的数据与采用其他标准方法得到的数据非常吻合。实验结果表明，TPS 技术非常适合于测试固体材料的热扩散系数和热导率。它不需特别的样品制备，与其他方法相比，不仅精度较高，而且测试速度更为快捷。

上海依阳实业有限公司：采用有限元热分析技术，针对典型的防隔热材料和升降温试验过程，对量热计式准稳态法热导率测试模型进行了计算和分析，特别针对双试样和单试样量热计式准稳态热导率测试模型进行了有限元模拟分析计算，揭示了采用试样的加热和冷却过程可以分别获得热物性性能参数全温度区间的高精度测量结果，演示和证明了在保证准稳态法测试的边界条件下，在足够的量热计厚度和低速升温速率前提下，采用单试样形式的量热计式准稳态法可以在全温度区间内直接测量试样的等效热导率，测量结果可以具有很小的测量误差，同时也揭示了量热计式准稳态测试中需要改进的不足。

TA仪器的调制DSC技术，是在传统DSC线性变温程序上叠加一个正弦变化，从而直接测量热流和比热。采用Fourier 转换，热流实时被分解为热容成份和动力学成份。在MDSC® 中，DSC的热流称为总热流，热容成份为可逆热流，动力学成份为不可逆热流。总热流信号包含所有的热转化信息，与标准DSC的结果一样。可逆热流中包含玻璃化转变、熔融等信息，不可逆热流中包含动力学的现象，如固化、挥发、熔融和分解等。*美国专利 Nos. 5,224,775 5,248,199 5,346,306 加拿大专利 No. 2,089,225 日本专利No. 2,966,691MDSC® 技术提供：• 将复杂转变分解为更容易理解的成份• 检测弱转变和熔化时，提高灵敏度 • 在不损失灵敏度的前提下，提高分辨率• 直接测量热容• 更准确的结晶度测量

针对气凝胶高效隔热材料低导热系数测试中存在的测试方法选择不合理、测试设备精度不高和测试条件偏离使用条件等问题，本文分析了目前气凝胶隔热材料热导率测试的常用方法及其适用范围，列举了各种测试方法的测试极限以及不合理使用的具体案例，重点介绍了实现低热导率准确测量的注意事项和具体措施，最后提出了今后进一步提高测量精度的改进方向。

SnSe的热导率通过三种独立的技术进行表征，以确保室温下的Sn0.8Sb0.2Seκ～ 0.6W /mK。使用Linseis LFA 1000仪器测量了x=0.2合金在300K≤ T≤ 800 K温度范围内的热扩散率（α）。

在气凝胶的众多优良特性中，较低的热导率使其成为所有固态材料中隔热性能好的一种。然而高质量的气凝胶是非常珍贵和昂贵的，利用热线法测量气凝胶粉末及产品，具有用量少、快速准确而不破坏被测样品等众多优点。

GaN因其宽禁带（3.4~6.2 eV）、高电子迁移率(2.8×107 cm/s)、高临界击穿场强(≥5 MV/CM)和高热导率（1.3 W/(cm∙K)）等物理特性而在微波射频、高功率电子器件等领域应用广泛，其中GaN 基HEMT器件更是成为了半导体器件领域的研究热点。

根据保护热板法导热系数测试的国标和ISO标准中对热辐射率的规定，本文在保护热板法测量原理的基础上建立了相应的半球向全发射率测试模型，并对半球向全发射率测试模型进行了有限元模拟分析计算，从理论上摸清了测试模型中的温度分布和热流分布情况，证明了保护热板法热导率测试方法应用在试样表面半球向发射率测量存在巨大的原理性误差，但同时揭示了另外一种准确有效的半球向全发射率测试方法，即采用稳态热流计法热导率测量装置来测量试样表面的半球向全发射率。同时，也表明了在采用各种稳态法测量发射率过程中，直接测量热流密度往往会更有效，测量精度会更高。

本文针对高温下存在热化学反应的烧蚀防热材料，提出一种新型测试方法——恒定加热速率法，以期准确测试烧蚀防热材料的高温热物理性能，由此得到烧蚀防热材料在热化学反应过程中的热导率、热扩散率和比热容随温度的变化曲线。