技術文章
真空導熱系數測試儀的核心原理,是 “高真空隔絕干擾 + 穩態熱流法精準計量",通過排除空氣對流、輻射等外界因素影響,只聚焦材料自身的導熱特性,這也是它能實現高精度測試的核心保障。
儀器的核心部件是一個密封性能很強的真空腔體,測試前必須把待測試樣加工成平整的片狀或塊狀,表面粗糙度需控制在一定范圍,再緊緊夾在冷、熱兩塊高精度恒溫板之間,形成嚴格的一維熱流通道 —— 只有讓熱量只能順著試樣垂直傳導,避免側向散熱,測試數據才具備可靠性。接下來啟動真空系統,通過真空泵將腔體內氣壓抽到 10?3~10??Pa 的高真空狀態,這一步能消除空氣對流和空氣自身導熱帶來的干擾;同時腔體內內置多層輻射屏蔽層,進一步削弱熱輻射造成的誤差,相當于把所有非材料本身的熱傳遞路徑全堵住,讓測試只反映材料自身的導熱能力。
然后根據測試材料的特性設定參數:熱板通過電加熱方式維持恒定溫度,一般在 50~150℃范圍內可調,部分型號的儀器可拓展至更高溫度;冷板則依靠制冷系統或恒溫循環水保持穩定低溫,最終讓試樣兩側形成固定且精準的溫度差(ΔT)。之后需要等待系統達到熱穩態,這個過程中儀器會持續監測熱流和溫度變化,待數據穩定后,通過高精度功率傳感器和溫度傳感器,同步測量兩個關鍵數據:一是熱板的實際加熱功率(Q),二是試樣兩側的真實溫度差,同時儀器會自動讀取預先錄入的試樣厚度(d)和有效傳熱面積(A)參數。
最后依據經典的傅里葉熱傳導定律,通過公式 λ=Q×d/(A×ΔT) 自動計算出試樣的導熱系數(λ)。這里必須強調三個關鍵控制點:冷、熱板的溫度控制精度需達到 ±0.1℃,否則溫度差會出現失真;試樣必須與恒溫板緊密貼合,必要時可涂抹導熱膏輔助,減少接觸熱阻帶來的誤差;真空度必須穩定維持在設定范圍,一旦出現漏氣需立即停止測試。
這種測試原理決定了它的適配性極廣,從保溫隔熱材料、金屬材料,到陶瓷、高分子材料、復合材料等均可精準測試,而且測試數據符合 GB/T 10294-2008、ASTM C177 等國內外核心行業標準,是科研實驗、產品質量檢測等場景中,材料熱性能精準測試的核心設備。
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