导热系数是判断这款导热材料性能优劣的较重要参数,通常情况下,导热系数越高,导热性能越好,价格也就越高。当然,导热材料导热性能的好坏还受到热阻、硬度、厚度等参数的影响,但客户在选购导热材料时较早关注的还是导热系数。所以今天就要跟大家详细介绍下导热系数测试标准中的三种主流测试方式。
目前国内外市场没有制定统一的导热测试标准,由于不同标准下,测试方法不同,因此,测出材料的导热系数差异较大。那么,要选择合适的测试方法,必须先了解导热的测试标准。
我们内部测试导热系数时,用过两种测试方法:稳态热流法 ASTM D5470瞬态平面热源法 ISO22007-2之前我们用的是**种,后面全部统一用第三种方式。原因在于ASTM D5470测试方法对产品的厚度有一定要求、接触热阻会影响测试结果、测试所需时间较长。相比之下,ISO22007-2测试方法友好不少:能够同时测量热导率、热扩散率以及单位体积的热容;测试范围广(0.005~500W/m·K)、精度高(±3%)、重复性好(±1%)、测量时间短(单次测量3~5min)和操作简便;可测试的样品种类多(液体、粉末、凝胶、高分子、复合材料等);不受接触热阻的影响,其测试结果更贴近于材料本身的导热系数。
材料的传热特性由称为导热系数k(或λ)的属性表征,单位为W/mK。它是衡量物质通过传导通过材料传递热量的能力的量度。请注意,傅立叶定律适用于所有物质,无论其状态如何(固体、液体或气体),因此,它也适用于液体和气体。
大多数液体和固体的导热系数随温度而变化。对于蒸汽,它还取决于压力。一般来说:
大多数固体材料是均质的,因此我们通常可以写为 k = k (T)。类似的定义与 y 和 z 方向的导热系数 (ky, kz)相关,但对于各向同性材料,导热系数与传递方向无关,kx = ky = kz = k。
固体中的热能传输通常可能是由于两种因素影响:
· 自由电子的迁移
· 晶格振动波(声子)
当电子和声子携带热能在固体中进行热传导时,导热系数可以表示为:
k = ke + kph