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怎样准确地测定物质及材料的导热系数?

发布时间:2023/6/13 11:23:24浏览:977次

  材料的导热性是描述其传递和释放能量的重要属性,对于许多领域都具有意义。比如在电子工业中,高效率散热可以提高元器件寿命和节省能源;在建筑领域中,了解墙体、窗户等建筑材料的导热性能可以更好地设计出温度宜人、节约用能的房屋。

  那么怎样准确地测定物质及材料的导热系数呢?这里我们介绍两种常见方法:导热系数测试仪和瞬态探针法。

  首先来看一下导热系数测试仪。该设备主要由一个加压容器、加温系统以及计算机数据处理软件组成。通过将待测样品装入容器内,在一定时间段(通常为1小时)内升温到规定温度并保持稳定后,通过记录上下表面之间产生的温度差值,并根据已知参数进行运算得出该物质或者材料相应区间内平均线性精密度。

  虽然此方法可靠且标准化程度高,但是其基于恒定温差的方式进行测试只能适用于较厚材料。对于细小或薄的样品则不太精准。

  另外一种方法即瞬态探针法,与前者相比,该技术不仅在稳态下进行测量,更重要的是可以快速、高分辨率地得到各种形状和集合物体的导热系数信息。

  TPS原理基于一个非常小型而灵敏响应器件——“探针”,它由尺寸微小且响应迅速的传感器组成。通过将待测样品放置在传感器上方,并施加电流引起探针温度变化后,会根据时间-温度曲线来计算出导热系数值。

  此方法具有操作简便、快速反馈等特点,同时确定测试结果并可对全面个性化需求提供帮助。所以,在现代科学中更为广泛运用:片段颗粒表面积测定及优选碳载催化剂;低密度多孔木质纤维板材制造工艺分析;液体氧池内气泡数量及大小监测;以及纳米医学材料热传导特性等。

  无论是使用导热系数测试仪还是采用瞬态探针法,它们都为我们提供了一种理解和评估物质或材料中重要属性的工具。这些信息帮助科学家和工程师更好地设计出耐久性、高效率且节约能源的产品,从而推动现代社会不断向前发展。

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