導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試-穩(wěn)態(tài)法
2015-10-08 瀏覽量:7190
美信檢測(cè) 失效分析實(shí)驗(yàn)室
背景:
隨著社會(huì)的發(fā)展和人類需求的不斷擴(kuò)大,各種新型材料不斷產(chǎn)生并且廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中,這些材料往往具有其獨(dú)特的性質(zhì)。導(dǎo)熱系數(shù)是一個(gè)重要的熱物理參數(shù),通常利用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定,因此精確測(cè)量各種材料尤其是新型材料的導(dǎo)熱系數(shù),對(duì)材料的性質(zhì)分析以及安全檢驗(yàn)等都具有很大的實(shí)用價(jià)值。 在過(guò)去的幾十年里,已經(jīng)發(fā)展了大量的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量方法,但是沒(méi)有任何一種方法能適用于所有的應(yīng)用領(lǐng)域。目前測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)的方法可分為兩大類:穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法。穩(wěn)態(tài)法包括:熱流法,保護(hù)熱流法,保護(hù)熱板法等;非穩(wěn)態(tài)法包括:閃光法,熱線法等。其中非穩(wěn)態(tài)法的測(cè)量環(huán)境要求較為苛刻,儀器價(jià)格高昂,而且操作復(fù)雜,優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量周期短。穩(wěn)態(tài)法的原理簡(jiǎn)單,成本低廉,操作簡(jiǎn)便,但周期較長(zhǎng)。所以在普通的實(shí)驗(yàn)室或簡(jiǎn)單的工程中,廣泛使用穩(wěn)態(tài)法。
人們希望得到高熱導(dǎo)率并且具有很好機(jī)械性能的材料,來(lái)解決現(xiàn)在電子產(chǎn)品的很重要的散熱問(wèn)題,導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定對(duì)于各種材料的實(shí)際應(yīng)用有著重要的意義。本文介紹的穩(wěn)態(tài)熱流法導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定方法是基于一種被一塊厚度均勻的試樣隔離的兩個(gè)平行等溫面板之間理想化的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)。
1. 案例背景
接收到客戶導(dǎo)熱膏測(cè)試樣品,要求根據(jù)ASTM D5470-12測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)完成測(cè)試。
2. 測(cè)試方法簡(jiǎn)述
A.測(cè)試程序:
1) 利用夾具限位器,使同一導(dǎo)熱膏樣品呈現(xiàn)不同厚度;
2) 分別在三種厚度狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試,記錄數(shù)據(jù);
3) 求得總體熱阻(Thermal Resistance, R, 單位℃/W)和熱阻抗(Thermal Impedance, I, 單位℃*cm²/W)
試驗(yàn)裝置示意圖
試驗(yàn)記錄:
1) Th: 熱端面溫度;
2) Tc: 冷端面溫度;
3) P: 接觸壓力,Press load;
4) Q: 熱通量,Heat flux;
5) R: 熱阻,Thermal resistance;
6) I: 熱阻抗, Thermal impedance,總面積下單位熱通量造成的溫差;
7) t: 樣品厚度,Thicknes.
Th | Tc | P | Q | R | I | t |
---|---|---|---|---|---|---|
℃ | ℃ | psi | W | ℃/W | ℃*cm²/W | cm |
80.00 | 72.90 | 40.05 | 58.20 | 0.122 | 0.787 | 0.01 |
80.00 | 70.00 | 40.05 | 53.76 | 0.186 | 1.200 | 0.02 |
80.00 | 68.03 | 40.05 | 50.70 | 0.236 | 1.523 | 0.03 |
B.設(shè)備圖片:
C.測(cè)試結(jié)果記錄
以熱阻抗(I)為Y軸,厚度(t)為X軸作圖。
該導(dǎo)熱膏樣品的導(dǎo)熱系數(shù)(K)為曲線斜率的倒數(shù)即1/36.8,單位(W/cm•℃)
經(jīng)單位換算,得到導(dǎo)熱膏樣品的導(dǎo)熱系數(shù)(K)=2.72 W/m•℃
與Y軸截距(即厚度為0)為導(dǎo)熱膏與冷熱端面間的接觸熱阻抗。
3. 結(jié)論
對(duì)于導(dǎo)熱膏而言基本的性能參數(shù)就是其本身的導(dǎo)熱系數(shù)。但由于用途的差異,導(dǎo)熱膏從低導(dǎo)熱系數(shù)大約0.30左右到高導(dǎo)熱系數(shù)4.0左右均有。但由于測(cè)試參考標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)并無(wú)對(duì)膏體樣品測(cè)試時(shí)厚度等的要求(也就是對(duì)壓力無(wú)明確規(guī)定),導(dǎo)致不同參數(shù)配合下導(dǎo)熱膏的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)有較大差異。給使用方驗(yàn)證來(lái)料帶來(lái)了不少困擾。
本方法采用是不同厚度擬合的方法得到平均的導(dǎo)熱系數(shù),規(guī)定壓力采用40psi。計(jì)算可得導(dǎo)熱膏的導(dǎo)熱系數(shù)(K)=2.72 W/m•℃,該樣品屬于高導(dǎo)熱膏體。
4. 參考標(biāo)準(zhǔn)
ASTM D5470-12 熱傳導(dǎo)電絕緣材料熱傳導(dǎo)性能測(cè)試方法
*****結(jié)束*****
作者簡(jiǎn)介:
MTT(美信檢測(cè))是一家從事材料及零部件品質(zhì)檢驗(yàn)、鑒定、認(rèn)證及失效分析服務(wù)的第三方實(shí)驗(yàn)室,網(wǎng)址:www.czyx888.com,聯(lián)系電話:400-850-4050。
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