[发明专利]一维材料热导率测量系统及其测量方法

权利要求书

1.一种一维材料热导率测量系统，用于测量一被测物的热导率，其特征在于，该一维材料热导率测量系统包括：

一被测物放置装置，该被测物放置装置至少包括间隔设置的四个电极，被测物设置于该四个电极的表面，且被测物位于中间两个电极的部分悬空设置；

一几何尺寸获取模块，用于获取所需的被测物的几何尺寸；

一拉曼光谱特征峰频值获取模块，用于获取被测物在电流作用下自加热并达到热平衡后其悬空部分中心点拉曼光谱的特征峰频值作为初始值以及被测物悬空部分任一端点拉曼光谱的特征峰频值；

一热功率获取模块，用于获取沿被测物悬空部分轴向传导的热功率；

一比较模块，用于比较被测物悬空部分中心点与悬空部分任一端点的拉曼光谱的特征峰频值之差以获取所述被测物中心点和任一端点的温差；

一计算模块，用于根据被测物悬空部分中心点与任一端点之温差、几何尺寸及热功率计算所述被测物的热导率。

2.如权利要求1所述的热导率测量系统，其特征在于，所述几何尺寸获取模块所获取的几何尺寸包括被测物的横截面积和被测物悬空部分的长度。

3.如权利要求1所述的热导率测量系统，其特征在于，所述被测物为一维纳米材料或一维微米材料。

4.如权利要求3所述的热导率测量系统，其特征在于，所述被测物包括纳米管、纳米棒、纳米线、纳米纤维或纳米带。

5.如权利要求4所述的热导率测量系统，其特征在于，所述被测物为碳纳米管。

6.如权利要求5所述的热导率的测量系统，其特征在于，所述被测物的拉曼光谱的特征峰频值为拉曼光谱的G峰频值。

7.如权利要求6所述的热导率测量系统，其特征在于，所述碳纳米管的悬空部分中心点和任一端点的温差与碳纳米管中心点与任一端点的G峰频值之差满足以下关系式：

ΔT＝KΔG

其中，K为碳纳米管的拉曼光谱G峰频值随温度变化的直线的斜率；

      ΔT为碳纳米管悬空部分中心点和任一端点的温差；

ΔG为碳纳米管悬空部分中心点和任一端点的G峰频值之差。

8.如权利要求1所述的热导率测量系统，其特征在于，所述被测物的热导率与被测物中心点与任一端点之温度差、被测物几何尺寸以及被测物热功率满足以下关系式：

其中，k为被测物的热导率；

      U为被测物悬空部分的电压；

      I为流经被测物的电流；

      ΔL为被测物悬空部分的长度；

      S为被测物的横截面积；

      ΔT是被测物悬空部分的中心点和任一端点的温差。

9.一种一维材料热导率测量方法，其包括以下步骤：

提供一被测物放置装置，该被测物放置装置至少包括间隔设置的四个电极；

获取所需的被测物的几何尺寸；

将被测物放置于被测物放置装置的四个电极的表面，被测物位于中间两个电极的部分悬空设置，通过外侧的两个电极给被测物通入恒定电流，被测物在电流的作用下自加热，并在一段时间后达到热平衡；

获取被测物悬空部分中心点和任一端点的拉曼光谱的特征峰频值，并比较被测物悬空部分中心点与任一端点拉曼光谱的特征峰频值之差；

获取沿被测物悬空部分轴向传导的热功率；

利用所述被测物悬空部分中心点与任一端点拉曼光谱的特征峰频值之差获取所述被测物悬空部分中心点和任一端点的温差；

根据被测物悬空部分中心点与任一端点之温差、几何尺寸及热功率计算所述被测物的热导率。

10.如权利要求9所述的热导率测量方法，其特征在于，所述获取被测物悬空部分中心点和任一端点的拉曼光谱的特征峰频值的方法包括以下步骤：

将所述放置有被测物的被测物放置装置置于一真空腔体中并将所述真空腔体抽真空，以使被测物放置装置及被测物处于真空状态；

通过拉曼激光照射被测物悬空部分中心点和任一端点，获取被测物悬空中心点和任一端点的拉曼光谱特征峰频值。

11.如权利要求10所述的热导率的测量方法，其特征在于，所述被测物悬空部分中心点和任一端点的拉曼光谱特征峰频值为至少三次测量结果的平均值。