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怎樣準確地測定物質(zhì)及材料的導熱系數(shù)?

發(fā)布時間:2023/6/13 11:23:24瀏覽:1838次

  材料的導熱性是描述其傳遞和釋放能量的重要屬性,對于許多領域都具有意義。比如在電子工業(yè)中,高效率散熱可以提高元器件壽命和節(jié)省能源;在建筑領域中,了解墻體、窗戶等建筑材料的導熱性能可以更好地設計出溫度宜人、節(jié)約用能的房屋。

  那么怎樣準確地測定物質(zhì)及材料的導熱系數(shù)呢?這里我們介紹兩種常見方法:導熱系數(shù)測試儀和瞬態(tài)探針法。

  首先來看一下導熱系數(shù)測試儀。該設備主要由一個加壓容器、加溫系統(tǒng)以及計算機數(shù)據(jù)處理軟件組成。通過將待測樣品裝入容器內(nèi),在一定時間段(通常為1小時)內(nèi)升溫到規(guī)定溫度并保持穩(wěn)定后,通過記錄上下表面之間產(chǎn)生的溫度差值,并根據(jù)已知參數(shù)進行運算得出該物質(zhì)或者材料相應區(qū)間內(nèi)平均線性精密度。

  雖然此方法可靠且標準化程度高,但是其基于恒定溫差的方式進行測試只能適用于較厚材料。對于細小或薄的樣品則不太精準。

  另外一種方法即瞬態(tài)探針法,與前者相比,該技術不僅在穩(wěn)態(tài)下進行測量,更重要的是可以快速、高分辨率地得到各種形狀和集合物體的導熱系數(shù)信息。

  TPS原理基于一個非常小型而靈敏響應器件——“探針”,它由尺寸微小且響應迅速的傳感器組成。通過將待測樣品放置在傳感器上方,并施加電流引起探針溫度變化后,會根據(jù)時間-溫度曲線來計算出導熱系數(shù)值。

  此方法具有操作簡便、快速反饋等特點,同時確定測試結(jié)果并可對全面?zhèn)€性化需求提供幫助。所以,在現(xiàn)代科學中更為廣泛運用:片段顆粒表面積測定及優(yōu)選碳載催化劑;低密度多孔木質(zhì)纖維板材制造工藝分析;液體氧池內(nèi)氣泡數(shù)量及大小監(jiān)測;以及納米醫(yī)學材料熱傳導特性等。

  無論是使用導熱系數(shù)測試儀還是采用瞬態(tài)探針法,它們都為我們提供了一種理解和評估物質(zhì)或材料中重要屬性的工具。這些信息幫助科學家和工程師更好地設計出耐久性、高效率且節(jié)約能源的產(chǎn)品,從而推動現(xiàn)代社會不斷向前發(fā)展。

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