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一、设备简介

激光导热仪

设备型号：LFA467

原产地/制造商：德国/NETZSCH

激光导热仪具备非接触式测量样品表面的热扩散系数，计算材料的热导率。可在惰性、氧化 气氛条件下测量固体、液体、粉末、薄膜等样品，测量速度快、精度高，导热系数测量覆盖范围广。

二、工作原理

激光闪射法是一种用于测量材料导热性能的常用方法，属于导热测试“瞬态法”的一种。测量基本原理如图a所示：

图a

图中在一定的设定温度 T（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上表面中心部位的相应温升过程，得到类似于图b的温度（检测器信号）升高对时间的关系曲线：

图b

通过下列方程即可得到样品在温度 T 下的热扩散系数α： 

α= 0.1388 * d2 / t50

d：样品的厚度 。

t50：半升温时间，又称 t1/2，图示为在接收光脉冲照射后样品上表面温度（检测器信号）升高到最大值的一半所需的时间。

再根据以下换算关系获得在温度 T 下的导热系数λ：

λ(T) = α(T) * Cp (T) * ρ(T)

三、仪器参数及设备优势

仪器参数

温度范围：-100～500 ℃ ；

热扩散系数测量范围：0.01～2000 mm2 /s ；

导热系数测量范围：0.1～4000 W/(m•K)；

设备优势

具备超高灵敏度检测器：

MCT(-100℃-500℃)；

超高采样频率，测量速度快，精度高：2HZ,即数据点间的最短间隔为0.5us；

脉冲宽度范围广：

1-1500us，最小可至1us；

样品适应面广：

不仅能测量普通固体样品，还可选用合适的支架测量液体、粉末、薄膜、基质上的涂层、多层复合材料、各向异性材料等特殊样品的热扩散系数并进而计算导热系数;

样品尺寸小；

导热系数测量范围广：

（从较低导热系数的聚合物，到超高导热的金刚石）的宽广的导热系数测量范围；

四、应用

随着新材料的蓬勃发展，人们对材料的导热性能的研究也越来越深入。激光闪射法导热仪凭借着测量速度快、精度高，导热系数测量覆盖范围广等优势广泛应用于材料、汽车、航天、电子、化工、能源等多项领域。

应用实例--碳化硅材料氧化前后导热性能对比

样品支架：φ12.7

数据分析模型：渗射+脉冲修正（材料表面粗糙）

氧化前：

检测器信号曲线图

测试结果信息图

氧化后：

检测器信号曲线图

测试结果信息图

结论：通过闪射法导热仪测定结果显示主成分为SiC的复合材料发生氧化，使得材料内部变得疏松，开孔率增大，导热系数急剧下降，为后续材料的研发改进，工艺优化与质量监控提供了宝贵的信息。

五、样品要求

1、样品厚度方向上的两个平面尽量平行且光滑。

对样品厚度的建议值如下：

高导热材料，热扩散系数>50mm2/s（如金属单质、石墨、部分高导热陶瓷等）：建议厚度 2～5mm。

中等导热材料，热扩散系数在 5～50mm2/s 之间（如陶瓷、合金等）：建议厚度 1～3mm。

低导热系数，热扩散系数< 5mm2/s（如塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等）：建议厚度 0.5～2mm。

以上各范围只是个大致值，掌握其总体原则（高导热样品制的厚一些，低导热样品制得薄一些）即可，不必恪守其具体范围值。

2、样品横截面的大小形状须按照仪器配套样品托盘的尺寸规格而定。目前设备配套托盘的样品位规格有φ12.7mm ，φ10mm，方形10×10mm2 ，方8×8mm2，在尺寸精度方面允许有一定的误差，但以能稳定地放入托盘的凹槽、不致漏光为准。

3、薄膜样品可制成φ25.4mm。

六、联系我们

联系人：吴老师

邮箱：wux@jitri-amrd.com

地址：苏州市相城区青龙港路286号1号楼长三角先进材料研究院

来源：吴潇

编辑：李嘉妮

审核：尹斌 陆建国

如何检测：

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