一、設備簡介

激光導熱儀

設備型號：LFA467

原產地/制造商：德國/NETZSCH

激光導熱儀具備非接觸式測量樣品表面的熱擴散系數，計算材料的熱導率。可在惰性、氧化氣氛條件下測量固體、液體、粉末、薄膜等樣品，測量速度快、精度高，導熱系數測量覆蓋范圍廣。

二、工作原理

激光閃射法是一種用于測量材料導熱性能的常用方法，屬于導熱測試“瞬態法”的一種。測量基本原理如圖a所示：

圖a

圖中在一定的設定溫度T(恒溫條件)下，由激光源(或閃光氙燈)在瞬間發射一束光脈沖，均勻照射在樣品下表面，使其表層吸收光能后溫度瞬時升高，并作為熱端將能量以一維熱傳導方式向冷端(上表面)傳播。使用紅外檢測器連續測量上表面中心部位的相應溫升過程，得到類似于圖b的溫度(檢測器信號)升高對時間的關系曲線：

圖b

通過下列方程即可得到樣品在溫度T下的熱擴散系數α：

α=0.1388*d2/t50

d：樣品的厚度。

t50：半升溫時間，又稱t1/2，圖示為在接收光脈沖照射后樣品上表面溫度(檢測器信號)升高到最大值的一半所需的時間。

再根據以下換算關系獲得在溫度T下的導熱系數λ：

λ(T)=α(T)*Cp(T)*ρ(T)

三、儀器參數及設備優勢

儀器參數

溫度范圍：-100～500℃;

熱擴散系數測量范圍：0.01～2000mm2/s;

導熱系數測量范圍：0.1～4000W/(m?K);

設備優勢

具備超高靈敏度檢測器：

MCT(-100℃-500℃);

超高采樣頻率，測量速度快，精度高：2HZ,即數據點間的最短間隔為0.5us;

脈沖寬度范圍廣：

1-1500us，最小可至1us;

樣品適應面廣：

不僅能測量普通固體樣品，還可選用合適的支架測量液體、粉末、薄膜、基質上的涂層、多層復合材料、各向異性材料等特殊樣品的熱擴散系數并進而計算導熱系數;

樣品尺寸小;

導熱系數測量范圍廣：

(從較低導熱系數的聚合物，到超高導熱的金剛石)的寬廣的導熱系數測量范圍;

四、應用

隨著新材料的蓬勃發展，人們對材料的導熱性能的研究也越來越深入。激光閃射法導熱儀憑借著測量速度快、精度高，導熱系數測量覆蓋范圍廣等優勢廣泛應用于材料、汽車、航天、電子、化工、能源等多項領域。

應用實例--碳化硅材料氧化前后導熱性能對比

樣品支架：φ12.7

數據分析模型：滲射+脈沖修正(材料表面粗糙)

氧化前：

檢測器信號曲線圖

測試結果信息圖

氧化后：

檢測器信號曲線圖

測試結果信息圖

結論：通過閃射法導熱儀測定結果顯示主成分為SiC的復合材料發生氧化，使得材料內部變得疏松，開孔率增大，導熱系數急劇下降，為后續材料的研發改進，工藝優化與質量監控提供了寶貴的信息。

五、樣品要求

1、樣品厚度方向上的兩個平面盡量平行且光滑。

對樣品厚度的建議值如下：

高導熱材料，熱擴散系數>50mm2/s(如金屬單質、石墨、部分高導熱陶瓷等)：建議厚度2～5mm。

中等導熱材料，熱擴散系數在5～50mm2/s之間(如陶瓷、合金等)：建議厚度1～3mm。

低導熱系數，熱擴散系數<5mm2/s(如塑料、橡膠、玻璃、陶瓷等)：建議厚度0.5～2mm。

以上各范圍只是個大致值，掌握其總體原則(高導熱樣品制的厚一些，低導熱樣品制得薄一些)即可，不必恪守其具體范圍值。

2、樣品橫截面的大小形狀須按照儀器配套樣品托盤的尺寸規格而定。目前設備配套托盤的樣品位規格有φ12.7mm，φ10mm，方形10×10mm2，方8×8mm2，在尺寸精度方面允許有一定的誤差，但以能穩定地放入托盤的凹槽、不致漏光為準。

3、薄膜樣品可制成φ25.4mm。

如何檢測：

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