HOTDISK在低导热材料测试中的重复性分析.pdf

2013年4月
宇航计测技术
Apr.,2013
第33卷第2期
Journal of Astronautic Metrology and Measurement
Vol 33 No. 2
文章编号:1000-7202(2013)02-0036-06
中图分类号:TB131
文献标识码:A
BODISK在低导热材料测试中的重复性分析
辛春锁何小瓦
(航天材料及工艺研究所,北京100076
摘要 HOTDISK在工程材料导热系数测试中有着广泛应用。通过用 HOTDISK对气凝胶粉体、保温毯和
保温绝热板的测试,对比了不同时间段测试结果的波动情况,根摒数据波动规律给出了测试过程中需要注意的事
项和相应的改进建议。
关键词重复性瞬态平面热源法测试
Analysis on Repeatability of Measuring the
Material with Low Thermal Conductivity By the HOTDISK
XIN Chun-suo HE Xiao-wa
Aerospace research institue of materials &processing technology, Beijing 100076)
Abstract HOTDISK is widely used in thermal conductivity measurements of engineering materials
A series, of homogeneous matenals with a low thermal conductivity, such as aerogel powder, insulation
blanket and insulation board are measured with HOTDISK. Measuremet results at different times are
compared with each other, compounding cautions and advises based on data varied with time are given
Key words Repeatability Transient plane source method Measurement
1引言
毯和真空加热板三种低热导率材料在室温下的热导
率,对比了不同时间段测试结果的波动情况,根据数
HOTDISK瞬态平面热源法是一种绝对测量方据波动规律给出了测试过程中需要注意的事项和相
法,在试样尺寸满足测试方法规定的边界条件基础应的改进建议。
上,理论上可以达到很高的测量准确度。因此,对于
均质材料,采用 HOTDISK瞬态平面热源法不失为ー2 HOTDISK瞬态平面热源法简介
种操作简便和测量准确度高的有效方法。但在
用这种方法测量低导热材料时,测量结果重复性差
HOTDISK瞬态平面热源法是将一个可同时作
的问题却较为突出。本文用 HOTDISK不间断重复为加热源和温度传感器的 Hot Disk探头固定在两块
测量了气凝胶粉体、阿斯彭超临界气凝胶P型保温固体样品之间,在试样和探头温度恒定后,根据温度
收稿日期:2012-10-16,修回日期:2013-01-28
作者简介:辛春锁(1977-),男,博士,主要研究方向:材料的热物理性能测试技术
万方数据
第2期
HOTDISK在低导热材料测试中的重复性分析
?37
变化曲线即可计算出被测样品的热物性参数。由于
HOTDISK瞬态平面热源法在均质材料热导率测量
方面的准确性和实用性, HOTDISK瞬态平面热源法
在各种材料的热导率测量中获得了广泛的应用,并
制订了相应的测试方法标准:ISO/DIS22007-2.2
Plastics-determination of thermal conductivity and
thermal diffusivity-part 2: Transient plane heat source
图2金属薄膜密封的真空绝热板图
( Hot Disk) method》。对于粉末样品,测试时只需将
Hot Disk探头插到材料中即可。
4测试装置
3测试试样
本文有关 HOTDISK试验研究工作都是通过瑞
典凯格纳斯公司生产的TPS2500S型 HOTDISK热常
数分析仪(如图3所示)进行的。按照仪器厂家推
为了更好地说明问题,选用粉体、毡类和板类三荐,测量低导热材料应选用较大的探头,所以本文选
种形态的低导热材料进行测试,具体包括
用C4921探头,测试粉体材料和板材时使用的试验
(1)气凝胶粉体,包括A粉、B粉和E粉。
卡具分别如图4和图5所示。
(2)阿斯彭超临界气凝胶P型保温毯,又称C
垫,它由气凝胶和超细玻璃纤维组合有效结合而成,
有较低的热导率。
3)真空绝热板
如图1所示,真空绝热板主要由芯部的隔热材
料、气体吸附材料和封闭的隔气薄膜三个部分组成,
是真空保护表层内填充芯材,抽真空后再热封而成
的一种板材,是低导热材料。
为了起到良好的密封作用,真空绝热板一般
采用金属薄膜作为真空密封用的高热阻薄膜(如
图3 HOTDISK热常数分析仪图
图2所示)。但在实际测试过程中, HOTDISK薄膜
探头发出的热量会沿着金属薄膜表面进行面内扩
散,使得测试无法正常进行。因此,一般会采用保
护热板、在常压下用 HOTDISK探头直接测量真空
绝热板芯部材料热导率的方法以及在不同大气压
力环境下用 HOTDISK探头测试芯部材料热导率
的方法测量这种材料的热导率。本文采用的是第
二种方法。
吸气剂
图4粉体测试装置图
图5材料测试装置图
试验结果和分析
高热阻薄膜一
芯部材料
图1真空绝热板结构图
5.1气凝胶测试结果
采用 HOTDISK C4921探头在常温下对气凝
万方数据