不論是新能源汽車行業,還是電子電工,或是led行業,導熱材料應用比較普遍。在熱管理學中,導熱系數是反映材料導熱性能的一項重要參數,也是使用者最為關注的技術指標。
導熱系數(又稱熱導率)是表征材料導熱能力大小的物理量,其定義是指在穩定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側表面的溫差為1度(K,℃),在1秒內(1s),通過1平方米面積傳遞的熱量,單位為瓦/米·度 (W/(m·K),此處為K可用℃代替)。(傅立葉定律均質材料物體內各點的熱流密度與溫度梯度成正比。熱量傳遞的方向由高溫向低溫和溫度梯度的方向由低溫向高溫相反。)
材料的導熱系數不僅與材料的物質種類有關,而且與它的微觀結構、填料含量等有密切聯系。在科學實驗和工程設計中,所用材料的導熱系數都需要用實驗的方法精確測定。導熱系數的測定方法發展到現在已經有了許多種,它們有不同的適用領域、測量范圍、精度、準確度和試樣尺寸要求等,不同方法對同一樣品的測量結果可能會有較大的差別,因此選擇合適的測試方法是首要的。目前導熱系數的測定方法分為穩態法和非穩態法兩大類,具有各自不同的測試原理。在導熱硅膠行業中,常見的測試方法是穩態熱板法(參照標準:ASTM D5470)
薄型導熱固態電絕緣材料熱傳輸特性的標準測試方法:ASTM D5470
該方法采用的是通常所說的穩態熱流法,其測試原理是將一定厚度的樣品置于上下兩個平板間,對樣品施加一定的熱流量和壓力,使用熱流傳感器測量通過樣品的熱流、測試樣品的厚度、熱板/冷板間的溫度梯度,然后得出不同厚度下對應的熱阻數據作直線擬合得出樣品的導熱系數。
這種方法的優點是:1、可以測試產品的熱阻與導熱系數;2、特別適合模擬產品在實際工況下的使用狀態。
缺點是:1、對產品的厚度有一定要求;2、接觸熱阻會影響測試結果;3、為了到達穩態,測試所需時間較長。
導熱系數是材料本身的參數,與形狀大小無關。目前已有大量的導熱測試方法,但沒有任何一種方法能適用于所有產品、所有場合。產品品特性、測試標準、測試環境等都會對導熱系數的結果產生影響。材料的導熱系數不能用不同測試方法得到的數據進行對比。要得到準確和有參考意義的結果,必須選擇合適的測試方法進行測量。
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