防護式熱流儀(GHFM-01)遵循ASTM E1530-19標準,用於在-20°C~310°C的溫度下對固體(如:金屬、聚合物、復合材料及膏體)的熱阻和熱導率進行測試。Thermtest特有的測試堆棧,用先進的電機控制取代了傳統的氣動運動,實現自動控制樣品厚度之測試、加壓或壓強。
先進的GHFM-01主要針對固體(如:金屬、聚合物、複合材料及膏體)的熱阻率與熱導率進行測量。具體來說,它是通過測量熱阻來計算熱導率,是測試非均質材料真實熱導率的最準確方法。熱阻的穩態測量代表了樣品在穿透厚度尺寸範圍內的穩定傳熱性能。
根據該方法,樣品穿透厚度處於穩定的溫度梯度狀態,樣品的熱導率則可通過測量樣品兩端的溫差及額外的溫度獲得。
該測試堆棧由加熱體(集成溫度感測器的上測試板)和散熱體(集成溫度感測器的下測試板)兩部分組成。另一組溫度感測器被安放在樣品頂部和底部表面附近位置。
一旦樣品兩端的溫度達到了穩態,就可以應用傅里葉傳導方程了。由測得的溫度可以得到RS (m²•K/W),等於樣品的厚度d (m)與其導熱系數λ (W/m•K)的比值:
上述方程為線性形式,是儀器的工作方程式。常數 F (m²•K/W)和 Rint (m²•K/W),可通過儀器校准獲得。為此,我們採用了已知熱導率和熱阻的校准樣品,並提供熱阻和熱導率的校准結果。
按照國際標準,GHFM-01 專為均質和非均質材料測試而設計。
材料 | 金屬、聚合物、復合材料及糊劑 |
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感測器類型 | 熱電偶(x6) |
方向 | 穿透厚度 |
熱導率範圍 (W/m·K)* | 0.1~100 W/m•K |
樣品直徑 (mm) | 50 to 50.8 |
樣品厚度 (mm) | 高達 25 | 使用選購軟體可薄至 0.1 mm |
測試時間 (分鐘) | 40 to 60 |
準確度 (熱導率) | 3% |
重複性 (熱傳導率) | 1 to 2% |
溫度範圍 (°C)** | -20 to 310 |
壓力 (kPa | psi) | 自動最高至 379 KPa (55 psi) |
標準 | ASTM E1560-19 |
*超過 60 W/m-K,材料厚度至少應為 12.5 mm
** 每套系統均隨附冷凍循環器
無需任何工具即可更換下通量模塊,該模塊是校准後熱流感測器的一部分。它配有多個用於監測溫度的熱電偶,以確認整個樣品的溫度梯度是否處於穩態條件。
通過測量熱阻來確定材料的熱導率需要精確的樣品厚度。GHFM-01採用專有萬向設計,它的優點是可以自動測定樣品厚度(適用於剛性材料),或者使用用戶定義的樣品厚度、所施壓力或壓強(適用於可壓縮材料)。樣品厚度均採用數字光學編碼器技術進行測量,可確保最精確(±0.025 mm)的樣品厚度測量結果。
通過配有熱電偶的熱交換器對優化選擇的加熱體進行冷卻而達成。這些熱電偶解析度為0.01°C,被安置在測試堆棧的上、下兩端,用於精確控制測試板的溫度。樣品厚度方向的側向熱損失通過使用保護爐被降至最低。上、下測試板及保護爐的溫度可以通過方便好用的GHFM-01軟件控制進行完成控制。
對於剛性材料,GHFM-01的測試板會自動夾緊以實現與樣品的最佳接觸。當測試可壓縮材料時,可以在軟件中設置所需的高度、壓力或壓強(最高可達80kg,379 kPa – 55psi),一旦達到所需的樣品高度或壓力,測試板將自動停止。
GHFM-01樣品的直徑應為50~50.8 mm。頂面和底面應保持平整且平行。需在樣品頂面和底面薄薄抹上一層接觸膏。
大致時間:1分鐘。
然後可以將樣本加載到測試堆棧中。對於剛性材料,上層堆棧將接近系統默認壓力。對於軟性材料,用戶可以定義一個特定的壓力或所需的厚度。壓力和厚度測試參數可以在測試計劃內進行控制。
大致時間:1分鐘。
使用GHFM-01軟件,用戶可以設定無限溫度步驟(最高支持溫度達300°C)。內部紅色背光表示測試正在進行。
大致時間:40~60分鐘。
上、下測試板的溫度由GHFM-01軟件進行監測,以保證溫度穩定性。測得的熱阻和計算得出的熱導率結果以表格的形式顯示,並可導出至Excel。內部藍色背光表示測試完成,測試堆棧可以安全觸摸。
大致時間:1分鐘。