导热仪是什么，看这一篇文章就够了。
发表时间：2023-09-03
导热仪定义
导热仪，也叫热导仪，导热系数仪，热常数分析仪，是一种测量样品（固体、液体或粉末）的导热系数随温度的函数关系的仪器。
导热仪工作原理
导热仪的工作原理是基于傅立叶导热定律，即单位时间内通过给定截面的热量与该截面的面积和垂直于该截面方向的温度梯度成正比。在稳态导热条件下，热量从高温传向低温，因此可以使用热传导定律来测量材料的导热系数。
导热仪组成部分
导热仪通常由以下几部分组成：
1. 测量系统：主要包括电流源、电压表、热电偶、热流计和绝缘体。电流源提供电流给样品，电压表测量电流大小并反馈给控制系统。热电偶测量样品不同位置的温差，热流计测量样品中的热流，绝缘体防止热流外漏或失去。测量系统能够实时监测样品的热传导性能，并反馈数据给控制系统。
2. 控制系统：主要由微处理器、AD转换器、计算机和软件系统组成。微处理器控制整个测试过程，AD转换器将测量系统的数据转换为数字信号，计算机和软件系统负责数据分析和处理，最终呈现测试结果。
3. 样品支架：用于放置样品，并与测量系统和控制系统连接。
导热仪的测试过程通常包括将样品放置在支架上，通过电流源向样品提供电流，测量样品不同位置的温度，并通过计算得出样品的导热系数。
导热仪特点
导热仪的特点如下：
1. 快速并容易测量各种类型样品的导热系数(热导率)。
2. 可以根据样品和测量温度的种类，选择适当的传感器(探头)。
3. 液晶显示屏幕，可以在测量中直接观测升温曲线。
4. 升温曲线采用时间对数显示，可以确认测量值的线性。
5. 可以自动判断样品适当的加热电流值(使用PD传感器时)。
6. 可以自动判断样品温度稳定后，全自动进行测量。
导热仪的应用范围包括金属、非金属、粉体、液体、薄膜、块状样品等各类导热系数需要被测量的物质。使用的原理是热线法，将一薄片材料加热至高于其热传导系数的温度，并同时测量其表面的热流密度和温度梯度，然后计算出热导率。导热仪还可以用于科研、生产工艺的优化、产品开发
和质量控制等。
导热仪应用领域
导热仪的应用领域非常广泛，包括但不限于以下领域：
1. 材料科学和工程领域：导热仪被广泛应用于评估材料的热传导性能。通过测量材料的热导率、导热系数等参数，可以评估材料的热隔离性能，以及在不同温度和压力条件下的热稳定性。这对于材料选择、设计和应用来说非常重要，例如在研发和优化热隔离材料、保温材料、散热材料等方面。
2. 建筑工程领域：导热仪可用于评估建筑材料、墙体结构和绝缘材料的热传导性能。通过测量材料的导热系数和热阻，可以评估建筑物的保温能力和节能性能。这对于设计节能建筑、改善建筑物热环境以及优化绝缘材料等方面具有重要意义。
3. 电子元器件领域：导热仪可用于评估电子元器件的热传导性能。这对于电子设备的热设计、优化散热系统和提高设备性能等方面具有重要意义。
4. 能源行业：导热仪也可应用于评估太阳能电池板、燃料电池等能源设备的热传导性能。这对于优化能源设备的热管理，提高能源利用效率具有重要意义。
总之，导热仪在各个领域都有其应用价值，对于科研、生产工艺的优化、产品开发和质量控制等方面
都具有重要意义。
导热仪工作方法
导热仪的工作方法可以根据不同的仪器和测试要求而有所不同。其中，稳态法是一种经典的导热系数测定方法，其原理是基于一维稳态热传导模型。在稳态法中，通常将样品放置在两个平板之间，并设置一定的温度梯度。通过测量通过样品的热流密度、两侧温差和样品厚度，可以计算出样品的导热系数。
除了稳态法，还有非稳态法、热线法、激光闪射法等导热系数测定方法。其中，非稳态法是基于非稳态
热传导模型，测量样品在温度上升或下降过程中的响应，从而计算导热系数。热线法则是利用一根细长
的热线在一定的速度下通过样品，并测量热线两端的温度差和样品厚度，从而计算导热系数。激光闪射法
则是利用激光对样品表面进行加热，并测量样品表面温度随时间的变化，从而计算导热系数。
在实际应用中，需要根据测试要求、样品类型和实验条件等因素选择合适的导热系数测定方法。不同的方法具有不同的优缺点和适用范围，需要根据具体情况进行选择。
瞬态法导热仪
瞬态法导热仪采用瞬态平面热源技术（TPS），可以用于各种不同类型、不同形态材料的热传导性能测试。
这种测试方法在研究材料时能够快速准确地测量导热系数，为企业质量监控、材料生产以及实验室研究提供了极大的方便。瞬态平面热源法是研究热传导性能方法中最新型的一种，它使测量技术达到了一个全新的水平。使用这种仪器进行测试时，测试样品不需要准备，操作简便，可以快速准确地得到测试结果。同时，瞬态平面热源法还可以用于多种不同类型材料的热传导性能测试，如塑料、金属、陶瓷、玻璃等。
瞬态法导热仪的主要技术参数包括测试范围、测量温度范围、探头直径、精度、重复性误差等。根据不同的测试需求，可以选择不同的测试探头和测试容器。这种仪器一般采用AC 220V的电源，整机功率小于500W。
