金属

测量金属材料的热导率

金属被广泛应用于各种行业，从核能和汽车行业到电子和航空领域。金属往往具有高导热性，因其能够快速散热而受到青睐。对于许多希望在保持有效散热以避免过热的同时维持结构稳定性的行业来说，这一点至关重要。

由于材料的热导率是一项关键性能指标，因此非常需要一种有效的方法来验证材料的性能。理想情况下，随着对来料质量的关注度日益提高，研究人员正在寻找一种快速、简便且准确的方法来验证材料的热导率。

图1. Trident热导率仪，配备 MTPS 传感器

图2. 使用 MTPS 测试铜

案例亮点一

薄金属片的热导率（平板实用参数）

当由于样本厚度限制而导致“半无限”样本大小的近似值不再有效时，建议使用 Trident 的 TPS Slab 实用程序。这实际上意味着当样品的导热系数和厚度使得热脉冲的穿透深度将超过样品本身的边界条件时。样品必须被归类为各向同性，实用程序才能按预期发挥作用。

通过使用该实用程序，可以测试薄样品板、片材或板，尽管不符合 TPS 方法对半无限样品行为的一般要求。样本的大小必须足够大，以便在垂直于传感器表面的平面上不会在测试的时间尺度上观察到热边界效应，但又足够薄，以便在垂直于传感器表面的方向上产生边界效应，而 Slab 实用程序将此效应。外板表面必须充分绝缘以防止热损失，或者，可以在真空中进行测量。与批量模式一样，使用两个相同的样品。

图3. 使用 FLEX 测试铝制平板

图4. 板坯导热系数测试

表1. 板坯导热系数测试

在上面的示例中，在测试黄铜板样品时，结果大约落在预期导热系数标称值的 3.5% 以内，并且完全在 ISO 22007-2 中概述的公差范围内。

[1] 标称值通过独立方法实验测定。

[2] ISO 22007 标准规定，使用平板实用程序时，热导率（k）的准确度可达 7%，热扩散率（α）的准确度可达 11%。

案例亮点二

用于高导电性金属的 MTPS 扩展量程

寻求金属热导率数值的研究人员往往倾向于参考书本数据。尽管这些数据准确，但它们无法确定含有不同数量其他材料的新型先进复合金属的热导率。

铜（Cu）是导热性最强的金属之一。铜的高导热效率使其成为比一些价格较低的材料更好的选择。最近，热导率仪（TCi）的测量范围得到了扩展，能够测量诸如铜（约 400 W/mK）等高导热性金属。以下是近期对三个纯铜样品的测试结果。

图5. 铜的热导率