导热系数测试设备与方法介绍
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关系：与热传导系数成倒数关系
接触热阻：热量流过两个相接触的固体的 交界面时，界面本身对热流呈 现出明显的热阻
原因：界面缝隙气体热传导和热辐射传递热量
2009.5
强化传热
Q=K S △t 提高K值、增大传热面积、增大温度差异 热界面材料方面：提高热传导K值、降低接
触热阻
2009.5
怎样降低接触热阻
仪器 比较项 量测K值范围 量测温度范围 准确度 量测时间 样品厚度 样品尺寸 样品形状及要求
非破坏性测试
液体样品 薄膜样品 透明样品
量测项目
2009.5
各种热传导系数仪比较
瞬变平面热源法（Hot Disk）
0.005~500 W/mK
-200~700°C 2%
1-2min -
≥Φ3mm 形状不拘 单面光滑
2009.5
瞬态平面热源法采用加热元件与温度传感器合一的仪器设 计，实现了测试自动化，操作简单，测试时间短，精度高， 而且有很好的重复性。该方法的另一个特点是 可测试材料的导热系数的范围广，试样制备简单。 HotDisk 导热仪测试材料的导热系数能够克服接触热阻的 干扰，并且测试时间短，测试过程简单，测试结果准确。
2009.5
常用的导热测试设备与方法
激光闪射法 （广州赛宝、华工材料学院）
测量原理：作为加热源的氙灯发射一束脉冲，打在样 品下表面，由红外探测器测量样品上表面的相应温升，并 由软件计算出样品的热扩散系数，同时通过比较样品的实 际温升与已知比热的参比样的温升求得样品比热，通过测 量密度计算出导热系数。
2009.5
NETZSCH 公司 LFA 447 Nanoflash® 闪光导热仪 测试参考标准：ASTM E1461
2009.5
激光闪射法使用氙灯作为加热源加热样品表面，使用红外 检测器，进行非接触式的样品表面温升信号测试，读取样 品温升，减少了潜在的表面热阻，可以精确测量薄的样品 如基质上的涂层、薄膜材料或多层样品。自动进样系统允 许仪器在一次测试过程中测量多个样品，所测量的热扩散 系数范围十分宽广，覆盖从聚合物到金刚石各类材料领域。 但导热系数是通过比热、密度、热扩散系数计算出，导热
原因：分子热运动、分子动量传递或自由 电子无规则运动引起
2009.5
热传递与导热系数
传热动力：温度差异 传热系数：热传导系数（ 导热系数 W / m·K ）对流传热系数、辐射传热系数
导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1 度（K，°C ）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ或K表示， 单位为瓦/米·度，w/m·k（W/m·K,此处的K可用℃代替）
非破坏性
Yes Yes Yes
热传导系数 热扩散系数 比热
破坏性，且需裁切样品至固定形状 破坏性，且需裁切样品至固定形状
Yes 样品过薄者无法量测
No
No 样品过薄者无法量测
Yes
热扩散系数（经计算亦 可提供热传导系数）
热传导系数
2009.5
热流法、热板法、保护热流法、保护热板法、圆管法等 原理：稳态的导热微分方程，能直接测得物质的导热系数 适用于在中等温度下测量中低导热系数材料
非稳态法（动态法）
热线法、热带法、常功率热源法、激光闪光法及瞬变平面 热源法等
原理：不稳定导热微分方程，常常只能直接测得导温系数， 间接算得导热系数 适用于测量高导热系数材料或在高温条件下测量
热界面传热与导热ຫໍສະໝຸດ Baidu系数测试简述
SCUT ROSS QQ275591328
2009.5
提纲
热界面传热简单介绍 导热系数测试简介
2009.5
热界面材料（TIM）简单介绍
散热器
热接触 界面
TIM材 料
热源
2009.5
热量传递
三种方式：热传导、热对流、热辐射
