[实用新型]测量高导性热性固体材料热导率的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及固体材料热导率测定的热物理科学领域和材料科学领域，特别针对于高导热性材料(如金属及合金)的热导率的测定方法。 

背景技术

材料热导率是材料的重要物理性质，尤其新材料的热导率是热物理科学领域和材料科学领域共同关注的基础数据之一，因为它会直接影响材料或结构的导热性能和力学性能。 

根据热传导理论，热导率λ可以通过测定某个截面的热流密度 和该处的温度梯度，依据傅里叶定律计算出来，即 因此，在热导率测定中的关键问题就是准确量热和测温。 

测定热导率的基本原理都是将被测材料置于特定的边界条件下，测定通过的热流量以及特征点(或面)上的温度或温度变化率，再根据在该边界条件下热传导方程的解计算出热导率。例如，常用的稳态平板法就是使被测材料置于一维的稳态导热条件下，测量通过的热流密度和两侧的温差，在根据一维稳态导热的计算公式获得热导率；而准稳态平板法则是根据恒热流加热条件下，在准稳态阶段通过测定加热面和绝热面之间的温差以及加热面的热流密度来计算出热导率。 

测定热导率的方法可以依据其测量原理分为稳态法和非稳态法。稳态法包括稳态平板法、稳态圆管法、稳态圆球法、稳态热线法和稳态长杆法等。稳态法的优点是测量原理简单，精度较高，设备的主体结构易于制造，其缺点是测试周期较长，并且为了准确量热和维持稳态的工况而采取的辅助措施使得设备及控制系统比较复杂。非稳态法包括正规工况平板法、准稳态平板法、准稳态圆管法、瞬态热线法、(激光)脉冲热源法以及由瞬态热线法衍生出的3ω方法等。非稳态方法的主要优点是测试周期短、设备结构简单等，但由于加热器及温度传感器的热惯性的影响，量热和温度测量精度不高，使热导率的测量精度不及稳态法。 

相对于隔热材料而言，高导热性材料热导率的测定比较困难。为了抑制传感器误差和接触热阻对测量得到的温差的影响，必须设法使试件中通过很大的热流密度才能在两端建立起足够的温差。例如在10mm厚度的铝板两侧建立起5℃的温差需要施以118kW·m^-2的热流密度，而为了控制原理误差，试件又不能太厚，这在实际测量中是非常困难的。长杆法虽可以提高两端的温差，但是长杆的边界难以控制，散热造成的量热误差亦很难估算。非稳态方 法中的(激光)脉冲热源法及3ω方法可以用于高导热材料热导率的测量，但系统实现比较复杂，造价较高。 

综上所述，目前缺乏简便易行的测量高导热材料热导率的方法和仪器。 

发明内容

技术问题：本实用新型的目的在于提供一种测量高导性热性固体材料热导率的装置，通过测量施加给薄板试件局部的热功率及在试件上形成的最大温差计算出热导率。 

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提出一种测量高导热性固体材料热导率的测量装置，该装置包括相对设置的第一隔热材料和第二隔热材料，夹设在第一隔热材料和第二隔热材料之间的被测的高导热试件，设在被测的高导热试件上的薄膜加热器，设在薄膜加热器中心的中间温度传感器，设在被测的高导热试件边缘的边缘温度传感器，其中， 

被测的高导热试件的中部覆盖薄膜加热器，高导热试件、薄膜加热器、中间温度传感器、边缘温度传感器被厚度均匀的隔热材料覆盖。 

有益效果：根据本实用新型提出高导热性固体材料热导率的测定方法原理可靠、算法简单；依据本实用新型制造的仪器成本低廉，所采用材料及仪表在市场上极易获得。 

根据本实用新型能测定高导热性固体材料的热导率。由于测试原理本身对于周边散热条件的不敏感性，因而可以达到较高的测量精度。 

根据本实用新型所制造的测试装置具有结构简单、计算快捷、测量周期短和制造成本低廉的优点，极便于制成实现小型化、智能化的桌面式或便携式仪器。 

附图说明

图1是本实用新型的一维薄板或细杆试件的测量系统结构示意图。 

图2是本实用新型的圆盘的测量系统结构示意图。 

图3是本实用新型的二维薄板测量系统原理示意图。 

图4是本实用新型的基本系统结构。 

以上的图中有：被测的高导热试件1，隔热材料2、第一隔热材料21、第二隔热材料22、薄膜加热器3、中间温度传感器4、边缘温度传感器5，可调直流稳压电源6，直流电压表7，直流电流表8，温度检测仪9和温度检测仪10。 

具体实施方式

下面将参照附图对本实用新型进行说明。