材料的导热性能测试方法众多，大体可分为稳态法与瞬态法两大类。

稳态法（包括热流法、保护热流法、热板法等）根据Fourier方程直接测量导热系数，但温度范围与导热系数范围较窄，主要适用于在中等温度下测量中低导热系数材料。

瞬态法则应用范围较为宽广，尤其适合于高导热系数材料以及高温下的测试，其中发展最快、最具代表性、得到国际热物理学界普遍承认的方法是闪光法（Flash Method）。

闪光法所要求的样品尺寸较小，测量范围宽广，可测量除绝热材料以外的绝大部分材料，特别适合于中高导热系数材料的测量。除常规的固体片状材料测试外，通过使用合适的夹具或样品容器并选用合适的热学计算模型，还可测量诸如液体、粉末、纤维、薄膜、熔融金属、基体上的涂层、多层复合材料、各向异性材料等特殊样品的热传导性能。

- 闪光法原理 

闪光法直接测量的是材料的热扩散系数，其基本原理示意如下： 

在一定的设定温度T下，由激光源在瞬间发射一束光脉冲，均匀照射在样品下表面，使其表层吸收光能后温度瞬时升高，并作为热端将能量以一维热传导方式向冷端（上表面）传播。使用红外检测器连续测量样品上表面中心部位的相应温升过程，得到温度（检测器信号）升高对时间的关系曲线，计算α= 0.1388 * d2 / t50（α为样品在温度T下的热扩散系数，d为样品的厚度，t50半升温时间）。

对于实际测量过程与理想条件下有所偏离，需使用适当的数学模型进行计算修正。

由于导热系数（热导率）与热扩散系数存在着如下的换算关系：λ(T) = α(T) * Cp (T) * ρ(T) ，故已知温度T下的热扩散系数α、比热Cp与密度ρ的情况下便可计算得到导热系数。其中比热可使用文献值、可使用差示扫描量热法（DSC）等其他方法测量，也可在闪光法仪器中使用比较法与热扩散系数同时测量得到。

- 比较法原理 

使用一个与样品截面形状相同、厚度相近、热物性相近、表面结构（光滑程度）相同且比热值已知的参比标样（简写为std），与待测样品（简写为sam）同时进行表面涂覆，并依次进行测量，在理想的绝热条件下，得到如下的两条测试曲线：

则：Cpsam / Cpstd = (Qsam / △Tsam * msam) /（Qstd / △Tstd * mstd） =（△Ustd * mstd）／（△Usam * msam） 

其中Cpstd、mstd、msam均为已知，△U（△T）在理想绝热条件下为不随时间而变的确定值，可由上图的曲线水平段直接读到。则： Cpsam ＝ Cpstd *（△Ustd * mstd）／（△Usam * msam）。 

在进行比热计算前，需对△Tmeas进行热损耗修正，使用修正后的△Tcorr进行比热计算。（该修正在Netzsch LFA Proteus软件中已包含在热扩散系数计算步骤中） 。

- 热扩散系数测试要点： 

- 样品须为端面平行而光滑的片状固体材料，内部材质均匀。 

- 选择合适的样品形状与尺寸 。形状一般包括圆片与方片，而圆形样品更为标准。样品直径（边长）不宜太小。尺寸选择同时应考虑现有样品托盘尺寸、加工条件等其他因素。 

- 选择合适的样品厚度。（千分尺精确测量）▶ 高导热材料，热扩散系数>50mm2/s（如金属单质、石墨、部分高导热陶瓷等）：建议厚度2～4mm。▶  中等导热材料，热扩散系数在1～50mm2/s之间（如大部分陶瓷、合金等）：建议厚度1～2mm。▶  低导热系数，热扩散系数<1mm2/s（如塑料、橡胶、玻璃等）：建议厚度0.1～1mm。 

- 表面涂覆  除了少数深色不透明、表面色泽均匀、反射率低的样品外，对于一般的样品均需进行表面涂覆，涂覆材料通常使用石墨，目的是增加样品表面对光能的吸收比与红外发射率，且对透明／半透明样品使光能仅在表层吸收并进行表层检测，避免透射／深层吸收／深层检测现象。 且石墨涂层的厚度应适度。另对于高透明度的样品，可考虑将样品表面镀金。但镀金后的样品仍需喷涂石墨，以提高光能的吸收比与吸收均匀性。 

- 遮光片  样品放入托盘后，上方需放置配套的遮光片，其孔径应比样品直径为小，以屏蔽样品边界（偏离理想一维传热）与托盘本身的传热信号，使检测器仅检测到样品中心区域（接近一维传热）的温升。 

- 测试参数设定 

- 计算模型的选择  一般选Cowan+脉冲修正进行热损耗修正，在较高温度（如800℃以上）、样品较厚情况下应选Cape-Lehman+脉冲修正以对径向辐射热损耗进行附加修正，对于透明／半透明样品若涂覆不够致密、存在透射或深层吸收现象，在脉冲照射后样品起始升温的区域存在基线的“跃迁”（温度的突升），应选择辐射模型+脉冲修正。 

- 热扩散系数测试精度： 

Netzsch LFA系列仪器一般热扩散系数精度为±3%，在制样与实验条件理想的情况下事实上能达到更高。  

- 比热测试要点： 

- 样品与参比的表面形状、面积大小需相同，并使用同一规格的样品托盘与遮光片，以保证吸收面积与红外发射面积的一致。 

- 样品与参比的表面结构（光滑程度）须尽量一致，以进一步保证实际吸收面积和发射面积的一致性。

- 样品与参比物在热扩散系数与厚度方面相近。

- 如果可能，使用与样品热容（Cp*m）相近的标样（△T相近） 

- 对样品与参比同时进行石墨涂覆，保证表面吸收率与发射率的严格一致，避免不同色泽样品光吸收、光辐射能力不一造成的影响。 

- 对同一批样品只需测试一次标样，但标样测试与样品测试应尽量在同一天内连续完成。

- 比热测试精度： 

在满足上述几点测试要求的情况下，Netzsch LFA系列仪器的比热测试重现性（同一次涂覆）为±3%，准确性（取决于标样合适程度与涂覆质量）为±5%。 若涂层稳定性能够保证，比热测试精度能更高。 

- 导热系数精度：

对于闪光法测试，导热系数是一个计算值，其误差取决于热扩散系数、比热与密度三方面测试误差的交互影响与叠加，作具体讨论并无意义。Netzsch LFA系列仪器的导热系数误差一般定义为±5%～7%，其主要误差来源于比热测试。若希望得到精度更高的导热系数数据，可考虑使用差示扫描量热仪DSC（Netzsch DSC系列仪器比热精度一般能达到±2.5%）、或更专门的其他比热测试方法（如稳态绝热法）来进行比热测试。

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<锐思博创分析测试中心>测试项目

——激光导热分析仪

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