• 瞬态热线法(THW)
• 瞬态线热源法 (TLS)
• 瞬态热板法 (THS)
• 用于测试固体、液体、糊状物和粉末的绝对热导率、热扩散率和比热
瞬态平面源 (TPS,ISO 22007-2)(用于固体)、瞬态热丝 (THW,ASTM D7896-19)(用于液体)、瞬态线源 (TLS) 和瞬态热板 (THS) 的强大组合,为 MP-1 提供了独特的多功能测试方法选择,适合您的样品类型。TPS 和 THW 方法广泛用于精确测量绝对热导率、热扩散率、比热和热逸散率(蓄热系数)。增加了我们专有的温度平台 (TP) 后,这种多功能性得到了极大的扩展,受到了学术界和商业用户的一致好评。
根据 ISO 22007-2 和 ASTM 7896-19,TPS 和 THW 是全球公认的主要测量方法,已发表论文 1000 多篇。
MP-1方法
瞬态平面热源(TPS)传感器TPS 传感器设计用于固体、糊状和粉末,由封装在绝缘层之间的双螺旋镍组成。这种传感器(双面)的标准操作是将其置于两片相同的样品之间,而单面传感器的使用范围更广,只需要一片样品(单面)。我们专有的 TPS 计算模型可测量传感器与样品之间的接触电阻,以及样品的热导率、热扩散率、体积比热和热蓄热系数 |
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瞬态热线 (THW) 传感器THW 传感器专为液体和相变材料 (PCM) 而设计,包括一根可更换的细加热丝(长度为 40 毫米),固定在专门设计的传感器和样品池上,可对液体进行背压,以测量沸腾温度过后的热导率、热扩散率和体积比热。测量的测试时间很短(1 秒),以限制各种粘度样品的对流效应 |
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瞬态线热源 (TLS) 传感器专为土壤、糊状物和聚合物设计的 TLS 传感器由细加热丝和密封在钢管中的温度传感器组成。传感器完全插入待测样品中。使用恒流源(q)将热量传递给样品,并记录规定时间内的温升。温度上升与调整时间对数关系图中的斜率 (a) 用于计算热导率 (k) |
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瞬态热板法 (THS)专为固体设计的 THS 传感器由封装在绝缘层之间的镍图案组成。这种传感器(双面)的标准操作是将其置于两片相同的样品之间,扩大了单面传感器的使用范围,单面传感器只需要一片样品(单面)。我们专有的 TPS 计算模型可测量传感器与样品之间的接触热阻,以及样品的热导率、热扩散率、体积比热和热逸散系数. |
方法 |
瞬态平面源法(TPS) | 瞬态热线法(THW) | 瞬态线热源法 (TLS) | 瞬态热板法 (THS) |
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适用材料 | 固体、浆料和粉末 | 液体和PCMs | 土壤、岩石和聚合物 | 固体 |
测试模块 | 3D:块状、各向异性、板状 | 1D:标准、薄膜一般:比热 | 整体 | 不适用 | 2D: 块状、各向异性、板状 | 1D 标准 |
导热系数 | 0.005 ~ 2000 (W/m•K) | 0.01 ~ 2(W/m•K) |
0.1 ~ 8(W/m•K) |
0.1 ~ 500(W/m•K) |
热扩散率 | 0.01~1200 (mm²/s) | 最高 0.5(mm²/s) | 不适用 | |
体积比热 | 最高 0.5(MJ/m³K) | 最高 0.5(MJ/m³K) | 不适用 | |
热逸散系数 | 5 ~ 60000 (W√s/(m²K)) | 不适用 | 不适用 | |
样品量* | 5 mm x 5 mm 至无限制 | 20 mL | 50mm 至无限制 | 10(固定)x 30 mm |
样品厚度* | 0.01 mm至无限制 | 不适用 | 100mm 至无限制 | 0.1mm 至无限制 |
接触热阻 | 测量 | 不适用 | 不适用 | 测量 |
温度平台 (TP) |
0 ~300 °C, -160 °C | -50 °C | -20 °C | 0 ~ 300 °C |
10 to 200 °C | -15/0 ~ 200 °C 0 to 300 °C | -45 ~ 300 °C | -160 ~ 300 °C |
-40 ~ 100°C | -75~ 300 °C |
扩展温度范围 | -160 ~ 1000 °C | 不适用 | 不适用 | 不适用 |
测试时间(S) | 0.25 ~ 2560秒 | 1秒 | 180秒 | 0.25 ~ 2560秒 |
数据点(点/秒) | 600 | 400 | 400 | 600 |
导热精度 | 3% | 2% | 5% | 5% |
重复性 | 1% | 1% | 2% | 1% |
传感器配置 | 对称(双面) | 不对称(单面) | 不适用 | 已插入 | 对称(双面) | 不对称(单面) |
执行标准 |
ISO 22007-2:2022, GB/T 32064 ISO 22007-2:2022、GB/T 32064 |
ASTM D7896-19 | ASTM D5334-22a, ASTM D5930-17, IEEE 442-2017 | 不适用 |
热导率和温度的关系
