瞬態法導熱系數儀是一種基于非穩態(瞬態)熱傳導原理,用于快速、準確測定材料導熱系數的先進熱物性測試設備,廣泛應用于新材料研發、建筑材料、高分子聚合物、陶瓷、金屬、復合材料及隔熱保溫材料等領域。相較于傳統的穩態法(如防護熱板法),瞬態法具有測試時間短、樣品制備簡單、適用范圍廣、可測各向異性等顯著優勢。
該儀器的核心原理主要包括熱線法(Hot Wire)、熱帶法(Hot Strip)和瞬態平面熱源法(Transient Plane Source,TPS,也稱Hot Disk法)。其中,Hot Disk法最為典型:將一個兼具加熱與溫度傳感功能的平面螺旋金屬片(即Hot Disk傳感器)夾在兩塊待測樣品之間,通以恒定電流使其瞬時升溫,同時實時記錄傳感器電阻隨時間的變化,從而反演出材料的導熱系數、熱擴散率和體積比熱容。整個測試過程通常僅需幾秒至幾分鐘,且對樣品形狀要求較低,固體、粉末、膏體甚至液體均可測量。
1、安裝樣品
將樣品放置于加熱板與散熱板之間(或探頭兩側),確保與板表面緊密貼合,避免空氣夾層。可使用夾具固定或涂抹導熱硅脂減少接觸熱阻。
探頭需夾在兩塊樣品中間的光滑平整位置,并用彈簧架壓緊,確保探頭置于樣品中心。
2、開機初始化
接通電源,打開儀器主機及配套軟件,等待系統自檢完成。
3、參數設置
測試參數:
加熱板溫度:根據樣品材質選擇合適范圍(如50-150℃)。
測試時間:根據樣品特性設置(如160S、40S、10S等)。
功率:根據探頭型號調整(如1號探頭功率≤0.4W,2號探頭功率≤14W)。
曲線基準:根據測試時間調節(如160S時調至0.02-0.03)。
探頭選擇:
預測樣品導熱系數范圍:若<0.2W/(m·K),選用1號探頭;若>0.2W/(m·K),選用2號探頭。
在軟件中設置探頭對應的TCR值(1號探頭為0.009,2號探頭為0.005)。
4、啟動測試
點擊軟件“開始”按鈕,儀器開始加熱并記錄溫度變化。
測試過程中,屏幕會顯示溫度上升曲線。若曲線無不規則彎曲,表示測量正常。
5、數據采集
待系統達到穩態(溫度梯度穩定)后,持續采集數據(如30分鐘),確保數據可靠性。
部分儀器需等待蜂鳴器響起后停止測試,表示數據上傳完成。
