主题：【原创】料热导率的方法

测材料热导率的方法    电话咨询：010-62334851
   
    测量热物性和测量电学性质比较类似。 
              热导率 = 电导率 
              热容/比热 = 电容
              加热流， 有温度差 = 加电流，有电压差
    加AC热流，温度差对热流有相位差，因为有比热 = 加AC电流，电压对电流有相位差，因为有电容
 
    对于一般金属， 在常温下，获得电阻率rou， 可以推算出热导率k。 满足 k*rou/T=const.  T 是温度。  const = 2.45e-8, 称为Lorentz number.这是因为在金属中， 导电和导热主要是有电子在电场和温度场中移动完成的。 
 
    测量电阻率/电导率， 可以加电压，测流过的电流。 测热导率， 可以加热流，测两端的温度差。 但是热物性测量又要比电学测量困难的多， 这是因为可以找到电绝缘体，却没有热绝缘体。 在空气中测导体的电阻率，因为空气不导电， 所以所有电流都从导体中流过=>R=U/I. 但是在空气中测物体的热导率，一部分热从空气中导走， 虽然可以测两端的温度差， 但流过物体的热量却不知道，所以测出的热导率会有误差。在真空中，可能好一点， 但是如果温差大， 又有热辐射导热误差。。。
 
    测量热物性， 有稳态和瞬态方法。
    稳态指加DC热流， 测温差， 获得热导率k。
    瞬态指加热流脉冲， 测温差的decay， 获得 thermal diffusivity =k/pC。
    或者加AC热流，测温度和热流之间的相位差，获得 thermal diffusivity。
 
    热导率和电导率一样， 一般随着物体尺寸的减小而减小， 而且出现各向异性。在文献中查到的一般都是bulk value, 适用于厚度大于5um左右的尺寸。
 
    对厚度很小的thin film, 例如几百纳米厚金属，热导率只有其bulk value的一半。测量它们的热物性参数， 就很困难。 传统方法就不适用。
 
    例如， 偶现在用的方法是用一纳秒激光加热thin film,然后用另一激光测其表面温度的decay, 从decay的shape反推出thin film的热导率。
这里AC指交流， DC指直流  pc是是物体的热容 （heat capacity)： p 是密度， kg/m^3.
c是比热( specific heat), J/kg-K
 
    这里q是热流密度， 单位是W/m^2.
 
    热导率公式: q = k *  DT/DX (Fourier公式）.
 
    k : W/m-K
    DT: temperature difference
    DX: distance.
 
    电导率公式：I/A = (1/rou) * DE/DX  DE/DX = U 
    rou: 电阻率 A: 横截面积
 
    Fourier公式对于物体尺寸相当或小于heat carrier 的mean free path 时不适用。这时候等效的k 也要比bulk value小。

料热导率的仪器