導熱系數測試

導熱系數是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側表面的溫差為1度（K，°C）,在1秒內，通過1平方米面積傳遞的熱量，用λ表示，單位為瓦/（米·度），w/（m·k）（W/m·K,此處的K可用℃代替）。

導熱系數與材料的組成結構、密度、含水率、溫度等因素有關。非晶體結構、密度較低的材料，導熱系數較小。材料的含水率、溫度較低時，導熱系數較小。 　通常把導熱系數較低的材料稱為保溫材料(我國國家標準規(guī)定，凡平均溫度不高于350℃時導熱系數不大于0.12W/(m·K)的材料稱為保溫材料），而把導熱系數在0.05瓦/米攝氏度以下的材料稱為高效保溫材料。2100433B

材料的導熱系數是反映材料導熱性能的物理量，導熱機理在很大程度上取決于它的微觀結構，熱量的傳遞依靠原子、分子圍繞平衡位置的振動以及自由電子的遷移。導熱系數不僅與構成材料的物質種類密切相關，而且與它的微觀結構、溫度、?壓力及雜質含量相聯系。?測量導熱系數的方法比較多，但可以歸并為兩類基本方法：一類是穩(wěn)態(tài)法，另一類是動態(tài)法。用穩(wěn)態(tài)法時，先用熱源對測試樣品進行加熱，并在樣品內部形成穩(wěn)定的溫度分布，然后進行測量。而在動態(tài)法中，待測樣品中的溫度分布是隨時間變化的，例如按周期性變化等。

測試材料的導熱系數范圍廣：0.005~0.5W·m/K。 可以測試材料在不同使用溫度下的導熱系數：-20~60oC。

通常，物質的導熱系數可以通過理論和實驗兩種方式來獲得。

理論上，從物質微觀結構出發(fā)，以量子力學和統(tǒng)計力學為基礎，通過研究物質的導熱機理，建立導熱的物理模型，經過復雜的數學分析和計算可以獲得導熱系數。但由于理論的適用性受到限制，而且隨著新材料的快速增多，人們迄今仍尚未找到足夠精確且適用于范圍廣泛的理論方程，因此對于導熱系數實驗測試方法和技術的探索，仍是物質導熱系數數據的主要來源。

導熱系數的測試分為動態(tài)法和穩(wěn)態(tài)法，穩(wěn)態(tài)法又分為熱流計法和防護熱板法?？紤]到儀器精度以及控溫范圍，參照GB/T10294-2008標準，采用防護熱板法進行測試。

實驗儀器如圖1所示，包括主體、冷熱源控制系統(tǒng)和智能測量儀3部分。

主體由熱板、冷板和試件夾緊系統(tǒng)組成。熱板包括主加熱板、護加熱板以及背護加熱板3個主要部分。主加熱板和護加熱板由電阻加熱器及智能測量儀控溫，背護加熱板由精密恒溫水槽控溫，使3塊加熱板的溫度保持一致。冷板由鋁板、半導體制冷體和冷卻水套組成，可精確控制冷板溫度在設定值。智能測量儀用于整個測試系統(tǒng)的溫度測量及控制，以實現全自動的測試。

每種材料各制備3~6個尺寸為30cm×30cm×3~5cm的試件，在不同溫度和含濕量下對導熱系數進行12~35次測試。測試前先將試件培養(yǎng)至不同的含濕量，然后將試件的各面用4層塑料薄膜包裹起來。薄膜的水蒸氣滲透阻Sd > 1.5m，可視為不透氣。其厚度和熱阻分別為0.0225mm和0.000537m²K/W，均可以忽略。