技术文章

一：仪器概述

该热物性测试仪采用*的瞬变平面热源法及纵向热流技术，具有方便、快捷、的特点，可用来测量各种不同类型材料的热导率、热扩散率以及热熔，适用的热导系数范围0.015-100W/MK之间，适用样品类型：固体、粉末、涂层、薄膜、液体、各向异性材料等多种不同形式材料。参照标准GB5598-85,GB3399-82,GB11205-89. 适应ASTM D5470，但它也使用热结构-函数分析以使结果更，符合MIL-I-49456A，绝缘片材，导热树脂，热导玻纤等。

    该仪器可自动测试薄的导热材料的热阻抗与热导率参数。这些材料一般在电子封装业普遍使用，也可以测试一些软的或硬的、半液体或粘性的材料。热导率是描述材料热传导性能的重要参数。仪器通常可以适应测定热导率范围从高到中等的材料，接触压力范围在10~550psi（70~3800Kpa）手动加压或液压，样品温度范围为15~70℃，也可到600—1000℃，后者需要定制装置。

二：主要技术参数

1. 样品尺寸：直径10-30mm，厚度2-10mm

2. 导热系数范围：0.005—100 W/mK，精度3%,精度≤±3%,重复性≤±1%

3．热扩散率测量精度：5%

4.比热测量精度：7%（需配比热测试模块）

5. 温度范围：室温—1000度(精度±1摄氏度)

6.配有完整的测试系统及软件平台。

7.操作采用全自动热分析测试软件，快速准确对样品进行试验过程参数分析和报告输出。

三：原理简介

     热流测量能提供一些只靠温度测量是无法得到的、非常重要而且详    尽的数据，DRX-II系列热流仪因为采用校准装置而使其具备了*精度和准确性。其操作也非常的简便。DRX-II系列热流仪广泛应许多行业。原理：热流分析基于以下原理：如果一薄片的热传导率为λ（kcal/mh℃），厚度为d（m），将其接触在热辐射物表面。当达到平衡后，穿过薄片的热传导强度Q（kcal/m2•h或W/ m2）可由以下公式得出：

 Q=λ/d ×△T

   式中△T＝薄片两边的温度差，λ，d均为已知数据。

主要特点

  1. 全自动操作，包括软件

  2. 可选固定平行板或悬浮测试板（根据用户需要定）

  3. 可选样品---温度控制与温度批测试

  4. 标准计算机接口

  5. 内置校验程序 

      所有的测试参数以及过程均通过人机交互图形界面软件控制。接触压力与样品温度可以自动测定与控制，数据显示简单清晰，并绘制热参数对厚度的曲线图。通过这些数据可以决定表面接触热阻以及热导率。测试时间可以自动控制以使时间与精度两者得到佳权衡。设备需要配置温度控制的循环冷却水浴，以及一台联想台式电脑，用于运行Windows-XP，电脑与测试设备通过接口连接，电源为220VAC/50Hz。

四：数据处理及操作

一：标准测试方法

1：仪器对薄的电绝缘材料热阻的测试方法，可以应用于厚度在0.02～30mm导热性单体或复合片材。“热导”只适用于均质材料。导热绝缘材料通常是复合材料，其中包括：填料、黏合剂、增强剂，例如：玻璃纤维网状结构或是聚合物薄膜铺层。为了避免混乱，使用“表面热导”来衡量均质和非均质材料。计算热导有一限制条件：必须测量试样的厚度。热阻的测量数据受到以下因素影响：相关的压力、试样表面特性和其他的传热方式。

  参考文献：

  ASTM标准：D374,固体电绝缘材料的厚度测试方法；E691，处理实验室研究的实例，确定测试方法的性。E1225，利用G-C-L热流动技术测量固体热导。

  军事标准：MIL-I-49456A，绝缘片材，导热树脂，热导玻纤增强。

  标准GB5598-85《氧化铍瓷导热系数测试方法》等。

2：关于试样的定义：

    1、平均温度（表面），n-面积测量表示温度

    2、复合材料，由不同部分构成的材料，各部分可以对材料的性能贡献是成比例的，或是有协同效应。

    3、热加速器/传感器，由绝缘线圈装配组成，可以提供可测量的热量并可以应用于判断温度。

    4、均质材料，材料具有稳定的性能，其性能与材料的位置不成函数关系。

     5、热导系数（λ），热导的时速，在稳定条件下，通过单元面积的热流。每单元温度斜率在垂直该面积上。

     6、热阻（θ），材料对热流动的阻碍。

     7、界面热阻（R_I），温度的不同会在试样表面之间的相关扁平面上产生热流动。试样的冷热表面得到了测量。

     8、热阻系数，它是热导的倒数。在稳定状态条件下，在与单元热流等温面垂直方向上的斜率。

3：符号的定义

1、λ－热导，W/m·k

2、 －与试样相关的高温面的温度，K

3、 －与试样相关的低温面的温度，K

5、A－试样面积，m²               

6、X－试样厚度，m

7、Q－热流速，W(J)/S

8、q－热流或单位面积上的热流密度，W/ m²

9、α－加速器/传感线圈的电绝缘温度系数

10、I－电流，A                    

11、θ－热阻，K·m²/W

1. 测试方法的计算

在没有使用热量计时，热流用以下公式计算：

Q：热流量 W

V：加热器的电压

I：加热器的电流

2、试样导热系数的计算

Q：热流，

d：试样厚度，

A：试样受热面积，

T_H ：试样热面温度，

T_C：试样冷面温度，

从单层或是多层试Q样的热阻—各自的试样厚度的平面图中得到热导。在平面图中X轴表示试样厚度值，Y轴表示试样热阻值。

热阻－厚度曲线是一条直线，其斜率是表面热导的倒数。在零厚度处的截距是界面热阻，R_I是试样的特性。

另一种方法是用小平方值法计算斜率和截距。