一文带你了解导热系数相关知识

不论是新能源汽车行业，还是电子电工，或是led行业，导热材料应用比较普遍。在热管理学中，导热系数是反映材料导热性能的一项重要参数，也是使用者Zui为关注的技术指标。

启威测小编先带大家了解一下一些与导热有关的名词。

(1)导热系数:是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K/℃）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用K表示，单位为瓦/（米•度）（W/m•K,此处的K可用℃代替）。

(2)热阻:是一个和热有关的性质，是指在有温度差的情形下，物体抵抗传热的能力。导热系数越好的物体，热阻通常会比较低，单位为℃/W或K/W。

(3)热阻抗:是指热量在热流路径上遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小，表明了1W热量所引起的温升大小，单位为℃·cm2/W或K·cm2/W。

(4)导热率K:是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力，又称为热导率，单位为W/mK。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。不同成分的导热率差异较大，导致由不同成分构成的物料的导热率差异较大。单粒物料的导热性能好于堆积物料。

(5)稳态导热：导入物体的热流量等于导出物体的热流量，物体内部各点温度不随时间而变化的导热过程。

(6)非稳态导热：导入和导出物体的热流量不相等，物体内任意一点的温度和热含量随时间而变化的导热过程，也称为瞬态导热过程。导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。

 小编整理了实验室目前常用的导热系数测试方法 (激光法、稳态热流法、热流计法、护热平板法、 hotdisk法) 的原理及部分适用材料，供大家学习参考。

一、导热系数测试方法

1、热计流法测试原理：

测试时将待测材料置于两块平板之间，平板间维持一定的温度梯度。通过平板上两个高精度的热流传感器，测量进入与穿出材料的热流。在系统达到平衡状态的情况下，热流功率为常数，在样品的测量面积与厚度已知的情况下，使用傅立叶传热方程可以计算导热系数。

2、护热板法 测试原理：

护热板法(GHP)采用双试件的设计形式，将大小、厚度相同的样品分别夹在冷板、热板、冷板之间，通过电加热在加热板上产生一定数值的热流，热流从轴向经过样品达到紧贴样品的两个冷板上，当冷热板温度维持稳定时，即可根据加热功率计算出样品的导热系数。

3、热线法热线法

是应用比较多的方法，是在样品（通常为大的块状样品）中插人一根热线。测试时，在热线上施加一个恒定的加热功率，使其温度上升。这种方法的优点是产品价格便宜、测量速度快，对样品尺寸要求不太严格。缺点是分析误差比较大，一般为5%~10%。这种方法不仅适用于干燥材料，还适用于含湿材料。该法适用于导热系数小于2W/mK的各向同性均质材料导热系数的测定。

4、脉冲激光热反射法测试原理：

在纳米级厚度范围内进行jingque的热扩散系数/导热系数测量，薄膜厚度从数十微米低至纳米级范围。

（1）超快速激光闪射法（RF 模式）后部加热 /前部探测可测试热扩散系数与界面热阻纳米级薄层与薄膜的热透过时间极短，传统的激光闪射法（LFA）使用红外测温，采样频率相对较低，已不足以有效地捕捉纳米级薄膜的传热过程。超快速激光闪射法可以克服经典的激光闪射法局限，其典型模式为后部加热/前部探测方法。这一方式的测量结构与传统的LFA方法相同：样品置于透明基体之上，加热激光照射样品的下表面，探测激光检测样品上表面的传热温升过程。使用探测激光按一定采样频率对检测面进行照射，可获取检测面的温度上升曲线，从而可得到热扩散系数（如下图所示）。

（2）时间域热反射法（FF）前部加热 / 前部探测测定热扩散系数与吸热系数除了 RF方法之外，测量也可以使用前部加热/前部探测（FF）的结构进行。在 FF测量配置中，加热激光与探测激光处于样品的同一面。这一方法可以应用于非透明基体上的薄层材料，即 RF方法不适合的场合（如下图所示）。

5、瞬态平面热源法测试原理：瞬态平面热源法(TPS)测定材料热物性的原理是基于无限大介质中阶跃加热的圆盘形热源产生的瞬态温度响应。利用热阻性材料做成一个平面的探头，作为热源和温度传感器。探头材料的热阻系数，即温度和电阻之间的关系呈线性关系，从而通过了解电阻的变化可以知道热量的损失，反映样品的导热性能。在测试过程中，探头被放置于中间进行测试。电流通过镍时，产生一定的温度上升，产生的热量向探头两侧的样品进行扩散，热扩散的速度依赖于材料的热传导特性。通过记录温度与探头的响应时间，由数学模型可以直接得到导热系数和热扩散率，两者的比值得到体积比热。

6、激光法

（1）测试原理：在一定的设定温度T(由炉体控制的恒温条件)下，由激光源或闪光氙灯在瞬间发射一束光脉冲，均匀照射在样品下表面，使其表层吸收光能后温度瞬时升高，并作为热端将能量以一维热传导方式向冷端(上表面)传播。使用红外检测器连续测量样品上表面中心部位的相应温升过程，得到温度(检测器信号)升高对时间的关系曲线。

（2）适用材料：塑胶，金属，陶瓷，石墨片等固体；

7、稳态热流法

（1）测试原理：稳态热流法测试时要将待测样品放置于上下两个金属棒之间，施加一定作用力使金属棒端部贴紧试样，减少接触界面间的空气间隙和接触热阻。由热源(HeatSource)提供可控制的输入热量，经过金属棒→试样→金属棒。根据通过试样的平均热流与温差测试热阻抗，根据热阻和厚度的比值计算导热系数，如图所示。

（2）适用材料：固体、复合材料、铝基板、覆铜板、塑料等；软质材料、橡胶、硅胶、薄膜、泡棉等；导热泥、导热硅胶、导热膏、导热硅脂等；

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