不論是新能源汽車行業(yè),還是電子電工,或是led行業(yè),導(dǎo)熱材料應(yīng)用比較普遍。在熱管理學(xué)中,導(dǎo)熱系數(shù)是反映材料導(dǎo)熱性能的一項(xiàng)重要參數(shù),也是使用者最為關(guān)注的技術(shù)指標(biāo)。
導(dǎo)熱系數(shù)(又稱熱導(dǎo)率)是表征材料導(dǎo)熱能力大小的物理量,其定義是指在穩(wěn)定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側(cè)表面的溫差為1度(K,℃),在1秒內(nèi)(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(zhì)材料物體內(nèi)各點(diǎn)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(dǎo)熱系數(shù)不僅與材料的物質(zhì)種類有關(guān),而且與它的微觀結(jié)構(gòu)、填料含量等有密切聯(lián)系。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)中,所用材料的導(dǎo)熱系數(shù)都需要用實(shí)驗(yàn)的方法精確測定。導(dǎo)熱系數(shù)的測定方法發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有了許多種,它們有不同的適用領(lǐng)域、測量范圍、精度、準(zhǔn)確度和試樣尺寸要求等,不同方法對同一樣品的測量結(jié)果可能會(huì)有較大的差別,因此選擇合適的測試方法是首要的。目前導(dǎo)熱系數(shù)的測定方法分為穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法兩大類,具有各自不同的測試原理。在導(dǎo)熱硅膠行業(yè)中,常見的測試方法是穩(wěn)態(tài)熱板法(參照標(biāo)準(zhǔn):ASTM D5470)
薄型導(dǎo)熱固態(tài)電絕緣材料熱傳輸特性的標(biāo)準(zhǔn)測試方法:ASTM D5470
該方法采用的是通常所說的穩(wěn)態(tài)熱流法,其測試原理是將一定厚度的樣品置于上下兩個(gè)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(yīng)的熱阻數(shù)據(jù)作直線擬合得出樣品的導(dǎo)熱系數(shù)。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是:1、可以測試產(chǎn)品的熱阻與導(dǎo)熱系數(shù);2、特別適合模擬產(chǎn)品在實(shí)際工況下的使用狀態(tài)。
缺點(diǎn)是:1、對產(chǎn)品的厚度有一定要求;2、接觸熱阻會(huì)影響測試結(jié)果;3、為了到達(dá)穩(wěn)態(tài),測試所需時(shí)間較長。
導(dǎo)熱系數(shù)是材料本身的參數(shù),與形狀大小無關(guān)。目前已有大量的導(dǎo)熱測試方法,但沒有任何一種方法能適用于所有產(chǎn)品、所有場合。產(chǎn)品品特性、測試標(biāo)準(zhǔn)、測試環(huán)境等都會(huì)對導(dǎo)熱系數(shù)的結(jié)果產(chǎn)生影響。材料的導(dǎo)熱系數(shù)不能用不同測試方法得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。要得到準(zhǔn)確和有參考意義的結(jié)果,必須選擇合適的測試方法進(jìn)行測量。
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