热传导：热从物体内温度较高部分传递到 温度较低部分或与它接触的温度较低的物 体的一个过程
具有单位温度差、单位厚度、单位面积、 单位时间内的导热量
2009.5
傅里叶定律
其中q为热流密度 ，单位为W/m2， λ为导热系数，△ｔ为温差，单位 为ｋ，δ为厚度，单位ｍ，负号体现传热方向
λ的单位为Ｗ/ｍｋ
2009.5
导热系数与热阻
导热热阻：热量在物体内部以热传导的方 式传递时阻止热量传递的参量
2009.5
热流法
DRL-II型导热测试仪（参考测试标准ASTM D5470）
2009.5
热流法是通过热源在样品内部形成一个稳定的温度分布后， 用热电偶测出其温度，进而求出物质导热系数的方法。虽 然试样可在真空状态下试验，确保测试环境及精度 。但 热电偶与样品间的接触电阻大，影响测试精度。
2009.5
热接触 界面
散热器
TIM材 料
热源
2009.5
TIM材料
导热硅胶片 导热硅脂 导热相变化材料 导热灌封胶 其他
2009.5
导热相变化材料
填隙、蓄热等（相变特性） 应用瞬时大热流密度的热源上散热等
导热灌封胶
粘接、密封等 应用于电子元器件的粘接，密封，灌封和涂覆保护等
2009.5
导热系数测试
稳态法
系数的测量准确度受到这两个物理量准确度的限制。
瞬变平面热源法（华工化工学院、上海交大）
Hot Disk 热常数分析仪 （ISO国际标准）
2009.5
样品
探头
样品
硅脂
探头
探头，系由导电金属镍经刻蚀处理后形成的连续双螺旋结构的薄片，测试过程中， 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， 材料的热传导系数可以被计算出来。探针既是热源又是温度传感器 。
激光闪射法 （LFA 447 ）
0.1~ 2000 W/mK
RT~300°C 2%
1-2min 0.1- 6 mm Φ10-25.4 mm
圆盘状固定大小 双面光滑
热流法 （DRL-II）
0.01～50 W/mK
RT~99°C 3%
15-30min 0.02-20mm ≤Φ30mm
圆盘状，固定大小双面光滑
接触热阻：热量流过两个相接触的固体的 交界面时，界面本身对热流呈 现出明显的热阻
原因：界面缝隙气体热传导和热辐射传递热量
2009.5
强化传热
Q=K S △t 提高K值、增大传热面积、增大温度差异 热界面材料方面：提高热传导K值、降低接
触热阻
2009.5
怎样降低接触热阻
仪器 比较项 量测K值范围 量测温度范围 准确度 量测时间 样品厚度 样品尺寸 样品形状及要求
非破坏性测试
液体样品 薄膜样品 透明样品
量测项目
2009.5
各种热传导系数仪比较
瞬变平面热源法（Hot Disk）
0.005~500 W/mK
-200~700°C 2%
1-2min -
≥Φ3mm 形状不拘 单面光滑
2009.5
瞬态平面热源法采用加热元件与温度传感器合一的仪器设 计，实现了测试自动化，操作简单，测试时间短，精度高， 而且有很好的重复性。该方法的另一个特点是 可测试材料的导热系数的范围广，试样制备简单。 HotDisk 导热仪测试材料的导热系数能够克服接触热阻的 干扰，并且测试时间短，测试过程简单，测试结果准确。
2009.5
常用的导热测试设备与方法
激光闪射法 （广州赛宝、华工材料学院）
测量原理：作为加热源的氙灯发射一束脉冲，打在样 品下表面，由红外探测器测量样品上表面的相应温升，并 由软件计算出样品的热扩散系数，同时通过比较样品的实 际温升与已知比热的参比样的温升求得样品比热，通过测 量密度计算出导热系数。
2009.5
NETZSCH 公司 LFA 447 Nanoflash® 闪光导热仪 测试参考标准：ASTM E1461
2009.5
激光闪射法使用氙灯作为加热源加热样品表面，使用红外 检测器，进行非接触式的样品表面温升信号测试，读取样 品温升，减少了潜在的表面热阻，可以精确测量薄的样品 如基质上的涂层、薄膜材料或多层样品。自动进样系统允 许仪器在一次测试过程中测量多个样品，所测量的热扩散 系数范围十分宽广，覆盖从聚合物到金刚石各类材料领域。 但导热系数是通过比热、密度、热扩散系数计算出，导热
