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對石墨材料進行導熱系數檢測究竟有何意義?

2018-09-20  瀏覽量:1750

石墨材料作為壹種全新的導熱散熱材料,沿兩個方向均勻導熱,屏蔽熱源與組件同時改進消費類電子產品的性能。其憑借以下優點在電子、通信、照明、航空及國防軍工等眾多領域廣泛應用:

 

· 相比於鋁、銅等金屬材質,石墨具有耐高溫、熱膨脹系數小、導熱導電性良好、化學性能穩定、可塑性大等特點,使其能更好地進行熱傳導,更快將熱量傳遞出去,降低電子設備在使用過程中因熱量過高而導致無法使用的情況。

 

· 石墨具有良好的均熱效果,可以有效防止電子產品局部過熱。

 

五十路

 

1.導熱系數與熱阻是衡量物質傳熱性能的主要參數,導熱系數越高,傳熱就越快,可以更快地將熱量從高溫物體帶走,而熱阻越小,對熱傳導的阻礙作用就越小,少壹點阻礙熱傳導會更順暢。了解石墨材料的導熱系數有利於幫助企業了解其產品導熱和散熱的能力。

 

2.大功率電氣、電子產品的發熱問題會引發產品的功效降低、使用壽命縮短以及造成多種事故等,因此對導熱散熱石墨材料采用有效的方法測試其導熱系數具有現實意義,幫助企業了解石墨材料精確的導熱系數,從而提升產品整體的性能和質量。

 

3.幫助企業了解石墨材料的導熱性能參數,在研發階段提升產品質量,使用階段選擇適宜的產品。

 

了解了石墨材料的導熱系數檢測的實際意義,那麽如何檢測石墨材料的導熱系數呢?接下來,我們就壹起來通過壹個典型的案例來深度了解石墨片的導熱系數測試過程:

 

我們在《壹文詳解鋁基板的導熱系數測試》文章中已經詳細了解了導熱系數的概念以及導熱系數的測試方法,並通過案例詳細介紹了穩態熱流法的試驗原理及程序,今天我們講解石墨材料水平方向上的導熱系數檢測就需要用到另壹種測試方法——激光閃射法。

 

激光閃射法測量導熱系數的原理

 

 

在爐體控制的壹定溫度下, 由激光源發射光脈沖均勻照射在樣品下表面, 使試樣均勻加熱, 通過紅外檢測器連續測量樣品上表面相應溫升過程, 得到溫度( 檢測器信號) 升高和時間的關系曲線。

 

激光閃射法導熱系數測定方法是通過直接測量材料的熱擴散系數、比熱容、密度來計算材料的導熱系數。 

 

激光閃射法適用範圍

 

溫度範圍:-100°C~1000°C

 

非接觸式測量,IR 檢測器檢測樣品上表面升溫過程

熱擴散系數測量範圍:0.01mm²/s ~ 1000 mm²/s

導熱系數測量範圍: 0.1W/(m·K) ~2000 W/(m·K)

 

樣品尺寸: 

縱向:直徑12.7mm±0.1mm,或者長×寬:11×11mm,厚度1-3mm

橫向:直徑25.4mm±0.1mm,厚度0.03~0.5mm

 

廣泛應用於材料領域,包括石墨、金屬、陶瓷、聚合物、復合材料等

 

用激光閃射法測試石墨片水平方向上的導熱系數(案例)

 

案例背景:

客戶送檢樣品為兩個不同型號的石墨片材料,需在相同的測試標準及條件下測試它們水平方向上的導熱系數、熱擴散系數、比熱容以及密度等數值。

 

測試標準:

根據樣品的已知條件和相關要求,我們美信檢測的工程師以ASTM E1461-13 用閃光法測定熱擴散率的試驗方法來完成測試。

 

高強度的能量脈沖對小而薄的試樣進行短時間的輻照,脈沖的能量被樣品的下表面吸收並記錄其所導致上表面溫度上升(溫度變化曲線)。熱擴散系數的值通過試樣的厚度和上表面溫度上升達到某壹比值的最大值所需要的時間計算出來。

 

測試程序:試樣制備→試樣處理→試樣的安裝與測定

測試環境:

環境溫度  23.4℃; 濕度 52%R.H

 

檢測結果:

 

 

結論:由以上測試分析結果可知,兩個石墨片樣品在溫度為25℃時的各自的導熱系數(K)橫向值,以及其他的相關數值。顯然樣品1的導熱系數及熱擴散系數是遠高於樣品2的,客戶可根據此結果進壹步對兩個樣品的實際應用進行相應的關註。

 

石墨片的導熱系數測試有利於企業了解自身產品導熱散熱性能的好壞,也為產品的工藝改進、質量判定和提升起到重要作用。美信檢測在材料導熱系數檢測方面,針對不同的樣品,會以對應的檢測標準,來規範測試方法、測試過程、測試條件、測試樣品、測試範圍等信息,幫助企業了解產品性能,監控產品質量!

 
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