利用瞬態平面熱源法(Transient Plane Source, TPS)測量銅(Copper)的熱導
設備與材料
銅是一種用途極為廣泛且豐富的元素，可用於各種不同的應用。 它是一種高效的熱和電導體，也是一種有延展性的材料。 儘管銅長時間暴露在水和空氣中會氧化或與氧氣發生反應，但它不會像許多其他金屬那樣生鏽。 因此，銅是當今各種工業和技術應用中的重要組成部分。
了解材料的導熱率在許多不同的應用中至關重要。 有不同的方法來測試銅的導熱率。 在此應用中，我們將探索瞬態平面源 (TPS) 方法的不同修改，用於測量不同形狀和尺寸的銅樣品。
使用MP-1 瞬態平面熱源法(TPS)測量了三個不同形狀和尺寸的銅樣品的導熱率(W/m·K)、熱擴散率(mm2/s) 和體積比熱(MJ/m3K ) 。 TPS 方法中有一系列測試模組，這些模組根據其測試理論進行分組。 在此應用中，我們將使用各種測試模組：標準、平板和一維，以適應不同的銅樣品。
銅金屬
銅是一種天然存在的金屬元素。 這種可延展的金屬可以有多種不同的合金和成分。 它是一種軟金屬，這意味著純銅太軟而無法滿足某些應用。 人們發現銅可以與其他金屬（例如錫）一起硬化，形成合金青銅。 銅優異的合金特性提高了與其他金屬結合時的可用性。 這些合金具有專門的特性，不同的成分允許它們用於不同的應用。 銅和銅合金對於建築、汽車、電氣、管道和工業等許多不同行業至關重要。
MP-1測量平台
MP-1 旨在測試固體、液體、膏體和粉末的絕對導熱係數(W/m·K)、熱擴散係數(mm2/s) 和比熱(MJ/m3K)，並結合瞬態特性的強大組合。瞬態平面熱源法（TPS, ISO 22007-2）和瞬態熱絲法（THW, ASTM D7896-19）方法。
帶有 TPS 標準模組的 MP-1 用於測量各向同性材料的平均或整體導熱率和熱擴散率。 MP-1 TPS Slab 模組用於測量中高導熱係數（高達 1800 W/m·K）且厚度均勻（< 8 mm）的薄片材料的導熱係數。 MP-1 TPS 一維模組用於精確測量圓柱體或塊體形式的固體樣品沿長度（或“高度”）的熱導率，最高可達 1800 W/m·K。 測量可以是對稱的或非對稱的。 根據樣品屬性和尺寸選擇模組。
銅的導熱率
為了使用瞬態平面源法(TPS) 測量銅的熱導率，將兩個銅樣品彼此疊置（對稱配置），並將 TPS 感測器夾在中間。 此 TPS 感測器既充當增加樣品溫度的熱源，又可作為記錄隨時間變化的溫度升高的「電阻溫度計」。 智慧型瞬態平面源 (iTPS) 應用程式用於確定每個銅樣品的最佳測量參數，以實現最佳的溫升和熱物理特性測量。
當感測器的半徑至少是 TPS 感測器半徑的兩倍時，進行標準 TPS 測量。 當樣品的半徑與 TPS 感測器大致相同時，進行一維 TPS 測量。 此模組假設熱量僅在一維流動。 執行 TPS 板測量時，絕緣體放置在頂部樣品上方和底部樣品下方。 這強制了邊界條件，使得兩個樣品的上緣和下緣都沒有熱傳遞。
測量結果
表1 使用標準塊狀(Standard Bulk Module)、板狀(Slab Module)和一維模組(One-Dimensional)測量的三個銅樣品的熱導率 (W/m·K)。
結論
不同成分和尺寸的樣品的熱導率可能具有挑戰性。 TPS（例如標準、平板和一維）可高效、準確地測量不同類型的樣品。
