导热性能的表征方法有很多种,主要有热流法、瞬态平面法、激光闪射法等,其中激光闪射法也称作闪光法和激光法。基于激光闪射法理论设计而成的导热仪就叫做激光导热仪。激光导热仪可以直接测试得到材料的热扩散系数,同时可以测试得到材料的比热,已知比热和热扩散系数,可以计算得到导热系数。
激光导热仪适用于绝大多数材料导热性能的测试,绝热材料除外。激光导热仪尤其适用于高导热材料和高温下的导热性能的测试,广泛应用于材料、汽车、航天、电子、化工、能源等领域。
激光导热仪主要由激光发射装置、试样加热及冷却装置、信号检测装置、数据采集记录装置、分析软件等组成。
激光发射装置:发射光脉冲,照射样品,提供热源。激光能量和脉冲宽度可以自由选择。
试样加热及冷却装置:脉冲通过光路,到达试样表面,在这里对样品加热,测试完成后样品在这里冷却。
信号检测装置:使用红外检测器对样品温度变化进行检测。
数据采集记录装置:当红外检测器检测到样品热量的变化,传送给数据采集记录装置。
分析软件:对信号值进行分析拟合,得到热扩散系数;同时使用比热模块,或者直接结合比热和密度,分析得到导热系数。
除此之外,激光导热仪附件主要有:样品支架、喷碳设备、恒温水浴、流量计、真空泵、标准样品及参比样品等。
在使用激光导热仪时,需要注意以下几点:
样品选择与预处理:仔细选择不同材质、形状、大小和厚度的样品,并对样品进行必要的预处理,如抛光、清洁和磨削等,以确保激光能够均匀照射到样品内部。
实验条件控制:在实验过程中,需要对样品进行充分的加热和冷却,以收集温度数据的最大差值。同时,应注重探测器的精度和采样频率等参数的设定。
安全操作规范:严格遵守相关的安全操作规范,注意光束对人眼的潜在危害,保持适当的距离和使用安全的防护措施。此外,还需要防范燃烧和爆炸等危险,保持实验室的整洁和安全性。