[发明专利]一种低导热材料高温热导率测试装置

说明书

本申请公开了一种低导热材料高温热导率测试装置，属于热导率测试设备技术领域，以解决现有技术中高温热导率测试装置的温度均匀性较差、很难达到一维稳态热流的要求以致高温热导率测试准确性较差的问题。本申请的测试装置包括真空单元、加热单元、原位测厚单元和信号采集处理单元，真空单元用于为加热单元提供气体压力和气氛可调可控的测试环境，原位测厚单元用于实时原位测量试样的厚度，信号采集处理单元用于采集的数据计算得到热导率；高温组件包括依次层叠的均温板、加热板和隔热层；沿逐渐远离加热板的中心，加热板的加热温度逐渐升高。本申请的测试装置可用于低导热材料的高温热导率测试。

技术领域

本申请涉及一种热导率测试设备，尤其涉及一种低导热材料高温热导率测试装置。

背景技术

热导率测试技术以一维稳态傅里叶传热定律为理论基础，将具有一定宽厚比的试样放置于加热单元和冷却装置之间，当试样热面和试样冷面的温度均匀地恒定在一定的温差下时，理想状态下其内部(尤其是中心区域)会建立起准一维的纵向稳态热流，根据热流密度、试样热面温度、试样冷面温度和试样厚度即可得到试样的热导率。

加热单元是整个热导率测试系统的主体，加热单元中加热板能够承受的温度以及温度均匀性是实现一维纵向稳态热流的关键部件，影响高温热导率测试的应用范围和准确性，现有的加热单元中加热组件均为整块的连续板状结构，受到加热单元和外界环境的影响，此种加热组件的温度均匀性较差，很难达到一维稳态热流的要求，导致高温热导率测试准确性较差。

发明内容

鉴于上述的分析，本申请旨在提供一种低导热材料高温热导率测试装置，以解决现有技术中高温热导率测试装置的温度均匀性较差、很难达到一维稳态热流的要求以致高温热导率测试准确性较差的问题。

本申请的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本申请提供了一种低导热材料高温热导率测试装置，包括真空单元、加热单元、原位测厚单元和信号采集处理单元，加热单元位于真空单元中，真空单元用于为加热单元提供气体压力和气氛可调可控的测试环境，原位测厚单元用于在测试过程中实时原位测量试样的厚度，信号采集处理单元用于采集试样热面温度数据、试样冷面温度数据、试样热流密度以及试样厚度并计算得到热导率；加热单元包括高温组件和低温组件，高温组件包括依次层叠的均温板、加热板和隔热层；沿逐渐远离加热板的中心的方向，加热板的加热温度逐渐升高。

在一种可能的设计中，气体压力为10Pa～1atm。

在一种可能的设计中，气氛为空气、氮气或惰性气氛。

在一种可能的设计中，还包括用于对真空单元降温的外部冷却单元。

在一种可能的设计中，加热板包括沿加热板的纵向对称轴镜像布置的加热丝，从加热板的中心至边缘方向，加热丝的形状为呈C型环绕的蛇形线，沿逐渐远离加热板的中心的方向，相邻两圈加热丝之间的距离逐渐减小；

或者，加热板的形状为光滑的曲线；

或者，加热板包括多条相互平行的板条，沿逐渐远离加热板的中心的方向，板条的宽度逐渐减小。

在一种可能的设计中，加热单元还包括热电偶走线板以及与试样热面相接触的多个热电偶。

在一种可能的设计中，热电偶走线板设于上冷板与隔热层之间，热电偶贯穿隔热层、加热板和均温板后与试样热面相接触。

在一种可能的设计中，低温组件包括依次层叠的支座、下冷板、导热胶垫和热流计压板，多个热流计嵌埋在导热胶垫朝向热流计压板的一侧。

在一种可能的设计中，热流计为表面式薄膜热流计。