導(dǎo)熱系數(shù)測試儀是利用瞬態(tài)平面熱源技術(shù)(TPS)開發(fā)的測試儀,可用于各種不同類型材料的熱傳導(dǎo)性能的測試。瞬態(tài)平面熱源法是研究熱傳導(dǎo)性能方法中最新型的一種,它使測量技術(shù)達(dá)到了一個全新的水平。在研究材料時能夠快速準(zhǔn)確的測量熱導(dǎo)率,為企業(yè)質(zhì)量監(jiān)控、材料生產(chǎn)以及實驗室研究提供了極大的方便。該儀器操作方便,方法簡單易懂,不會對被測樣品造成損壞。
1、測量精度高
先進(jìn)的測量原理:基于多種精密的測量原理,如穩(wěn)態(tài)法(包括平板穩(wěn)態(tài)法、熱流計法等)和非穩(wěn)態(tài)法(如探針法、激光脈沖法等)。這些原理能夠準(zhǔn)確地捕捉熱量在材料中的傳遞情況。例如,激光脈沖法通過測量短脈沖激光加熱后材料表面溫度隨時間的變化,利用復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型精確計算出導(dǎo)熱系數(shù)。在科研和高d材料研發(fā)中,這種高精度測量對于分析材料的熱性能細(xì)微差異至關(guān)重要。
精確的溫度控制和測量:儀器配備有高精度的溫度傳感器和溫控系統(tǒng)。在測量過程中,能夠精確控制材料兩端或周圍的溫度差,并且準(zhǔn)確測量溫度數(shù)值。溫度測量的精度可以達(dá)到±0.01℃甚至更高,從而保證了根據(jù)溫度差和熱量傳遞數(shù)據(jù)計算得出的導(dǎo)熱系數(shù)的準(zhǔn)確性。
對環(huán)境因素的有效屏蔽:能夠有效減少外部環(huán)境因素(如空氣流動、濕度等)對測量的影響。例如,一些測試儀采用真空夾套或其他隔熱防護(hù)裝置,將測試樣品與周圍環(huán)境隔離開來,使測量過程接近理想的實驗條件,進(jìn)一步提高了測量精度。
2、測量范圍廣
材料類型多樣:可以測量多種類型的材料,包括金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料、保溫材料、高分子材料等。無論是導(dǎo)熱性能良好的金屬(如銅、鋁等),還是導(dǎo)熱性能較差的保溫材料(如聚苯乙烯泡沫、巖棉等),以及具有復(fù)雜熱性能的復(fù)合材料(如碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料),都可以使用導(dǎo)熱系數(shù)測試儀進(jìn)行測量。
導(dǎo)熱系數(shù)范圍寬:能夠測量從極低導(dǎo)熱系數(shù)(如部分超輕保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)可低至0.001W/(m·K)左右)到高導(dǎo)熱系數(shù)(如某些金屬的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)幾百W/(m·K))的材料。例如,對于新型的納米絕熱材料,其導(dǎo)熱系數(shù)在納米尺度下有d特的表現(xiàn),能夠在較寬的量程內(nèi)準(zhǔn)確測量,為材料的研發(fā)和性能評估提供了有力的工具。
樣品形態(tài)適應(yīng)性強(qiáng):可以接受不同形態(tài)的樣品,如塊狀樣品、片狀樣品、粉末樣品、涂層樣品等。對于粉末樣品,可以通過特殊的裝樣器具和測試方法(如熱導(dǎo)率測定儀配合粉末壓實模具)進(jìn)行測量;對于涂層樣品,能夠直接測量其在基底上的導(dǎo)熱性能,無需復(fù)雜的樣品制備過程,這大大擴(kuò)展了儀器的應(yīng)用范圍。
3、操作簡便高效
自動化程度高:通常具有較高的自動化程度。從樣品安裝、溫度設(shè)置、測量過程到數(shù)據(jù)處理,都可以通過軟件進(jìn)行自動化控制。操作人員只需將樣品正確安裝在測試腔內(nèi),然后在軟件界面上設(shè)置好相關(guān)參數(shù)(如測試方法、溫度范圍等),儀器就可以自動完成測量過程。例如,在穩(wěn)態(tài)法測試中,儀器可以自動維持溫度差并記錄熱量傳遞數(shù)據(jù),無需人工長時間值守和手動記錄數(shù)據(jù)。
