1、不良導熱體一般用穩態熱流法,條件符合的話也可以使用激光導熱法,但是多次測試的結果差異較大。使用平板法測量不良導體的導熱系數,這是一種穩態法,實驗中,樣品制成平板狀,其上端面與一個穩定的均勻發熱體充分接觸,下端面與一均勻散熱體相接觸。
在電子行業快速發展的背景下,高效散熱成為關鍵問題。熱管理材料,尤其是高導熱系數的材料,在5G射頻芯片、無線充電等領域扮演著重要角色。梅特勒托利多差示掃描量熱儀DSC,作為熱分析工具,被用于測量材料的導熱系數λ,通過測定其比熱容cp和密度ρ,計算出熱擴散率α,評估材料的散熱性能。
熱分析通過不同方法進行,常用方法包括差示掃描量熱(DSC)、熱重分析(TGA)、導熱系數測試、熱機械分析(TMA)、動態熱機械分析(DMA)等。采用相應的熱分析儀器設備,對材料的熱量、重量、尺寸、模量/柔量等參數隨溫度的函數進行測量,從而獲取材料熱性能信息。
它通過程序控制的溫度變化,捕捉材料的物理和化學反應,如熔融、結晶、相變等,對高分子聚合物材料的研發和生產具有至關重要的指導意義。本文將著重剖析差示掃描量熱儀(DSC),這個在眾多熱分析技術中備受青睞的工具。
【深入解析】前文提到差示掃描量熱法(DSC)在測量材料比熱容方面的應用。DSC作為熱力學分析工具,通過程序升溫下測量樣品與參比物質之間的能量差,能揭示多種熱性質。比熱容則定義為單位質量物質溫度升高1K時吸收的熱量。DSC測比熱容基于對比試樣(如藍寶石)和標準物質在恒溫掃描下的能量變化。
探索材料世界的溫度秘密,熱分析是揭示其內在特性的關鍵工具。讓我們深入了解三種常用熱分析技術:TG、TMA和DSC,它們如何揭示材料的熱穩定性、組分變化以及性能特性。 熱重分析(TG):質量與溫度的舞蹈TG通過自動進樣,測量樣品在恒定升溫下質量的變化,捕捉化學反應和物理過程的痕跡。
差示掃描量熱法(DSC)在材料分析中的應用廣泛,主要因其實現定量熱分析,靈敏度高。DSC可用于物理或化學變化過程的熱效應測定。測試結果揭示了峰的位置、形狀、數目與物質性質相關,用于物質定性表征與鑒定。峰的面積與反應熱焓值相關,可用于定量計算參與反應物質的量或測定熱化學參數。
1、導熱系數是材料傳遞熱量能力的度量。測量方法主要分為穩態法和瞬態法。在穩態法中,通過熱源加熱樣品直至形成穩定溫度場,利用傅里葉定律計算導熱系數。瞬態法通過監測表面溫度變化速率確定熱擴散系數,進而計算導熱系數。熱擴散系數是高溫區熱量傳遞至低溫區速率的快慢,數值等于導熱系數與體積熱容之比。
2、導熱系數的測量方法主要分為穩態法和動態法兩大類別。
3、該方法采用的是通常所說的穩態熱流法,其測試原理是將一定厚度的樣品置于上下兩個平板間,對樣品施加一定的熱流量和壓力,使用熱流傳感器測量通過樣品的熱流、測試樣品的厚度、熱板/ 冷板間的溫度梯度,然后得出不同厚度下對應的熱阻數據作直線擬合得出樣品的導熱系數。
4、目前,導熱系數的測定方法主要包括激光閃光法和穩態熱流法: 激光閃光法:這一技術因其高測量精度、短測試周期和寬測試溫度范圍等優點而被廣泛研究和應用。經過不斷的改進和發展,激光閃射法已成為一種成熟的熱物理性能測試方法。該方法通過直接測量材料的熱擴散系數、比熱容和密度,進而計算出導熱系數。
5、導熱系數方法有:激光閃光法和穩態熱流法:激光閃光法:由于這種技術具有測量精度高、測試周期短和測試溫度范圍寬等優點,得到廣泛的研究和應用,經過不斷發展和完善,目前激光閃射法已經成為一種成熟的材料熱物理性能測試方法。
6、熱線法測定材料導熱系數是一種非穩態方法,具有測試裝置簡單和測量時間短的優點。其原理是在勻溫的各向同性均質試樣中放置一根電阻絲,即所謂的熱線,當熱線以恒定功率放熱時,熱線和其附近試祥的溫度將會隨時間升高。根據其溫度隨時間變化的關系,可確定試樣的導熱系數。
1、首先把要測量的樣品板,事先擺放在探頭的旁邊,使樣品和探頭達到相同的溫度。然后 進行設定測量樣品熱傳導率的加熱器之適合電流值,再把探頭放在被測樣品的上面,屏幕畫面的左上方會顯示“Meas.OK”的信息,并且畫面的左下方顯示了 “QUICK 或 FINE”的信息時,請按下 Start 鍵。
2、從導熱系數測試方法的歷史來看,經歷了穩態法與非穩態法的演變。穩態法如熱流計法和防護熱板法在測試低導熱材料時效果較好,但難以滿足高導熱材料的需求。非穩態法如熱線法、熱帶法和TPS法逐漸興起,其中TPS法通過平面熱源設計,有效降低接觸熱阻,顯著提高了測量精度。
3、技巧一:在選擇Standard分析模塊還是Slab高熱傳片狀模塊時,主要考慮材料的導熱性質和測量時間。高導熱材料應選擇Slab模塊,而低導熱材料或厚度小于5mm的樣品,Standard法更為合適。標準法適用于K值大于5W/mK的材料,穿透深度由材料的熱擴散系數和測量時間決定。
4、Hot Disk系統適用于各種材料類型,包括液態金屬。其設備可以根據需要調整,只需要大約100ml到150ml的液態金屬樣本即可進行測試。然而,考慮到液態金屬的成本,Hot Disk的 PCM(相變材料)裝置允許測試樣品量減少到約30ml,降低了測試成本,如圖一所示。
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