各种导热系数测试结果差异（导热系数测试的常用方法集合）

脉冲激光热反射法薄膜导热仪NanoTR/PicoTR

在纳米级厚度范围内进行精确的热扩散系数/导热系数测量，薄膜厚度从数十微米低至纳米级范围。

基本原理

超快速激光闪射法（RF 模式）后部加热 / 前部探测可测试热扩散系数与界面热阻

纳米级薄层与薄膜的热透过时间极短，传统的激光闪射法（LFA）使用红外测温，采样频率相对较低，已不足以有效地捕捉纳米级薄膜的传热过程。超快速激光闪射法可以克服经典的激光闪射法局限，其典型模式为后部加热/前部探测方法。

这一方式的测量结构与传统的 LFA 方法相同：样品置于透明基体之上，加热激光照射样品的下表面，探测激光检测样品上表面的传热温升过程。使用探测激光按一定采样频率对检测面进行照射，可获取检测面的温度上升曲线， 从而可得到热扩散系数（如下图所示）。

时间域热反射法（FF）

前部加热 / 前部探测测定热扩散系数与吸热系数

除了 RF 方法之外，测量也可以使用前部加热/前部探测（FF）的结构进行。在 FF 测量配置中，加热激光与探测激光处于样品的同一面。这一方法可以应用于非透明基体上的薄层材料，即 RF 方法不适合的场合（如下图所示）。

设备参数

NanoTR

测量范围:0.01~1000mm2/S;

样品宽度:10~20mm2;

样品厚度:≤1mm;

温度范围:RT~300℃;

样品薄层厚度:RF模式：

树脂30nm~2μm

陶瓷300nm~5μm

金属1μm~20μm FF模式:

≥1μm;

重复性:±5%

PicoTR

测量范围:0.01~1000mm2/S;

样品宽度:10~20mm2;

样品厚度:≤1mm

温度范围:RT~500℃

样品薄层厚度:

RF模式：

树脂10nm~100nm;

陶瓷10nm~300nm;

金属100nm~900nm;

FF模式:≥100nm;

重复性:±5%;

导热仪DTC-300 （保护热流计法）

基本原理

DTC-300导热仪根据ASTM E1530保护热流计法测量热导率。在这种技术中，被测试的样品保持在压缩载荷的两个表面之间，每个表面分别控制在不同的温度下。下表面是一个校准的热通量传感器的一部分。当热量从上表面通过样品传递到下表面，在叠积体中就会形成一个轴向温度梯度。在已知厚度的情况下，通过测量整个样品的温度差以及热通量传感器的输出，可以确定样品的热导率。

可用于测量多种不同材料的热导率，包括高分子材料，陶瓷，复合材料，玻璃，櫲胶，一些金属，及其他的具有低、中等导热系数的材料。非固体材料，如糊状材料或液体，也可以通过使用特殊的容器得到测量。薄膜也可以使用多层技术准确的得到测量。该仪器具有较强的通用性，通过更换三个不同的测试堆模块，可覆盖极宽的热导率测量范围。测量可以在 -20 ℃ 至高达 300 ℃ 的温度下进行。典型样品尺寸为 50 mm (2”)。由于其高度灵活性和扩展的分析范围，DTC 300 非常适用于研究实验室。

设备参数

测量方法：保护热流计法；

测量标准：ASTM E1530；

测量样品：固体、糊状材料、液体、薄膜；

样品尺寸：固体样品为圆柱状厚度<25mm，直径=50mm；

温度范围：-20~ 300℃；

导热系数：0.1 ~ 40W/mK；

热阻范围：0.0005 ~ 0.05 m2K/W

热常数分析仪 瞬态平面热源法(TPS)

基本原理

瞬态平面热源法(TPS)测定材料热物性的原理是基于无限大介质中阶跃加热的圆盘形热源产生的瞬态温度响应。利用热阻性材料做成一个平面的探头，同时作为热源和温度传感器。探头材料的热阻系数，即温度和电阻之间的关系呈线性关系，从而通过了解电阻的变化可以知道热量的损失，反映样品的导热性能。

Hot Disk TPS 2500 S是一款高精度的研发用热常数分析仪，该仪器可同时测得待测材料的热导率、热扩散系数以及比热。TPS-2500S可用于测试各种不同类型的材料，包括固体、液体、粉末和复合材料。典型应用：（1）测试天然材料(金属、土壤、岩石、木头、谷物、生物组织、矿物等)；（2）测试合成材料（高分子、涂层、塑料、油品、基底材料、纳米材料、金属合金、橡胶等）；（3）测试各向异性材料(纤维增强材料、多层材料等)；（4）测试硅酸盐材料（陶瓷、玻璃等）。除此之外还可用于测量高温超导体、添加剂、织物、碳、凝胶、相转变或界面材料和石墨等材料。

