[发明专利]薄膜材料导热性能测试装置及测试方法

说明书

本申请提供了薄膜材料导热性能测试装置及测试方法，涉及材料性能表征技术领域。薄膜材料导热性能测试装置，包括测试平台、加热元件、测温元件以及冷却元件。本申请提供的薄膜材料导热性能测试装置结构简单，操作简便，在绝热的测试平台上，采用加热元件和冷却元件在待测膜材料内建立不随时间变化的温度场，使其达到一维稳态传导的状态，再采用测温元件测量待测膜材料的温度梯度，再计算热流量和导热系数，测试结果精度较高。

技术领域

本申请涉及材料性能表征技术领域，具体而言，涉及薄膜材料导热性能测试装置及测试方法。

背景技术

随着5G时代的到来，更多高频、高功率、轻薄化的设备也随之涌现，伴随着这些器件的产生，薄膜散热材料在这些器件的热管理领域得到广泛应用。目前主要采用激光闪射法进行薄膜材料散热性能的表征，该方法测试成本高，无法测试薄膜材料的热通量，不能直观的表征不同厚度薄膜的热通量和散热性能。还有采用加热方法检测薄膜上不同位置的温度和热传递情况，该方法测量精度低，受外界环境影响大。

发明内容

本申请的目的在于提供薄膜材料导热性能测试装置及测试方法，以改善薄膜材料导热性能检测精度低的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种薄膜材料导热性能测试装置，包括测试平台、加热元件、测温元件以及冷却元件。测试平台为绝热材质，加热元件、测温元件以及冷却元件依次排列设置于测试平台的表面，加热元件与冷却元件用于对待测样品进行热传递，测温元件用于对待测样品进行温度检测。

本申请提供的薄膜材料导热性能测试装置结构简单，操作简便，在绝热的测试平台上，采用加热元件和冷却元件在待测膜材料内建立不随时间变化的温度场，使其达到一维稳态传导的状态，再采用测温元件测量待测膜材料的温度梯度，再计算热流量和导热系数，测试结果精度较高。

在一种可能的实现方式中，加热元件、测温元件以及冷却元件呈一字型排列。

该结构能够对待测膜材料的一个方向上的热量传递情况进行检测。加热元件、测温元件以及冷却元件在待测膜材料的长度方向排列设置，该结构能够实现热量的一维传递，降低热量向其他方向传递的概率，更好的测量待测膜材料的面内热导率。

在一种可能的实现方式中，加热元件和冷却元件之间设置有多个测温点。

该结构增多测温点，有助于提高检测结果的准确性。

在一种可能的实现方式中，还包括真空恒温箱和数据处理设备，测试平台设置于真空恒温箱的内部，数据处理设备与真空恒温箱、加热元件、测温元件以及冷却元件电连接，用于接收并处理数据。

采用真空恒温箱提供稳定检测环境，有助于提高检测结果的准确性。

在一种可能的实现方式中，加热元件、测温元件以及冷却元件的表面设置有导热硅脂层。

一般的导热硅脂能够在-50℃至230℃的温度下长期保持使用时的脂膏状态，在使用时，导热硅脂层有助于提高待测样品与加热点、测温点以及冷却点之间的贴合紧密程度，有助于提高检测结果的准确性。

第二方面，提供了一种薄膜材料导热性能测试方法，采用上述薄膜材料导热性能测试装置进行测试，包括：测试平台上放置有待测样品，待测样品在其长度方向上的一端位于加热元件上，另一端位于冷却元件上，待测样品的本体位于测温元件上。开启加热元件、冷却元件和测温元件，使得加热元件与冷却元件分别从待测样品的长度方向上的两端对待测样品进行加热和冷却，等到待测样品上的热流恒定，记录测温元件对待测样品进行温度检测的结果。根据检测结果进行热通量和导热系数的计算。

本申请提供的薄膜材料导热性能测试方法通过对待测膜材料建立不随时间变化的温度场，使其达到一维稳态传导的状态，根据傅里叶一维稳态传导方程，计算出薄膜材料的导热系数。该测试方法精度高、重复性好。

在一种可能的实现方式中，待测样品的长宽比大于10。