瞬变平面热源法TPS技术.ppt

1 K analysABShanghai AUniqueInstrumentforMeasuringThermalProperties 2 石英晶体微天平 导热系数仪 K AnalysAB 为了更好地拓展中国市场 由四家公司共同注资的瑞典凯戈纳斯有限公司于2006年10月在上海设立了代表处 反应过程分析仪 ChemiSens 绝热量热仪 微反应量热仪 3 HotDiskAB 成立 1995总部 Uppsala Sweden分支机构 Scandinavia UK France Germany US Canada Japan Taiwan用户 Morethan250worldwide morethan20inChina 4 瞬变平面热源法 TPS 技术 5 EvolutionofHotWireMethod 热线法1960s 热带法1970s HotDisk1980sTPS技术 6 TPS技术原理 HotDisk的测量原理基于由SilasGustafsson博士发明的瞬变平面热源法 TransientPlaneSourceMethod TPS 数秒钟完成导热系数 ThermalConductivity 热扩散率 ThermalDiffusivity 和热容 HeatCapacity 的测试 7 数学模型 8 Time Temp 对函数的拟合得到热扩散系数 斜率得到导热系数 9 样品 输出功率 测试时间 探头尺寸 热扩散系数 测试时间和探头半径平方的比值被称为特征时间 xtrxr 样品 探头 0 3 1 0 通过调整测试时间和探头半径等参数来适应基本的数学假设 10 瞬变平面热源法的基础 一个全新的数学模型 一个特别的电子数据采集系统 11 TPS技术的优点 直接测量热传播 可以节约大量的时间不会和静态法一样受到接触热阻的影响无须特别的样品制备 只需相对平整的样品表面可用于固体 粉末 涂层 薄膜 液体 各向异性材料等的测定 12 TPS技术的延伸 13 薄膜法 材料 纸 织物 布 高聚物薄膜等绝缘材料厚度 10 m 500 m导热系数 0 01W mK 10W mK Backgroundmaterial goodconductor SampleSensorSampleBackgroundmaterial 14 平板法 InsulatorSampleSensorSampleInsulator 材料 陶瓷 金属 硅片等导热材料导热系数 10W mK厚度 0 2mm 20mm 15 各向异性法 径向ConductvityDiffusivity 轴向ConductivityDiffusivity 样品的比热Cp必须是已知的 16 单面法 当样品只有一片或无法切割时 可用于原位测试 17 液体测试 为避免形成对流 探头垂直放置 低输出功率 短测试时间 用于测试流体 水和甲醇等低粘度液体亦可测得 油浴 水浴 在不同温度进行测试 18 WhyHotDisk Specification 通过改变输入功率 探头尺寸和测试时间 导热系数 0 005 800W mK温度范围 10K 1000K材料类型 金属 合金 陶瓷 硅片 聚合物 粘结剂 纸 织物 印刷电路板 推进剂 样品类型 固体 粉末 薄膜 液体 各向异性材料等精度 3 19 样品类型 固体 粉末 薄膜 涂层 液体 各向异性材料等 20 应用示例 航空航天 21 应用示例 蜂窝材料 材料总体特性ThermalConductivty W mK13 4Diffusivity mm2 s14 3CpMJ m3K0 93 材料各向异性特性AxialThermalconductivityW mK27 5AxialDiffusivitymm2 s44 8RadialThermalconductivityW mK7 39RadialDiffusivitymm2 s12 3 22 应用示例 电子材料 23 应用示例 液体样品 24 WhyHotDisk BestChoiceofCustomers 美国国家标准和技术学院 NIST 英国国家物理实验室 NPL 美国橡树岭国家实验室 OakRidge 法国国家物理实验室日本国家高等工业技术科学院美国Intel公司德国Bayer BASF公司美国DowCorning公司 25 国内主要客户 清华大学四川大学西安交通大学上海交通大学中国科技大学同济大学西北工业大学华南理工大学东莞优邦华为技术中科院大连化物所中科院广州能源所陕西华兴航空机轮刹车系统有限责任公司山东建筑工程学院福建华清电子