稳态法导热系数分析仪的测定步骤须知

更新时间：2026-01-27

点击次数：10

　　稳态法导热系数分析仪利用热传导定律作为基础：稳态法的核心依据是傅里叶导热定律，该定律表明热量的传导速率和物体的导热系数、传热面积以及温度梯度相关。在此方法中，待测样品需达到稳态，也就是其温度分布不随时间改变。

　　构建稳定温度场：把样品放置在两个平板之间，对其中一个平板加热，另一个平板保持低温，如此在样品两端形成恒定的温度差。随着时间推移，样品内部的温度分布逐渐趋于稳定，达到稳态，此时通过样品的热流密度也保持恒定。

　　测量关键参数：当系统处于热平衡状态，即样品内部各点温度不再变化时，热量会以稳定的速率垂直穿过样品。这时，需要准确测量输入的加热功率、样品的厚度、横截面积以及上下表面之间的温差等关键参数。

　　计算导热系数：根据傅里叶导热定律，已知热流量Q、传热面积A、温度梯度ΔT/Δx(其中ΔT为样品上下表面的温差，Δx为样品的厚度)，可计算出导热系数λ，公式为：\(λ = \frac \cdot \frac\)。通过准确测量这些参数，就能得到较为准确的导热系数值。

　　稳态法导热系数分析仪的测定步骤：

　　1.仪器安装与样品准备：将加热盘与散热盘表面清洁干净，确保无灰尘或油污。待测样品两端面也需擦净，可涂少量硅油以保证接触良好。将样品放置在加热盘和散热盘之间，确保样品与两盘接触紧密且位置居中。

　　2.温度传感器连接：在加热盘和散热盘边缘的小孔中插入热电偶，热电偶的冷端浸入杜瓦瓶中的冰水混合物中以保持恒温参考点。通过“传感器切换”开关连接热电偶与数字电压表，用于监测上下表面的温度T和T。

　　3.加热与稳态控制：开启电源，使加热盘产生稳定热流，热量通过样品传导至散热盘。调节加热功率，直至上下表面温度T和T达到稳定状态(温度波动小于0.1℃/min)，通常需要30分钟以上。

　　4.数据采集与计算：记录稳态下的T、T值以及样品厚度h和传热面积A。根据傅里叶导热方程，导热系数λ可通过公式计算：λ=Q·h/(A·ΔT)，其中Q为热流量，ΔT=T-T。若需更高精度，可通过改变样品厚度重复实验三次，分析温度差与热导率的关系。

　　5.冷却速率校准：移开加热盘后，测量散热盘在稳态温度附近的冷却速率，修正因散热损失导致的误差。