穩態熱流法導熱系數檢測 廣州導熱系數測試
導熱系數的表征有多種方法，熱流法、熱線法、瞬態平面熱板法等。
導熱系數測試方法的演化
導熱系數的測試主要有穩態法和非穩態法。
最早出現的是穩態法。常見的穩態法有熱流計法和防護熱板法。熱流計法，將熱流傳感器放置于樣品和冷板間，測量通過樣品的熱流，進而測試樣品的導熱系數。防護熱板法[1]的測試和熱流法類似，測試時將兩塊樣品交替放置于冷板和熱板之間，熱量從中心板傳遞到內防護板，垂直穿過試樣到達冷板，此時外防護板溫度顯示冷板和熱板的平均溫度，降低了樣品邊緣熱交換，形成一維垂直熱流，進而測試得到導熱系數。
穩態法的測試特點[3]是保持被測物質溫度梯度不變，形成穩態傳熱，通過傅立葉定律得到被測物質的導熱系數。剛開始穩態法主要用于測試導熱系數低的物質，隨著高導熱材料的需求越來越大，高導熱材料很難保持溫度梯度不變，穩態法不能滿足高導熱物質導熱系數的測試，加上穩態法中穩態溫度場達到的時間長、穩態法測試效率低，對被測物質的尺寸較為嚴格，非穩態法便產生了。
非穩態法又稱為瞬態法，主要包括熱線法、熱帶法、瞬態平面熱板法、激光閃射法等。
1960年代最早出現了熱線法。熱線法控制樣品溫度的同時，將恒定功率的線狀導電體放置于兩塊樣品的平面間，通過測量兩個時間點的溫度變化來計算樣品的導熱系數。熱線法主要用于測試蓬松物質的導熱系數，如粉末。對于液體和固體的導熱系數，熱線法測試誤差較大，接觸熱阻的影響較大。
圖4 熱線法導熱系數測試原理及電路鏈接示意圖[2]
在熱線法的基礎上，1970年代發展了熱帶法。熱帶法測試原理和熱線法測試原理相同，不同的是將線狀的熱源改變成了帶狀的熱源，從而增加熱源和物質的接觸，降低接觸熱阻的影響。
1980年代，激光閃射法也開始發展。激光閃射法主要依靠激光源或閃光氙燈瞬間發射脈沖光束作為熱源，照在樣品表面，利用紅外檢測器檢測熱信號，從而分析得到熱擴散系數。激光導熱法直接得到的是熱擴散系數，后期通過擴散系數和密度、比熱計算可以得到導熱系數。
圖5 激光法測試熱擴散系數原理示意圖
同期，經過熱線法和熱帶法的發展，形成了一種新的測試方法，瞬態平面熱板法，也稱作瞬態平面熱源法和Hotdisk法。
瞬態平面熱源法不同于熱線法和熱帶法，將直熱源變成彎曲的熱源，形成平面熱源，小空間里獲得大的接觸面積，同時采用數學模型模擬傳熱過程。Hotdisk熱常數分析儀就是基于瞬態平面熱源法研制而成。
2.2 導熱系數測