由于材料的独特性,依靠参考信息来预测热导率或其与温度的关系,可能会导致使用不准确的数据。使用 NIST 的 "特定材料的热导率 "铝和石英参考资料,我们可以看到热导率与温度的关系存在很大差异。由于全球材料来源的巨大差异,全面鉴定材料的热物理性质至关重要。可为 MP-1 添加可选的温度功能,从而实现全面的温度特性分析。
数据采集软件
MP-1 数据采集软件(DAQ)设计精巧,可智能控制测试各个方面,可选择测试方法和实验参数进行自动设置。
MP-1 的独特之处在于集成了一个四通道开关,可同时控制多个设备和传感器,大大提高了测试能力。
方法和参数可为固体、液体、糊状物和粉末选择方法和测试模块并优化参数 |
进度安排任何方法、设备和传感器的组合都可以被安排在各种条件下操作, 比如温度范围 |
切换每台MP-1都具有整合四个连接端口的切换系统,使其可以使用多种选配设备、控温平台和传感器,最大限度地提高了其便利性和测试功能 |
分析软件
分析软件 (AS) 可独立于 DAQ 运行,为用户带来更好的体验。可以方便地完成各种分析操作。测试数据根据使用的方法分组,便于进行相应的计算 |
除结果摘要外,还存储了应用修正的变化,以便于比较和导出 |
接触热阻分析
TPS理论认为,温度上升与时间的非线性部分(即为接触热阻)必须去除,因此固有的热物理计算是奠基在瞬态的线性区域。这可以通过手动移除数据的起始点来完成,直到达到最佳拟合。尽管这是一种合适的方法,但它确实需要有经验的使用者来降低偏差并实现所需的再现性。传感器与样品之间的接触热阻取决于样品表面的品质。当手动去除接触热阻时,会去除少量资料点(步骤1),并重新计算以进行最佳的拟合分析。如果得到的残留平均偏差可以获得改善,可以去除更多的数据点(步骤2),并重复计算步骤。
原始数据 |
计算数据 |
残留数据 |
此外,使用Thermtest独家的接触热阻分析(CA), MP-1能够计算传感器与样品之间的接触热阻(m²K/W),自动去除相应的起始时间。除了更好地理解表面粗糙度对测量的影响,亦大幅简化了对固有的热物理性质的分析。
TPS模块
我们提供越来越多的测试模块,这些模块根据其测试理论进行分组
3D-模块 | 1D-模块 | ||
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标准整体热导率、热扩散率、比热和热逸散率 |
标准用于非平面式材料,比如细长形状、棒材和棒材的导热性、热扩散性 |
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各向异性各向异性面内和面外热导率和热扩散率。对称和不对称。 |
薄膜独立薄膜、粘合剂和涂层热阻和导热性 |
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板材导热薄板,用于薄导电片材的热导率、热扩散率和体积比热 |
接触热阻两个相似或不相似物体之间的热接触热阻,包括表面光洁度压力和温度的影响 |
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薄膜薄膜和涂层的导热性能符合 ISO 22007-2。 |
比热高精度直接测量比热。提供各种单元尺寸,以提高异质材料的精度 |
TPS-电池包
TPS 电池包结合了瞬态平面源 (MP-1 TPS) 方法的特殊测量功能,设计用于精确测量圆柱形和袋装电池的定向(各向异性)导热率、热扩散率和比热。TPS 电池包包括所需的测试模块:比热模块、一维模块和各向异性模块。
圆柱型电池由阳极、隔膜和阴极薄片组成,这些薄片被卷成圆柱形,然后装入罐中。这种圆形电池能最大限度地提高强度和稳定性,因此是最受欢迎的电池之一。 |
袋装电池由阳极、隔膜和阴极薄片组成,这些薄片被卷成圆柱形,然后包装成立方体。袋装电池具有类似的结构,密封在轻质铝箔中。 |
圆柱形电池
1,比热模块
比热容是使用 TPS 比热模块测量的,该模块带有专为圆柱体形状设计的 Cp 单元。首先对空的 Cp 电池进行参考测量,然后用插入的电池进行测量。结果以热容量 (J/K)、比热 (kJ/kg-K) 和体积比热 (MJ/m³K) 为单位进行测量。
电池专用模块包括一个标准圆柱形 Cp池、TPS 传感器和电池绝缘块。还可以为各种尺寸的电池开发定制 Cp池
空 Cp 室设置 |
圆柱体(21700 型)电池 Cp 电池样品设置 |
2,1D模快
导热系数和热扩散率是使用一维(1-D)模块沿着圆柱体的高度测量的
类似直径的 TPS 传感器采用单侧(不对称)配置。使用电池隔热块对电池进行隔热,以防止横向热量损失
1-D 模块中包含一个 TPS 传感器和电池绝缘块。还可以为各种电池尺寸开发定制的 TPS 直径。
圆柱(21700 型)电池的 1-D 设置 |
使用电池块绝缘层进行 1-D 设置 |
3,各向异性模块
热导率和导热系数沿轴向和径向测量
TPS 传感器采用单侧(非对称)配置。电池绝缘块为单面(不对称)配置提供已知的背衬绝缘
带电池绝缘块的圆柱形(21700 型)电池的各向异性设置
袋装电池
1,比热模块
空 Cp 单元参考设置 |
小袋电池样品 Cp 室设置 |
2,1D模快
热传导率和热扩散率是使用一维(1-D)模块沿着棱柱袋形状的高度测量的
TPS 传感器以类似尺寸设置在单面(不对称)配置中
电池 1-D 模块包括一个 TPS 传感器。还可以为各种电池尺寸(最大 250 x 250 毫米)开发定制 TPS 直径
3,各向异性模块
热导率和导热系数沿轴向和径向测量
TPS 传感器可以设置以下几种不同的配置之一:
单面(不对称) TPS 传感器夹在棱柱形袋装电池和已知绝缘背衬之间 |
双面(对称) TPS 传感器夹在两块相同的棱柱形袋装电池之间 |