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熱傳導 Hot Disk熱傳導標準測試方法最新應用

新聞提供:科邁斯集團發表日:2019/05/07
關鍵字: 問題提問
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Hot Disk熱傳導標準測試方法最新應用

導熱係數與熱擴散係數是材料的重要熱物理性質參數。聚合物材料的導熱係數一般在0.2~1W/mK範圍內。對於這種低導熱材料的測試,傳統最常採用的測試方法為穩態法,如穩態熱平板法(Guarded Hot Plate)和穩態熱流計法(Heat Flow Meter),對應的標準方法有ASTM C177、C518、E1530、D5470等。但對於這些穩態測試方法而言,對於樣品本身尺寸及厚度都有一定要求的限制,測試一個溫度點下的導熱係數通常也需花費至少30分鐘以上。近年來由於科技發展以及3C產品的普及,市場以開發高導熱材料的需求大量增加,瞬態測試的技術快速發展,許多瞬態技術在導熱材料中得到了應用,如ASTM E1461、D5930,為了規範材料瞬態測試方法,ISO提出了多個瞬態標準測試方法ISO 22007,按照測試參數將ISO標準分為以下幾類:

 

 (1) 導熱係數與熱擴散係數

 瞬態平面熱源法(Hot Disk) – ISO 22007 – 2

 

 (2) 熱擴散係數

 溫度波分析法 – ISO 22007 – 3 雷射閃光法 – ISO 22007 – 4

 

在ISO 22007中對多個瞬態測試方法訂定了規範,本篇將針對ISO 22007 – 2 瞬態平面熱源法(Hot Disk)做基本的介紹。在ISO 22007 – 2 明訂了測試的規範:

 

?Thermal Conductivity:0.01 ~ 500 W/mK

?Thermal Diffiusivity:0.1 ~ 100 mm2/s

?Specific Heat Capacity:Up to 5 MJ/m3K

?Temperature range:50K ~ 1000K

 

隨著技術的開發與進步,目前Hot Disk已能做到:

 

?Thermal Conductivity:0.005 ~ 1800 W/mK

?Thermal Diffiusivity:0.01 ~ 1200 mm2/s

?Specific Heat Capacity:Up to 5 MJ/m3K

?Temperature range:-235 ~ 1000℃

 

因應各式不同高低導熱材料的測試應用,Hot Disk在測試模組分為了八大類:

 

(1)Isotropic (量測範圍: 0.03W/mK ~ 500W/mK)

(2)Anisotropic (量測範圍: 0.005W/mK ~ 1500W/mK)

(3)Slab (量測範圍: 1W/mK ~ 1500W/mK)

(4)Thin film (量測範圍: 0.01W/mK ~ 5W/mK)

(5)Single side (量測範圍: 0.1W/mK ~ 500W/mK)

(6)One-dimentional (量測範圍: 1W/mK ~ 1800W/mK)

(7)Low-density/High insulating (量測範圍: 0.01W/mK ~ 0.5W/mK)

(8)Specific Heat Capacity Module(量測範圍: Up to 5MJ/m3K)

 

從極低導熱(如:氣凝膠Aerogel )到高導熱材料(如:石墨片Graphite.石墨烯Graphene),不同型態的樣品(塊材.薄膜.液體.粉體.膏體…),不同材料的測試應用(等向性.異方向性.比熱…)都得以用Hot Disk來量測。

 

舉例來說:

(1)在一般測試比熱的標準方法,通常都是採用熱示差掃描卡量計(DSC)來進行量測,但在現今的客戶應用中,有些材料是屬於多層複合材料且不適合用於裁切的(如鋰電池),因此在DSC比熱的量測上就顯得困難。Hot Disk在比熱的測試上開發最新的Sample holder,得以因應體積較大的材料比熱測試,同時也使得測量時的熱均勻性更佳。

 

(2)客戶應用為高分子熔融狀態下的熱傳導係數量測,對於典型接觸式的熱傳導設備而言,在測試上也具有困難性。在這個部分,Hot Disk也與加拿大熱傳導設備大廠Thermtest合作開發出專門針對這種測試應用的套件,得以解決過往客戶對於高分子熔融狀態熱傳導量測的需求。

 

目前科邁斯科技也於亞洲地區獨家代理Thermtest 手攜式熱傳導係數儀TLS-100,遵循ASTM D5334標準方法,可以針對土壤及岩石直接進行採樣量測,另外包含THW-L2,遵循ASTM D7896-14,特別針對液體及膏體的樣品;也包含符合ASTM C518測試規範的HFM 100,可以針對低導熱的材料(絕緣材料.建築隔熱材.紡織品…)進行量測。在各式不同材料的熱傳導應用,科邁斯都得以提供最適合的量測設備,替客戶找到材料測試最佳解決辦法。

 

對於任何熱傳導新技術有興趣者,我司也不定期舉辦教育訓練及研討會,十分歡迎您共襄盛舉,最近一次熱分析及熱傳導教育訓練將於4/23(二)於台科大研揚大樓舉辦,更詳細的資訊請參見科邁斯科技官網http://www.mymeetly.com/。

 

 

若有任何技術問題或產品需求,歡迎聯絡業務專員 - 蔡昊恩 先生
科邁斯科技股份有限公司 TEL:02-89901779 #5203
TechMax Web-Site: www.mymeetly.com

 
 

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