導熱係數測試 導熱材料測試的重點

通俗來講導熱材料在界麵中傳遞熱量的能力即為導熱係數，但導熱係數針對的材料為均質材料，但在實際使用過程中，多層，多孔，各向異性均會存在於導熱材料中，因為種種因素導致導熱係數測試的結果，幾乎沒有重複性可言。

早起導熱係數測定的方式都是遵循傅裏葉定律，采用熱量的方式對導熱係數進行計算，隨著技術的不斷進步，理論能力的不斷提高，逐漸出現了新的測定方式，如，激光閃射法，hotdisk法，護板法。其中激光閃射法及hotdisk法有高效率性，但精度無法做到很高，常被用於測量金屬材料的導熱係數等。護板法是在熱流法的基礎上針對樣品周圍增加了一個護板，防止材料通過輻射的方式向四周傳遞熱量，從而進一步提高了導熱係數的測量精度，但該種設備造價極高，且與熱流法所測值差距很小，故該方式也暫未被廣泛推廣，通常用於高隔熱材料的使用。

熱流法就是現在使用最廣，針對導熱填充材料測試最適用的測試方法，測試精度也足以滿足行業需求，但熱流法自身也存在變量，比如測試壓力，按照ASTM D5470要求，材料測量厚度變化為5%，但因導熱材料通常硬度很低，5%的厚度變化可能無法使材料與測試麵充分接觸，現今行業內通常使用的測試標準為50N的壓力下對材料進行導熱係數測試，但也不排除有部分公司在測試時使用的測試標準不一致，如需采用兩個公司的測試數據，或與第三方進行比對，原則上需要保證測試壓力的相同，才有互相比對的意義。

熱流法的另一個變量在溫度，常規來講材料的溫度越高，導熱係數越高，故采用熱流法時冷熱麵的溫度設定同樣會造成導熱係數存在一定的差異，通常將冷極溫度設定為實驗室恒定溫度來保持溫度的溫度，而熱極設定為冷極溫度+40℃，例如將冷極溫度設定為實驗室恒溫溫度：25℃，那就將熱極溫度設定為65℃，該溫度設定行業內並無統一規定，ASTM D5470中有規定需保證冷極與熱極的平均溫度為50℃，但矽膠導熱材料已從ASTM D5470標準中脫離出來，找到更適合自身材料所使用的部分標準。同樣如需用兩個公司的測試數據，或與第三方進行比對，原則上需要保證測試時冷極與熱極的平均溫度的相同，才有互相比對的意義。

導熱係數在傅裏葉定律中實際為一理論值，是熱阻與厚度關係的導數的倒數，熱阻與厚度呈一次函數的關係，故理論上導熱係數為材料固有不變的一種特性，但在實際使用與實際測量中導熱係數並不一定遵循該理論，存在材料隨著厚度的增加，導熱係數也在緩慢增加的過程。這表明隨著厚度的增加熱阻的增加是緩慢的曲線，一方麵原因是材料與測試儀器之間的接觸熱阻恒定，沒有變化，熱阻的增加趨向緩慢，另一方麵原因就是厚的材料成型後，材料的緊密度要好與薄的材料，但這種原因也要區分材料的特性及不同的成型方式。所以當材料很薄的時候，通常都會采用三點擬合的方式將材料的接觸熱阻去掉，而材料較厚的時候則無需將接觸熱阻去掉。
實際上在現今的任何一種測試方法， 都無法確切的計算出導熱係數的真實值，所測值均為一種近似值，在現在工業發展中，熱量被人們越來越重視，也有越來越多的研究所和團隊也在不斷的完善導熱係數測試的方法，以期待可以將導熱係數的精度得以提高，滿足各種高精密的工業研究和生產。