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激光導(dǎo)熱法——材料熱性能分析的“高手”

更新時(shí)間:2016-06-14      點(diǎn)擊次數(shù):2411

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展,新材料的合成和研究受到了人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾暎鞣N新材料的出現(xiàn),使得人們對(duì)這些新材料的性能檢測(cè)也體處理更高的要求,這給分析工作者帶來了的挑戰(zhàn)。新材料的熱性能分析就是其中重要的組成部分,例如:航天器所使用的外層材料,需要承受航天器返回地球大氣層時(shí)和大氣摩擦所產(chǎn)生的高溫,以防止內(nèi)部部件的損壞;電子工作領(lǐng)域使用的微小陶瓷,既要保護(hù)集成電路板與電子設(shè)備不被高溫?zé)龤?,又要作為熱量的散熱器;同樣作為微電子工業(yè)中所使用的塑料,既要求有良好的導(dǎo)電性能,有需要有耐高溫和散熱性能,了解這些新材料的導(dǎo)熱等物理性質(zhì),已成為科技工作者不得不面對(duì)的一個(gè)嚴(yán)峻的問題。在過去的半個(gè)世紀(jì)里,計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展帶動(dòng)了新的測(cè)試方法和儀器的快速發(fā)展,但在某一應(yīng)用領(lǐng)域,對(duì)于新材料物理性能的測(cè)量并非通過一種儀器就可以輕松完成的。因此,要得到的導(dǎo)熱測(cè)量結(jié)果,必須根據(jù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)范圍與樣品特征,選擇合適的測(cè)試方法。


由于儀器分析技術(shù)的快速發(fā)展,現(xiàn)在測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)的儀器和方法很多,主要分為兩大類:一類用于高溫條件下或者測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)比較高的材料的動(dòng)態(tài)法;另一類是適合于中低溫度條件或者中低導(dǎo)熱系數(shù)的材料的穩(wěn)態(tài)法。動(dòng)態(tài)法又可以分為法和激光導(dǎo)熱法,穩(wěn)態(tài)法分為熱流法、保護(hù)板法和保護(hù)法。


激光閃射法(LFA)是一種快速靈活的測(cè)量方法,近年來發(fā)展十分迅速,不僅能地直接測(cè)量熱擴(kuò)散系數(shù),也可通過比熱的測(cè)量或輸入進(jìn)一步計(jì)算得到導(dǎo)熱系數(shù)。耐馳公司提供的LFA系列激光導(dǎo)熱儀可以覆蓋各類測(cè)試材料與極為寬廣的溫度范圍。其遵從的標(biāo)準(zhǔn)包括:ASTM E 1461, DIN EN 821, DIN 30905。


相對(duì)于其它方法,激光導(dǎo)熱法具有試樣尺寸小,樣品制備簡單,測(cè)量溫度范圍和導(dǎo)熱系數(shù)范圍廣以及重復(fù)性和度高德特點(diǎn)。以德國耐馳公司生產(chǎn)的型號(hào)為LFA457激光導(dǎo)熱儀為例,測(cè)量溫度范圍寬,zui高能達(dá)到2000攝氏度,導(dǎo)熱系數(shù)覆蓋范圍廣,從普通的絕熱塑料0.05W/(m.k)至金剛石的2000W/(m.k)均能測(cè)量,因此,目前*熱擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量一半以上都是使用該方法。


激光導(dǎo)熱法的原理:

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