[发明专利]一种基于多层复合材料的热物性参数的测试方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于多层复合材料的热物性参数的测试方法，其包括以下步骤：系统对多层复合材料被测试物加热，并测得被测试物时间温度曲线T(t)；系统计算得到所述多层复合材料被测试物垂直方向各层材料的热阻及界面热阻；系统进行仿真模拟，得到各层材料之间的热传扰；系统采用Angstrom方法测量平面热物性参数，并转换为相关热物性参数。一种基于多层复合材料的热物性参数的测试系统，其包括：时间温度曲线获取模块、热阻转换模块、系统进行仿真模拟、热物性参数计算模块。通过上述方式，本发明可以测量多层复合材料垂直方向热阻以及水平方向热扩散系数，并模拟出多层材料间热流热串扰方向，可广泛应用于材料热测试领域。

技术领域

本发明涉及材料热测试领域，具体涉及一种多层复合材料热物性参数的测试方法及系统。

背景技术

随着多层复合材料日益发展，其得到了越来越多的应用，同时随着微电子技术的发展，电子元器件向薄、轻、小、多功能化方向变化，元器件组装密度越来越高，功率器件的散热已成为一个突出问题。如果积聚的热量不能及时散出，将导致元器件工作温度升高，直接影响到各种高精密设备的寿命和可靠性。导热高分子材料成型加工简单，成本低，质量轻，化学稳定性高，通过配方调整，可制得满足要求的散热复合材料。多层复合材料已经成为未来解决电子设备散热问题的关键一环，而当研究人员合成出复合材料后如何准确的测试出其相应的热物性参数至关重要。准确的知道材料的热物性参数以及界面热阻等，才能知道材料性能是否符合要求，进而才能更好的研制新的多层复合材料。

多层复合材料之间存在热串扰问题，是因为：多层复合材料与单一材料性能不太相同，在热传导过程中不同材料、界面之间相互的热串扰越是不对称，层与层之间热传导系数相差大的材料，热串扰越严重，对结果产生很大影响；这种偏离大的时候可以大于10％。大于10％的温度测量误差在代入公式计算中可能衍生出大于20％的误差。目前，大多数热测试理论都是建立在一维热传导假设的基础上，而多层复合材料热串扰问题无法忽略，故需要新的理论或将以前的热测试理论假设条件和边界条件进行修正后使用。

因此目前而言，尚没有一个统一权威的理论和方法来测试多层复合材料的热物性参数。针对多层复合材料在测试过程中会产生热串扰，其带来很大测试误差，难以测得每一层材料热物性参数的问题，有必要提供一种新的测试方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种热测试方法，可以测得垂直方向上各层材料的热阻、热导率以及水平方向上热扩散系数、热导率等。

本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于多层复合材料的热物性参数的测试方法，其包括以下步骤：

系统对多层复合材料被测试物加热，并测得被测试物时间温度曲线T(t)；

系统计算得到所述多层复合材料被测试物垂直方向各层材料的热阻及界面热阻；

系统进行仿真模拟，得到各层材料之间的热传扰；

系统采用Angstrom方法测量平面热物性参数，并转换为相关热物性参数。

作为该技术方案的改进，所述步骤系统对多层复合材料被测试物加热，并测得被测试物时间温度曲线T(t)，其包括：将被测试物置于恒温箱中，在不同温度条件下加热，并使用传感器测得被测物温度变化。

作为该技术方案的改进，对所测得被测试物的时间温度曲线进行微分处理，根据被测试物性能、微分曲线的拐点位置确定各材料层的分层面。

作为该技术方案的改进，所述方法还包括：系统检测到实验传感器的测试结果与仿真模拟结果相对应时，则停止迭代测试，并记录相应参数。

进一步地，所述方法还包括系统将热串扰所带来的测试误差进行补偿。

进一步地，所述方法还包括：将所得时间温度曲线转换为时间热阻曲线，其可表示为：