导热系数测定仪介绍及稳态法与非稳态法测试方法

随着人类在各个领域的进步，对材料的性能的要求也越来越高，其中对于热传导性能的要求被越来越多的应用场景所需要，而导热系数是衡量材料的热传导能力的重要指标，对于导热系数的测量也变得越来越重要。本文将介绍常用的导热系数测定仪，以及各种测试方法，以期能够帮助读者更好的理解和使用导热系数测定仪。

常用的导热系数测定仪

由于使用不同测试原理，不同仪器所测试出来的导热系数可能会出现较大差异，所以对比材料的导热性能，尽量使用相同仪器进行横向对比。并且在使用相同的设备测试的时候还要注意测试的方法、细节是否是一致的，通过相互对标制作材料、工艺的流程等细节来找出问题点。常有的热系数测定仪有哪些我们来看一下：

1、LW-9389型界面材料热阻及导热系数测定仪

LW-9389是根据ASTM D 5470-06规范设计制造，适用于均质及非均质之导热电绝缘热界面材料的等效热传导系数与热阻抗测试，如：导热膏）导热片）导热胶）界面材料）相变化材料）陶瓷）金属）基板）铝基板）覆铜基板）软板等。导热界面材料的主要功用，在于提升电子产品应用端之热传导能力，因此知道其热传导性质是很重要的。傅立叶热传导定律和热通量计方法均应用于此设备中。

特点

（1）依照 ASTM D 5470-06 规范设计

（2）适用导热膏(grease)）导热片(Thermal Pad)及基板之垂直方向的热阻及等效热传导系数K值测试

（3）良好的重复性及再现性

（4）不同压力及加热功率的热阻测试

（5）可控制材料之受热面温度或冷却面温度，分析材料于不同温度下之热阻

（6）可作材料于长期反复加热之寿命试验

（7）自动化测试软件，计算机全程控制指定之测试条件，节省人为操作时间

（8）测试结果计算机自动数据撷取，产生图表以Excel格式输出

2、DRL-III型导热系数测定仪

DRL-III热流法导热系数仪全部按到ASTM D5470-2017标准要求设计、制造主要用于测试薄的热导体、固体电绝缘材料、导热硅脂、树脂、橡胶、氧化铍瓷、氧化铝瓷等材料的热阻以及固体界面处的接触热阻和材料的导热系数。检测材料为固态片状，加围框可检测粉状态材料及膏状材料。

特点

（1）采用伺服电机控制精准自动加压，自动测厚装置

（2）6点温度梯度检测，测试精度高

（3）测试杆防护，减少环境温度影响

（4）可检测不同压力下热阻曲线

（5）可测量导热系数）热阻以及界面处接触热阻

3.Hot Disk导热系数测定仪

Hot Disk TPS 2500 S 这款研发用热常数分析仪针对任何类型材料的精准热传导性能分析而设计，是主流的科研系统并满足ISO 22007-2标准。这款研发用热常数分析仪针对任何类型材料的精准热传导性能分析而设计，用于测量塑料制品的导热系数和热扩散系数和比热测试。满足新材料及改性材料在各领域的应用需求。

导热系数测试方法     

任何事物都是有一些关键性的数据，用来判定材料的性能和特点，查看是否达标，通过设备的测试数据分析是哪方面出现的问题，从根本上找到原因。导热硅胶片等材料同样也不例外，评定导热硅胶材料有一项关键性的指标是导热系数，这个是衡量一款导热材料性能是否符合标准的核心，客户除了关注导热系数外，还有拉伸强度测试，助燃、密度等技术指标，客户大多数也是对于这款材料非常的关心和重视。

目前导热系数的测定方法分为稳态法和非稳态法两大类，具有各自不同的测试原理。在导热硅胶行业中，常见的测试方法是稳态热板法（参照标准：ASTM D5470），瞬态平面热源法（参照标准：ISO 22007-2）。

1、稳态热流法-ASTM D5470 标准

薄型导热固态电绝缘材料热传输特性的标准测试方法，该方法采用的是通常所说的稳态热流法，其测试原理是将一定厚度的样品置于上下两个平板间，对样品施加一定的热流量和压力，使用热流传感器测量通过样品的热流、测试样品的厚度、热板/ 冷板间的温度梯度，然后得出不同厚度下对应的热阻数据作直线拟合得出样品的导热系数。

这种方法的优点是：

（1）可以 测试产品的热阻与导热系数；

（2）特别适合模拟产品在实际工况下的使用状态。

缺点是：

（1）对产品的厚度有一定要求；

（2）接触热阻会影响测试结果；

（3）为了到达稳态，测试所需时间较长。

二、瞬态平面热源法-ISO 22007-2标准

瞬态平面热源法(TPS)是目前研究材料导热性能的方法中最方便、精确的一种，由热线法改进而来。这种方法采用一个瞬间热平面探头（Hot Disk探头），我们也将其称之为Hot Disk法。Hot Disk探头由热阻性材料镍制成，包覆有绝缘材料（聚酰亚胺，云母等），探头带自加热功能。这种方法的原理是，将带有自加热功能的温度探头放置于样品中，测试时在探头上施加一个恒定的加热功率，使其温度上升。镍的热电阻系数— 温度和电阻的关系呈线性关系，即可通过了解电阻的变化可以知道热量的损失，从而反映样品的导热性能。然后测量探头本身和与探头相隔一定距离的圆球面上的温度随时间上升的关系，通过数学模型拟合同时得到样品的导热系数和热扩散系数。

这种方法的优点是：

（1）能够同时测量热导率、热扩散率以及单位体积的热容；

（2）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；

（3）可测试的样品种类多(液体、粉末、凝胶、高分子、复合材料等 )；

（4）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。

缺点是：

（1）此方法适用于测均质材料的导热系数，不适合用于测各向异性材料(如石墨片 )。

本文介绍了傲川科技常用的导热系数测定仪和测试方法，其中包括稳态法、非稳态法。稳态法是经典的保温材料的导热系数测定方法，适合中等温度下测量。非稳态法主要用于研究测量高导热系数材料或在高温条件下的测量。

本文更新于：2023-03-16 11:59:43