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低導(dǎo)熱材料為何不建議采用激光脈沖法檢測(cè)
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測(cè)試材料的導(dǎo)熱系數(shù)的方法一般分為兩類，一類是穩(wěn)態(tài)法，主要包括護(hù)熱板法、 護(hù)熱板熱流計(jì)法等：另一類是非穩(wěn)態(tài)法，主要包括激光脈沖法、熱線法等。其中，對(duì)于穩(wěn)態(tài)護(hù)熱板法和激光脈沖法這兩種常用的方法來說，它們之間的關(guān)系可以說是互補(bǔ)的。一般的情況下穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)的范圍在0.002~20 W/m•K，而非穩(wěn)態(tài)的激光脈沖法的范圍卻在0.1～2000W/m•K。 就像上面所說的那樣這兩種方法都有各自的范圍，所以，在測(cè)某一些材料的時(shí)候，激光脈沖法就可能出現(xiàn)一些誤差了。比如，玻璃鋼類材料、 樹脂基類復(fù)合材料和陶瓷材料等，這些類型的材料的導(dǎo)熱系數(shù)比較低，屬于低導(dǎo)熱材料（約為0.1～1W/m•K之間），如果用激光脈沖法來測(cè)得到的結(jié)果往往可能會(huì)跟穩(wěn)態(tài)法測(cè)出的值存在有偏差。 為什么激光脈沖法測(cè)得的值會(huì)跟穩(wěn)態(tài)法的結(jié)果不一樣呢？ 原因之一是因?yàn)椋话愕募す饷}沖法測(cè)試設(shè)備，為了在實(shí)驗(yàn)的過程中減少傳導(dǎo)熱的損失，都會(huì)采用導(dǎo)熱系數(shù)較低的陶瓷材料（美信的設(shè)備耐馳LFA467采用的是氮化硅陶瓷），來作為測(cè)試設(shè)備的支架。但是，如果材料的導(dǎo)熱系數(shù)比陶瓷支架的導(dǎo)熱系數(shù)還要低，又或者說，材料的導(dǎo)熱系數(shù)與支架所選用的陶瓷材料很接近。此時(shí)測(cè)得的導(dǎo)熱系數(shù)的值，就很可能受陶瓷支架較大影響，這樣導(dǎo)致測(cè)量值比實(shí)際的值要大。 在進(jìn)行激光脈沖測(cè)試法的過程中，試樣要通過設(shè)備的激光脈沖加熱，經(jīng)過激光脈沖加熱后的試樣，背面的溫升迅速升高，而大部分的低導(dǎo)熱材料，因其導(dǎo)熱系數(shù)較低，最大的溫升在1 ~ 5℃之間，要令其達(dá)到可探測(cè)的幅度是很困難的（只有達(dá)到了可探測(cè)的范圍，設(shè)備才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集）。通常情況下，面對(duì)這種問題有兩種解決方法。一種是采用很薄的試樣，另一種是提高脈沖的功率。但是，兩種處理的方式都可能會(huì)導(dǎo)致低導(dǎo)熱材料的測(cè)量值產(chǎn)生誤差。低導(dǎo)熱材料的密度一般都比較小，并且大多數(shù)是復(fù)合材料。而第一種方法中把試樣制得很薄，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的結(jié)果離散性較大，測(cè)出的結(jié)果代表性不強(qiáng)。而運(yùn)用第二種方法，高功率的激光脈沖會(huì)產(chǎn)生大量的熱，在一些低導(dǎo)熱的材料分解溫度和熔點(diǎn)都不高的情況下，使用高功率的激光脈沖可能會(huì)導(dǎo)致試樣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或分解反應(yīng)，所測(cè)得的導(dǎo)熱系數(shù)也不是材料真正的導(dǎo)熱系數(shù)。 另外，低導(dǎo)熱材料的密度一般比較小，容易有細(xì)小的孔洞或孔隙。如果要求在真空中測(cè)量這個(gè)材料，這些空隙將會(huì)極大的改變?cè)嚇拥膫鳠岱绞�，�?duì)流傳熱的方式基本消失，測(cè)得的熱導(dǎo)率可能會(huì)比常壓大氣環(huán)境的測(cè)量值要小。 綜上所述，低導(dǎo)熱的材料一般是不建議用激光脈沖法來進(jìn)行測(cè)試的。如果要測(cè)低導(dǎo)熱的材料的導(dǎo)熱系數(shù)，建議使用穩(wěn)態(tài)的測(cè)試方法，穩(wěn)態(tài)熱流法比激光脈沖法更適用于低導(dǎo)熱的材料。 |
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7樓2016-05-06 15:19:01
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貳儀(金幣+1): 謝謝參與
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4樓2016-05-06 14:51:48
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