稳态热流法导热系数检测 广州导热系数测试
导热系数的表征有多种方法，热流法、热线法、瞬态平面热板法等。
导热系数测试方法的演化
导热系数的测试主要有稳态法和非稳态法。
最早出现的是稳态法。常见的稳态法有热流计法和防护热板法。热流计法，将热流传感器放置于样品和冷板间，测量通过样品的热流，进而测试样品的导热系数。防护热板法[1]的测试和热流法类似，测试时将两块样品交替放置于冷板和热板之间，热量从中心板传递到内防护板，垂直穿过试样到达冷板，此时外防护板温度显示冷板和热板的平均温度，降低了样品边缘热交换，形成一维垂直热流，进而测试得到导热系数。
稳态法的测试特点[3]是保持被测物质温度梯度不变，形成稳态传热，通过傅立叶定律得到被测物质的导热系数。刚开始稳态法主要用于测试导热系数低的物质，随着高导热材料的需求越来越大，高导热材料很难保持温度梯度不变，稳态法不能满足高导热物质导热系数的测试，加上稳态法中稳态温度场达到的时间长、稳态法测试效率低，对被测物质的尺寸较为严格，非稳态法便产生了。
非稳态法又称为瞬态法，主要包括热线法、热带法、瞬态平面热板法、激光闪射法等。
1960年代最早出现了热线法。热线法控制样品温度的同时，将恒定功率的线状导电体放置于两块样品的平面间，通过测量两个时间点的温度变化来计算样品的导热系数。热线法主要用于测试蓬松物质的导热系数，如粉末。对于液体和固体的导热系数，热线法测试误差较大，接触热阻的影响较大。
图4 热线法导热系数测试原理及电路链接示意图[2]
在热线法的基础上，1970年代发展了热带法。热带法测试原理和热线法测试原理相同，不同的是将线状的热源改变成了带状的热源，从而增加热源和物质的接触，降低接触热阻的影响。
1980年代，激光闪射法也开始发展。激光闪射法主要依靠激光源或闪光氙灯瞬间发射脉冲光束作为热源，照在样品表面，利用红外检测器检测热信号，从而分析得到热扩散系数。激光导热法直接得到的是热扩散系数，后期通过扩散系数和密度、比热计算可以得到导热系数。
图5 激光法测试热扩散系数原理示意图
同期，经过热线法和热带法的发展，形成了一种新的测试方法，瞬态平面热板法，也称作瞬态平面热源法和Hotdisk法。
瞬态平面热源法不同于热线法和热带法，将直热源变成弯曲的热源，形成平面热源，小空间里获得大的接触面积，同时采用数学模型模拟传热过程。Hotdisk热常数分析仪就是基于瞬态平面热源法研制而成。