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總的來說,平板導(dǎo)熱儀主要適用于??低至中等導(dǎo)熱系數(shù)??的??固體材料??。
??一、主要適用材料(典型應(yīng)用)??
平板導(dǎo)熱儀是以下材料領(lǐng)域公認(rèn)的、權(quán)威的測(cè)量工具,尤其符合多項(xiàng)國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(如ISO8302,ASTMC518,GB/T10294等)。
1.建筑與工業(yè)保溫材料(最經(jīng)典的應(yīng)用)??
?有機(jī)泡沫類:??聚苯乙烯泡沫(EPS,XPS)、聚氨酯泡沫(PU)、酚醛泡沫(PF)、橡膠泡沫等。
?纖維類:??玻璃棉、巖棉、礦棉、陶瓷纖維棉、硅酸鋁纖維毯等。
?其他多孔材料:??軟木、泡沫玻璃、膨脹珍珠巖制品等。
2.塑料與橡膠制品??
?塑料:??聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、尼龍(PA)等各類板材、片材、薄膜(需特殊夾具)。
?橡膠:??天然橡膠、硅橡膠、丁腈橡膠等制成的墊片、板材。
3.陶瓷與耐火材料??
?氧化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷、耐火磚、隔熱耐火材料等。
4.復(fù)合材料??
?玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFRP)、碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)層壓板、夾芯復(fù)合材料(如蜂窩板、泡沫夾芯板)等。??注意??:對(duì)于各向異性材料,需要區(qū)分不同方向(如面內(nèi)和穿過厚度方向)的導(dǎo)熱系數(shù)。
5.其他??
?木材、板材;
?紡織品、非織造布(在特定壓力下);
?石墨紙、導(dǎo)熱墊片(常用于電子散熱領(lǐng)域,需注意其壓縮性和接觸熱阻)。
??二、不適用或具有挑戰(zhàn)性的材料??
1.高導(dǎo)熱金屬材料??
?原因:??金屬的導(dǎo)熱系數(shù)極高(幾十到幾百W/m·K),其接觸熱阻會(huì)成為主要誤差來源。通過樣品的熱流很大,但所需的溫差(ΔT)卻非常小,難以精確測(cè)量,極易受到邊緣熱損失和界面接觸情況的影響。測(cè)量金屬通常使用??激光閃射法??。
2.各向異性極強(qiáng)的材料??
?原因:??平板導(dǎo)熱儀默認(rèn)測(cè)量的是垂直于樣品表面的方向(Through-plane方向)的導(dǎo)熱系數(shù)。如果材料在面內(nèi)方向(In-plane)和Through-plane方向的導(dǎo)熱性能差異巨大(如高取向的石墨片、某些復(fù)合材料),需要用特定夾具或不同原理的儀器(如熱橋法)來測(cè)量面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)。
3.液體和氣體??
?原因:??平板導(dǎo)熱儀是為固體樣品設(shè)計(jì)的,其工作原理要求樣品能形成穩(wěn)定的、與板面緊密接觸的幾何形狀。流體無法滿足這一要求。測(cè)量流體通常使用??瞬態(tài)熱線法??或??guardedhotplatewithaliquidcavity??(特殊設(shè)計(jì))。
4.松散顆?;蚍勰┎牧??
?原因:??顆粒和粉末之間存在大量接觸熱阻和空氣隙,無法直接測(cè)量。通常需要將其??壓制成結(jié)實(shí)的、表面平整的塊體??后進(jìn)行測(cè)試,但需注意壓制過程可能改變其本征特性。
5.??極硬或表面極其不平整的材料??
???原因:??難以保證與加熱/冷卻板之間的良好接觸。即使施加很大壓力,接觸點(diǎn)也可能很少,巨大的接觸熱阻會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果嚴(yán)重偏低。通常需要研磨拋光表面或在界面處涂抹導(dǎo)熱膏(但會(huì)引入誤差和不確定性)。
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