原因：分子热运动、分子动量传递或自由 电子无规则运动引起
2009.5
热传递与导热系数
传热动力：温度差异 传热系数：热传导系数（ 导热系数 W / m·K ）对流传热系数、辐射传热系数
导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1 度（K，°C ）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ或K表示， 单位为瓦/米·度，w/m·k（W/m·K,此处的K可用℃代替）
非破坏性
Yes Yes Yes
热传导系数 热扩散系数 比热
破坏性，且需裁切样品至固定形状 破坏性，且需裁切样品至固定形状
Yes 样品过薄者无法量测
No
No 样品过薄者无法量测
Yes
热扩散系数（经计算亦 可提供热传导系数）
热传导系数
2009.5
热流法、热板法、保护热流法、保护热板法、圆管法等 原理：稳态的导热微分方程，能直接测得物质的导热系数 适用于在中等温度下测量中低导热系数材料
非稳态法（动态法）
热线法、热带法、常功率热源法、激光闪光法及瞬变平面 热源法等
原理：不稳定导热微分方程，常常只能直接测得导温系数， 间接算得导热系数 适用于测量高导热系数材料或在高温条件下测量
热界面传热与导热ຫໍສະໝຸດ Baidu系数测试简述
SCUT ROSS QQ275591328
2009.5
提纲
热界面传热简单介绍 导热系数测试简介
2009.5
热界面材料（TIM）简单介绍
散热器
热接触 界面
TIM材 料
热源
2009.5
热量传递
三种方式：热传导、热对流、热辐射
热传导：热从物体内温度较高部分传递到 温度较低部分或与它接触的温度较低的物 体的一个过程
具有单位温度差、单位厚度、单位面积、 单位时间内的导热量
2009.5
傅里叶定律
其中q为热流密度 ，单位为W/m2， λ为导热系数，△ｔ为温差，单位 为ｋ，δ为厚度，单位ｍ，负号体现传热方向
λ的单位为Ｗ/ｍｋ
2009.5
导热系数与热阻
导热热阻：热量在物体内部以热传导的方 式传递时阻止热量传递的参量
2009.5
热流法
DRL-II型导热测试仪（参考测试标准ASTM D5470）
2009.5
热流法是通过热源在样品内部形成一个稳定的温度分布后， 用热电偶测出其温度，进而求出物质导热系数的方法。虽 然试样可在真空状态下试验，确保测试环境及精度 。但 热电偶与样品间的接触电阻大，影响测试精度。
2009.5
热接触 界面
散热器
TIM材 料
热源
2009.5
TIM材料
导热硅胶片 导热硅脂 导热相变化材料 导热灌封胶 其他
2009.5
导热相变化材料
填隙、蓄热等（相变特性） 应用瞬时大热流密度的热源上散热等
导热灌封胶
粘接、密封等 应用于电子元器件的粘接，密封，灌封和涂覆保护等
2009.5
导热系数测试
稳态法
系数的测量准确度受到这两个物理量准确度的限制。
瞬变平面热源法（华工化工学院、上海交大）
Hot Disk 热常数分析仪 （ISO国际标准）
2009.5
样品
探头
样品
硅脂
探头
探头，系由导电金属镍经刻蚀处理后形成的连续双螺旋结构的薄片，测试过程中， 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， 材料的热传导系数可以被计算出来。探针既是热源又是温度传感器 。
激光闪射法 （LFA 447 ）
0.1~ 2000 W/mK
RT~300°C 2%
1-2min 0.1- 6 mm Φ10-25.4 mm
圆盘状固定大小 双面光滑
热流法 （DRL-II）
0.01～50 W/mK
RT~99°C 3%
15-30min 0.02-20mm ≤Φ30mm
圆盘状，固定大小双面光滑