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激光导热系数测试仪 发布时间:2024-09-25 15:24:53

一、测试设备

 导热系数.jpg

名称:耐驰LFA447闪光法导热系数仪

品牌:耐驰

可测量参数:热扩散系数


二、测试原理

在金鉴实验室,我们采用最先进的设备和技术,为您提供精确的导热系数测量服务。闪光导热仪LFA使用了瞬态法中的激光闪射法测量导热系数,这是发展最快、最具代表性、得到国际热物理学界普遍承认的方法。激光闪射法测量要求的样品尺寸较小,测量范围宽广,可测量绝热材料以外的绝大部分材料,特别适用于中高导热系数的测量。激光闪射法测量的是材料的热扩散系数,其基本原理如下图所示:


image.png


图中在一定的设定温度T下,由激光源或闪光氙灯在瞬间发射一束光脉冲,均匀照射在物体的下表面,使其表层吸收光能后温度瞬时升高,并作为热端将能量以一维热传导方式向上表面传播。使用红外检测器连续检测上表面中心部位的温升过程,得到类似于下图的温度(检测器信号)升高对时间的关系曲线:


导热系数2.jpg


通过计量图中所示的半升温时间image.png(定义为在接受光脉冲照射后样品上表面温度(检测器信号)升高到最大值的一半所需的时间),由下式:

image.png (d为样品的厚度)

即可得到样品在设定温度T下的热扩散系数α。

对于实际测量过程中对理想条件的任何偏离,需使用适当的数学模型进行计算修正。

导热系数λ与热扩散系数α存在着如下的关系:

image.png

其中样品密度ρ一般在室温下测量,其随温度的变化可使用材料的线膨胀系数表进行修正;比热容Cp可使用文献值、差示扫描量热法(DSC)等其他方法测量,也可在闪光法仪器中使用比较法与热扩散系数同时测量得到。在已知温度T下通过以上热扩散系数α、比热容Cp与密度ρ的关系便可计算得到导热系数λ。


三、执行标准

ASTM 1461:Standard Test Method for Thermal Diffusivity of Solids by the Flash Method

ASTM 1461:激光闪射法测量固体热扩散率的标准试验方法


四、适用样品

金鉴实验室提供全面的材料测试服务:

金属、合金、塑料、陶瓷、橡胶、粉末、纤维(需压片)等均匀、各向同性的固体材料的导热性能。


五、送样需知

样品要求:质地均匀、表面光滑平整

尺寸大小:圆形,直径12.7mm或25.4mm,厚度0.01~6mm。


六、设备参数

温度范围:RT~300℃

热扩散系数范围:0.01~1000mm2/S

导热系数范围:0.1~2000W/m*K

样品直径:12.7mm或25.4mm(圆)

样品厚度:0.01~6mm

进样器:双样品位或四样品位的自动进样器


七、应用分析案例

金鉴实验室的专业团队通过实际案例分析,展示了我们对石墨烯和铝基材等材料导热系数的精确测量能力。

案例一:石墨烯测试水平方向导热系数

将石墨烯薄片裁剪成25.4mm的圆,设置在温度25℃测试条件下,采用“In-Plane”模式对石墨烯样品进行测试水平方向的热扩散系数,通过提前测试出样品的密度和比热容(或客户提供参考值),最终换算得到石墨烯样品的导热系数。


导热系数3.jpg

石墨烯样品


导热系数5.jpg

石墨烯样品的导热系数


案例二:铝基材测试垂直方向导热系数

将铝基覆铜板上的铝基材打磨裁剪成12.7mm的圆,设置在温度25℃测试条件下,采用“Single”模式对铝基材样品进行测试垂直方向的热扩散系数,通过提前测试出样品的密度和比热容(或客户提供参考值),最终换算得到铝基材样品的导热系数。


导热系数4.jpg

铝基材样品


导热系数6.jpg

铝基材的导热系数

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