快速測量:能夠在較短的時間內(nèi)完成測量。特別是一些非穩(wěn)態(tài)法測試儀,如激光脈沖法,一次測量可能只需要幾分鐘到十幾分鐘,相比傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)法測量(可能需要數(shù)小時甚至更長)大大節(jié)省了時間。這對于需要大量樣品測試的質(zhì)量控制和材料篩選工作來說,能夠顯著提高工作效率。
易于操作和維護(hù):儀器的人機(jī)界面設(shè)計友好,操作步驟簡單明了。即使是沒有豐富經(jīng)驗的操作人員,經(jīng)過簡單的培訓(xùn)后也可以進(jìn)行正常的測試工作。同時,儀器的維護(hù)也相對簡單,主要包括定期的校準(zhǔn)(如溫度校準(zhǔn)、傳感器校準(zhǔn)等)、清潔測試腔和檢查機(jī)械部件等常規(guī)維護(hù)工作,不需要復(fù)雜的專業(yè)技術(shù)和大量的維護(hù)成本。
4、多功能性
多種測量模式可選:可以根據(jù)不同的樣品特性和測試需求選擇不同的測量模式。例如,對于均質(zhì)材料可以采用穩(wěn)態(tài)法進(jìn)行精確測量,而對于各向異性材料(如分層材料、纖維增強(qiáng)材料等)可以采用非穩(wěn)態(tài)法中的探針法來分別測量不同方向的導(dǎo)熱系數(shù)。還支持同時進(jìn)行多個樣品的測量,或者在不同的溫度條件下進(jìn)行系列測量,以研究材料導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系。
與其他分析技術(shù)聯(lián)用潛力:可以與其他材料分析技術(shù)相結(jié)合,提供更全面的材料性能評估。例如,與掃描電子顯微鏡(SEM)聯(lián)用,可以在觀察材料微觀結(jié)構(gòu)的同時,分析微觀結(jié)構(gòu)與導(dǎo)熱性能之間的關(guān)系;與熱重分析儀(TGA)聯(lián)用,可以研究材料在熱分解過程中的導(dǎo)熱性能變化,這對于研究材料的熱穩(wěn)定性和熱分解動力學(xué)等方面具有重要意義。
5、數(shù)據(jù)處理和分析功能強(qiáng)大
實時數(shù)據(jù)處理:在測量過程中,儀器能夠?qū)崟r采集和處理數(shù)據(jù)。例如,在非穩(wěn)態(tài)法測量中,隨著樣品溫度的瞬態(tài)變化,儀器可以實時計算并顯示導(dǎo)熱系數(shù)的初步結(jié)果,操作人員可以及時判斷測量過程是否正常。對于穩(wěn)態(tài)法測量,儀器可以實時監(jiān)測溫度差和熱量流,確保測量條件的穩(wěn)定性。
數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性驗證和誤差分析:配套的軟件能夠?qū)y量數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確性驗證和誤差分析。它可以根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)模型和統(tǒng)計學(xué)方法,評估測量數(shù)據(jù)的可靠性和精度。如果測量過程中存在異常數(shù)據(jù)(如由于樣品安裝不當(dāng)、環(huán)境干擾等原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)偏差),軟件可以及時發(fā)現(xiàn)并提醒操作人員進(jìn)行檢查和重新測量。
數(shù)據(jù)可視化和報告生成:軟件可以將測量數(shù)據(jù)以直觀的圖表形式(如曲線圖、柱狀圖等)進(jìn)行可視化展示,方便操作人員觀察導(dǎo)熱系數(shù)與各種因素(如溫度、樣品厚度等)的關(guān)系。同時,還能夠自動生成詳細(xì)的測試報告,包括樣品信息、測試方法、測量結(jié)果、誤差范圍等內(nèi)容,便于數(shù)據(jù)的記錄、存檔和交流。