Hotdisk探头采用导电金属镍经刻蚀处理后形成的连续双螺旋结构的薄片，外层为双层的聚酰亚胺(Kapton)保护层，厚度只有0．025mm，它令探头具有一定的机械强度并保持与样品之间的电绝缘性。在测试过程中，探头被放置于中间进行测试。电流通过镍时，产生一定的温度上升，产生的热量同时向探头两侧的样品进行扩散，热扩散的速度依赖于材料的热传导特性。通过记录温度与探头的响应时间，由数学模型可以直接得到导热系数和热扩散率，两者的比值得到体积比热。

设备参数

非薄膜导热系数范围：0.01~500W/mK；

热容(每单位体积)±7%；

薄膜导热系数范围：0.02~2W/mK；

精度：导热系数±5%

传感器：5465(半径3.189mm)

5501(半径6.403mm)

8563(半径9.868mm)

4922(半径14.61mm)

薄膜传感器：7280(半径14.95mm)

激光导热仪

仪器原理

在一定的设定温度T(由炉体控制的恒温条件)下，由激光源或闪光氙灯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。

设备参数

LFA457

导热系数：0.1~2000W/mK；

热扩散系数0.01~1000mm2/s；

工作温度：-125℃-500℃；RT-1100℃；

样品尺寸：10 ~ 25.4 mm 圆，或 8×8 与 10×10mm2；最大样品厚度：100mm

激光能量：18.5J/Pulse(功率可调)；

气氛：惰性，氧化，真空

LFA457配备低温炉和高温炉，可以测试从-125~1100℃温度范围内样品的热扩散系数、热容和导热系数。为了覆盖这一温度范围，提供了两种可自由切换的炉体。仪器既可使用内置的自动样品切换器在一次升温中对多个较小的样品进行测量，也可单独测量较大的样品（最大直径 25.4mm）。

LFA467 LT

导热系数：0.1~ 4000W/mK；

热扩散系数0.01~2000mm2/s；

工作温度：-100℃- 500℃；

样品尺寸：直径6mm~25.4mm(包括方形)；厚度0.01mm ~6mm(取决于导热系数)；

气氛：空气、氩气、氦气

实验室的LFA 467为低温配置，可测温度范围为-100~500℃。和LFA457相比，LFA 467可以同时检测16个直径为12.5mm左右的样品，更适合于大批量的测试。

该设备包含20 多种支架类型，可以测试不同形状大小样品的热物性；同时还提供了丰富的测量模式，适应各种类型的样品，如：各向异性材料，多层模式分析，薄膜，纤维，液体，膏状物，粉末，熔融金属，压力下的测试等等。

保护热板法导热仪

基本原理

保护热板法(GHP)采用双试件的设计形式，将大小、厚度相同的样品分别夹在冷板、热板、冷板之间，，通过电加热在加热板上产生一定数值的热流，热流从轴向经过样品达到紧贴样品的两个冷板上，当冷热板温度维持稳定时，即可根据加热功率计算出样品的导热系数

设备参数

导热系数：0.2W/mK;

精度：<±2%;

工作温度:-160℃~250℃;

样品尺寸:<=300mm×300mm×100mm;

气氛:惰性，氧气，真空;

冷却设备:压缩空气冷却：50-300℃

;液氮冷却：-160-25℃;循环水浴冷却：20-85℃

热流法导热仪

基本原理

测试时将待测材料置于两块平板之间，平板间维持一定的温度梯度。通过平板上两个高精度的热流传感器，测量进入与穿出材料的热流。在系统达到平衡状态的情况下，热流功率为常数，在样品的测量面积与厚度已知的情况下，使用傅立叶传热方程可以计算导热系数。

设备参数

HFM 446 Lambda Small

样品要求：<= 203mm×203mm×51mm;

检测面积：102mm×102mm;

最大:2.0W/mK;

精度:<±2%;

重复性:0.5%;

温度范围:-20-90℃

对于绝热材料的性能考核，导热系数（λ值）是其中最重要的一项。导热系数指的是对于 1 米厚、1 m2 面积的材料，在 1 K 的温差下，每秒流经材料层的热量。热阻（R值）则定义为材料的厚度除以导热系数。热量流经的材料层越厚，材料层所表现的对于热传递的阻抗越大。热阻的倒数是传热系数（U 值），是结构性材料的常见表征参数。热流法导热仪 HFM 446 Lambda，为导热系数的测量建立了新的标准化方法，可应用于研究开发与质量控制领域。其适用的行业与材料，包括膨胀聚苯乙烯（EPS），挤出聚苯乙烯（XPS），PU 坚硬泡沫，矿物棉，膨胀珍珠岩，泡沫玻璃，软木塞，羊毛，天然纤维材料，包含相变材料、气凝胶、混凝土、石膏或聚合物的建筑材料等等。

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