热传导-HD 孔隙密度对材料热传导的影响

随着科技日新月异，各种科技产品都迈向轻薄短小及兼顾功能性的方向发展，功能性越多所需搭载的电子零组件就会越复杂，这种情况必然会产生一定的热源，如果热的累积无法有效的释放，很可能造成功能故障或是零件的损坏，而一般热的传递是透过在物体内部分子、原子和电子等微观粒子的热运动，在同一物质内从高温处传到低温处的过程称为导热。在不导电的固体中，热量的传递是通过晶格结构的振动，即原子、分子在平衡位置附近的振动来实现的。
        
而固体中在不同密度下的热传导速率是否有差异，此次实验就是研究密度对于热导率的影响，本次实验选用常见的洗衣粉作为样品，利用特殊的制具，制具内填满了粉末样品，将感测器(Sensor)放置于样品中，然后在样品上方施以固定压力，静置一段时间后，再透过热传导系数仪Hot Disk TPS2500进行量测，如图一，所有测试条件相同下，只改变粉末样品施加压力的大小，分别测试0~10471g不同重量压力下的样品热传导系数。        

重量(g)	导热系数[W/mK]
0	0.1141
176	0.1234
471	0.1267
1741	0.1324
5471	0.1494
10471	0.1545

由测试结果能得知，热导率随着施加压力的增大而升高，因粉末样品受到压力挤压，粉末颗粒间的空气间隙变少造成密度变高，图二.施加重量与热导关系图，由关系图的趋势能发现，压力导致密度的提高能有效地提升样品的热传导值。

而一般常见的IC封装和电子零件，所使用的散热的材料像是导热材料或是介面导热材料(导热胶、导热膏…等等)，主要的功用就是用于填补两种材料或零件接合或接触，产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少热传递的的阻抗，提高散热性。由此实验可得知，散热材料的热传导速率要好，除了材质本身的导热效果影响外，材料内密度高低，孔隙大小都是会影响到热导的因素之一。

HOT DISK 热传导分析仪除了分析粉末的样品外，还能分析固体、液体、膏状..等不同形态的样品进行测试，符合热传导标准检验方法ISO 22007-2，可以迅速并正确的量测各种不同性质(例如金属、陶瓷、矿石、塑胶…等)材料的导热率、热扩散率和热容，的热传导的测量。