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導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱系數(shù)如何測量及導(dǎo)熱測量方法匯總

目錄:媒體報道星級:3星級人氣:-發(fā)表時間:2017-03-09 16:32:00
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 導(dǎo)熱硅脂主要用于電子元器件的散熱,如cpu、可控硅、大功率晶體管等;在散熱器和元件之間涂上導(dǎo)熱硅脂,可大幅度降低接觸熱阻,顯著改善散熱效果,這對于集成化程度越來越高的電子產(chǎn)品的工作穩(wěn)定性和延長壽命具有重要的意義。

此外,導(dǎo)熱硅脂具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性和良好的電氣絕緣性能,可在-50~+200c范圍內(nèi)使用且不會固化,而且具有化學(xué)性能穩(wěn)定,無味、無毒,對基材無任何腐蝕性,使用安全方便等特點。

通常,為了提高導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱性能,可以添加金屬粉或氮化硅、氮化鋁、氧化鋁等陶瓷粉體的無機填料。

利用熱線法導(dǎo)熱系數(shù)儀,測量了幾種含不同添加劑成分的導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù),與基體相比,添加了添加劑的導(dǎo)熱硅脂,其導(dǎo)熱性能均明顯增加。

 導(dǎo)熱硅脂

表1.導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)實驗數(shù)據(jù)

 

導(dǎo)熱系數(shù)的測量方法     

導(dǎo)熱系數(shù)測試方法可分為

1、穩(wěn)態(tài)法

2、瞬態(tài)法(又稱為非穩(wěn)態(tài)法)

 

穩(wěn)態(tài)法包括:平板法、護板法、熱流計法、熱箱法等

瞬態(tài)法包括:熱線法、探針法、熱盤法、熱帶法、激光法等

 

各種導(dǎo)熱系數(shù)測試方法,有其自身的適用范圍。由于物質(zhì)具有固、液、氣三種狀態(tài),不同狀態(tài)時,其導(dǎo)熱系數(shù)會差異很大;而不同狀態(tài)時導(dǎo)熱系數(shù)的測量也會有很大的不同;相比于固體、液體和氣體的導(dǎo)熱系數(shù)測量更加困難,因為流體狀態(tài)物質(zhì)內(nèi)更容易發(fā)生自然對流,溫度場會很快發(fā)生變化,需要采集的速度相當(dāng)快(如1秒),以避開自然對流的影響,所以對于儀器的要求會更高。

 

穩(wěn)態(tài)法測量法

穩(wěn)態(tài)法是指當(dāng)待測試樣上溫度分布達到穩(wěn)定后,即試樣內(nèi)溫度分布是不隨時間變化的穩(wěn)定的溫度場時,通過測定流過試樣的熱量和溫度梯度等參數(shù)來計算材料的導(dǎo)熱系數(shù)的方法。它是利用穩(wěn)定傳熱過程中,傳熱速率等于散熱速率的平衡條件來測量導(dǎo)熱系數(shù)。其具有原理清晰、模型簡單、可準確直接地獲得熱導(dǎo)率絕對值等優(yōu)點,并適于較寬溫區(qū)的測量;缺點是實驗條件苛刻、測量時間較長;穩(wěn)態(tài)法中,為了獲得準確的熱流,需要嚴格保證測試系統(tǒng)的絕熱條件,附設(shè)補償加熱器并增加保溫措施,以減小漏熱損失;為了獲得準確的溫度,需要布置多根熱電偶;為了保證一維導(dǎo)熱,通常對樣品的尺寸要求較大,而且為了保證整個受熱面溫度場的均勻一致,對樣品表面的平整度要求較高。

導(dǎo)熱硅脂測量方法

 穩(wěn)態(tài)法主要用于測量固體材料的導(dǎo)熱系數(shù),而要把它用于研究濕材料會遇到很大困難,因為試樣會由于長時間保證一定的溫度場而引起含濕量的變化,這將導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)的測量結(jié)果不正確。

 

瞬態(tài)法測量法

2005 年,由英國國家物理實驗室(National Physical Laboratory)發(fā)起,聯(lián)合歐洲多個國家物性研究實驗室,聯(lián)合制定了關(guān)于瞬態(tài)法測量導(dǎo)熱系數(shù)的標(biāo)準-Standard forContact Transient Methods of Measurement of Thermophysical Properties。

瞬態(tài)法是指實驗測量過程中試樣溫度隨時間變化,通過測量試樣內(nèi)某些點溫度變化的情況以及其他一些需要的參數(shù),從而確定試樣導(dǎo)熱系數(shù)的方法,其分析的出發(fā)點是非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程。瞬態(tài)法可分為周期熱流法和瞬態(tài)熱流法,而瞬態(tài)熱流法中的瞬態(tài)熱線法、熱盤法、熱帶法、探針法和準穩(wěn)態(tài)法屬于直接測量,閃光法、運動熱源法和比較法等方法屬于間接測量,其直接獲得的是試樣的熱擴散率,通過已知的比熱,密度間接求解導(dǎo)熱系數(shù)的方法,由于這類方法需要用到材料的比熱和密度值,因而導(dǎo)熱系數(shù)的測量準確度受到這兩個物理量準確度的限制。瞬態(tài)熱線法是目前應(yīng)用范圍最廣的導(dǎo)熱系數(shù)測量方法,可以測量氣體、液體、固體等物質(zhì),測量準確度高。探針法實質(zhì)上是一種更為實用的線熱源法,主要用于測量食品、生物組織、土壤和其他松散材料的導(dǎo)熱系數(shù)。由于測試速度快,試件制作要求低,使用儀器簡單,特別適合現(xiàn)場測量。

 導(dǎo)熱測量方法

瞬態(tài)法的最大的優(yōu)勢在于速度快、可以獲得跟傳統(tǒng)法相當(dāng)或者更好的測試精度,而且對試樣的要求低(通常需要很少量的樣品);但從理論上看,瞬態(tài)法的導(dǎo)熱微分方程比較復(fù)雜,邊界條件難以準確確定,而且獲得準確的溫度隨時間的變化關(guān)系也比較困難。但是近幾十年來,隨著測量技術(shù)的進步,瞬態(tài)法由于測量時間短、精確性高和對環(huán)境要求低等優(yōu)點而得到了大力的發(fā)展。

 

 
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