现有的瞬态平面热源(TPS)方法可以在一次测量中快速、准确、无损地检测大多数材料的导热系数、热扩散系数和比热容。导热系数和热扩散系数是直接测定的，而比热是通过前两个结果计算得出。
TPS方法的一个关键是它是绝对的方法，不需要重复校准或使用标准样品。它是高度灵活的，只需要一到两件样品来测试，每件仅需要一个适用于Hot Disk双螺旋传感器的平面。利用Hot Disk导热仪，样品可以按原样进行测试，不需要固定的样品几何形状，接触剂或表面修改。
总之，瞬态法导热仪是一种操作简便、测试准确、适用于多种不同类型材料的热传导性能测试的仪器。在质量控制、材料生产、实验室研究等领域都有广泛的应用。
导热仪如何选型
选择合适的导热仪需要考虑多个因素，包括测试范围和精度、样品尺寸和形态、测试模式、仪器品牌和预算等。
以下是一些选型注意事项：
1. 测试范围和精度：根据需求选择适合的测试范围和精度。不同的导热仪有不同的测试范围和精度要求，需要根据所测材料的具体情况来选择。
2. 样品尺寸和形态：考虑到样品形态及尺寸对测试结果可能产生影响，选择适合自己实验样品特点的导热仪。例如，经常需要测量薄膜材料，则需要选择具有相应夹具或配件以便在样品上进行测量。
3. 测试模式：导热仪可以进行稳态和非稳态两种模式下的测试。稳态模式下可以得到更准确可靠的结果，而非稳态模式则更适合快速测试大批次样品。根据实际需求选择合适的测试模式。
4. 仪器品牌和售后服务：选择有良好品牌形象和售后服务的导热仪厂家或销售商，确保在使用过程中出现问题时能够及时得到解决。
5. 采购预算：根据采购预算，选择适合的仪器品牌和类型。
综上所述，选择合适的导热仪需要考虑多方面因素，建议根据实际需求和预算进行综合评估，以确保选择的仪器满足实验要求并具有可靠性。
导热仪如何使用
导热仪的使用方法如下：
1. 将探头置于样品之间，两块同一样品覆盖探头。
2. 设置主机参数，进行设定测量样品热传导率的加热器之适合电流值。
3. 将仪器通过USB链接线与电脑进行链接。
4. 通过导热仪测量软件进行测试。
具体操作过程可能因不同型号的导热仪而有所不同，建议参考导热仪的使用说明书进行操作。
导热系数单位：瓦每米开尔文，W/(m·K)
常见材料导热系数（导热率）
不同材料的导热系数有显著的差异。例如，金属的导热系数就比非金属的高。一些常见材料的导热系数如下：
* 银的导热系数为**429 W/m·K**
* 铜的导热系数为**398 W/m·K**
* 金的导热系数为**317 W/m·K**
* 铝的导热系数为**205 W/m·K**
* 铂的导热系数为**72 W/m·K**
* 钢铁的导热系数为**80 W/m·K**
* 钻石的导热系数为**2000 W/m·K**
* 耐高温陶瓷材料的导热系数为**15 W/m·K**
* 石棉的导热系数为**0.07 W/m·K**
* 矿渣棉的导热系数为**0.05 W/m·K**
值得注意的是，这些数值都是基于特定温度和物质纯度的。对于不同温度和纯度的材料，其导热系数可能会有所不同。此外，对于复合材料，其导热系数通常会介于构成它的各个材料的导热系数之间。
导热仪常见故障
导热仪在使用过程中可能会遇到一些常见故障，以下列出了一些常见的故障及原因：
1. 接线不良：请检查所有接线是否牢固，尤其是连接热电偶和电源的接线。
2. 热电偶损坏：请更换热电偶，并确保其与其他部件的接触良好。
3. 电源问题：请检查电源并确保它提供正确的电压和电流。如果需要更换电源，请按照制造商的建议进行操作。
4. 软件故障：尝试重新安装软件或联系制造商获取支持。
5. 测量环境问题：请确保测量环境稳定，并且没有干扰源，例如电磁场或振动等。
6. 仪器老化：如果仪器老化，请考虑更新或更换仪器。
7. 在维护高温热导仪时，请务必遵循制造商的建议和说明书，并遵守正确的操作程序。
以上是导热仪常见的故障及可能的原因，了解这些故障及原因有助于更好地使用和维护导热仪。
导热仪日常保养注意事项
导热仪的日常保养对于其正常运行和使用寿命非常重要。以下是一些日常保养注意事项：
1. 清洁：使用完毕后，应及时清洁导热仪的表面和测量池等部件。
3. 避免潮湿环境：导热仪应避免在潮湿的环境中保存和使用，潮湿可能会导致仪器内部部件腐蚀或损坏。
4. 避风放置：在测量过程中，导热仪应放在避风的地方，以避免室温波动过大影响测量结果的准确性。
5. 不得自行拆卸改装：使用者不得自行拆卸或改装导热仪，如需维修，应由专业人员进行。
6. 定期加热：长时间不使用导热仪时，应每周加热1小时，以保持仪器性能和防止部件老化。
7. 记录使用情况：应记录导热仪的使用情况，例如测量次数、维修记录等，以便及时发现并处理问题。
以上是导热仪日常保养的一些注意事项，遵循这些注意事项有助于确保导热仪的正常运行和使用寿命。
