美国TA激光法导热系数测试---导热系数、热扩散系数、比热容

激光法导热测试仪：

美国TA进口仪器，型号：FL4010.

仪器外观图：

样品尺寸：圆柱的片状：直径12.7mm±0.1mm，厚度:0.5mm～4mm。

测试标准：ASTM E1461 ASTM E2585，DIN EN821，DIN 30905，ISO 22007-1，ISO 18755

测试项目：导热系数、热扩散系数、比热容

导热系数范围：0.1~2000W/m·K

测试温度：RT to 1000°C

测试类别：金属、合金、塑料、陶瓷、橡胶、多层复合材料、粉末、纤维（需压片）、各向异性材料等特殊样品的导热性能，导热系数最高可以测试2000W/mk。。

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仪器支架照片：

Protected under U.S. Patent No. 6,375,349

仪器测试窗口:

激光闪射法测试原理图：

     Nd:GGG-激光头位于仪器下部位，样品放置在管状炉体中央的样品支架上。不同类型的炉子可达到的最高测试温度不同，最高可达1000℃（石墨炉体）。用InSb检测器测量样品背部的温升，该检测器位于系统的顶部。仪器的垂直结构确保了良好的信噪比与样品形状的灵活性。应用激光闪射法时，样品在炉体中被加热到所需的测试温度。随后，由激光器产生的一束短促激光脉冲对样品的前表面进行加热。热量在样品中扩散，使样品背部的温度上升。用红外探测器测量温度随时间上升的关系。

     此外，激光闪射法还能够用比较法直接测量样品的比热；但推荐使用DSC差示扫描量热仪，该方法的比热测量精确度更高。密度随温度的改变可使用热膨胀系数仪进行测试。

激光法测试实例：

多晶石墨：

聚碳酸酯PC：

     激光法对样品要求：

     激光法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。

     激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: 在炉体控制的一定温度下, 由激光源发射光脉冲均匀照射在样品下表面, 使试样均匀加热, 通过红外检测器连续测量样品上表面相应温升过程，得到温度( 检测器信号) 升高和时间的关系曲线。

     样品内部组成应均匀一致, 上下表面必须平行光滑, 厚度均匀一致。样品与标样的表面结构(光滑程度) 尽量一致, 面积大小也应相同, 并使用同一规格的样品托盘。因为材料的热扩散系数与其厚度的二次方成正比, 厚度值准确与否对热扩散系数计算精度影响很大, 试验时应用螺旋测微仪测量样品中心部位的厚度。样品和标样表面需用石墨进行涂覆, 目的是增加表面对光能的吸收比与红外发射率, 且对透明或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、深层吸收和深层检测现象。样品和标样表面石墨涂层的厚度应适度, 既能保证表面均匀有效地遮覆, 又不能太厚, 否则对高导热材料会降低热扩散系数, 使测量结果产生较大偏差。对于透明的样品( 如玻璃等) , 若石墨涂层不足以有效阻挡激光的透射, 可考虑将样品表面镀金, 但镀金后的样品仍需喷涂石墨, 以提高样品对激光能量的吸收。由于现有石墨喷覆是使用喷罐手动进行, 其中确实存在一定的经验性。

      测试案例：铸铝热导率测试、热扩散系数测试、比热容测试