文章由觐嘉科学仪器(上海)有限公司提供
瞬态快速热线法导热系数测试仪是一种基于热线法(瞬态热丝法)原理的高精度导热性能测量设备,以下是对其的详细介绍:
一、技术原理瞬态快速热线法通过监测热线在样品中加热时的温度动态变化,利用热传导理论计算材料的导热系数(λ)。其核心模型为“无限长热线”假设:
热线特性:细金属丝(如铂丝、镍铬丝,直径0.05~0.5mm)兼具加热和测温功能,通过电阻随温度变化的特性实时记录温度。
测试过程:对热线施加恒定电功率(单位长度功率q),使其均匀释放热量,热量通过样品向周围传导。热线温度升高值(ΔT)与加热时间(t)的对数呈线性关系,即ΔT-lnt曲线的斜率k与导热系数λ成反比(λ = q/(4πk))。
关键假设:忽略热线自身热容量(理想线热源)、样品无限大(无边界效应),确保测量结果的准确性。

测试速度快:通常1~2分钟内完成测量,远快于稳态法(如平板法需数小时),显著提升检测效率。
样品用量少:适用于贵重或稀有材料,减少资源消耗。
适用范围广:材料类型:固体(如保温材料、岩石)、液体(如润滑油、冷却液)、粉末(如建筑砂浆、土壤)等。导热系数范围:0.001~25 W/(m·K),覆盖低导热材料(如保温棉λ≈0.03 W/(m·K))和高导热材料(如金属λ≈100 W/(m·K))。
高精度与重复性:测量准确度≤±3%,重复性误差≤5%,满足科研与工业质检需求。
操作便捷:即插即用探头接口、简单软件界面,降低操作门槛。
三、技术参数与配置导热系数范围:0.001~25 W/(m·K)(部分型号支持0.01~100 W/(m·K))。
测试温度范围:标准检测:室温。扩展配置:-40℃~1500℃(需选配温度控制器)。
测量精度:≤±3%(全量程范围内)。
探头类型:单热线、双螺旋结构探头(避免加热电流干扰测温)。
样品尺寸:通常为热线长度的5倍以上(如热线长100mm,样品边长≥500mm)。
核心配置:测试主机(含PLC控制系统)。探头传感器(如铂金丝Φ0.06×100mm)。测试软件(支持数据采集、曲线拟合、报告生成)。通讯接口(USB、RS-232C)。选配件:温度控制器、真空/压力系统、粉末测试容器、液体杯等。

建筑材料:测定保温棉、加气混凝土的导热系数,评估保温性能。
工业液体:测量润滑油、冷却液的导热系数,优化散热设计。
地质样品:分析土壤、岩石的导热系数,支持地热开发或地质传热研究。
食品与生物材料:测量肉类、谷物的导热系数,指导冷藏或加热工艺。
科研与教学:为材料科学、热物理研究提供关键参数,支持新型材料开发。
五、操作流程样品准备:固体:钻孔埋入热线,填充导热膏减少接触热阻。液体:悬于样品中心,确保完全浸没且无晃动。粉末:分层压实后埋入热线,避免空隙。
初始平衡:让样品与环境温度平衡(波动≤0.5℃)。
加热与数据采集:启动电源,记录热线温度随时间变化。
曲线拟合:选取线性段(通常加热后1~10秒),拟合ΔT-lnt曲线。
结果计算:根据公式λ = q/(4πk)计算导热系数。
六、注意事项接触热阻:确保热线与样品紧密接触,避免空隙导致测量值偏低。
对流干扰:液体样品需使用低加热功率、缩短加热时间,或选择高黏度液体。
边界效应:样品尺寸需满足“无限大”假设,避免热量反射影响结果。
环境控制:在恒温环境(如恒温箱)中测试,或采用温度补偿算法。
探头保护:安装时避免拉扯,测试粉末或坚硬固体时防止挤压损坏。