热传导-TC 3D打印材料之热导值测试应用
3D打印是一个不断添加的过程，在计算机控制下层迭原材料，故又称为积层制造/增材制造。现今生活中，3D打印的应用与成品触及范围相当广泛，从建筑、航天、医疗、教育、娱乐等，都逐渐能见到它存在的影子。常见也入门的技术为熔融沉积成型，是将各种热熔性的丝状材料加热熔化成型的方法，面对各式各样的零部件、品种、造型的需求提升，在此前对于3D材料的热性也自然而然被视为观察点之一。
3D材料有ABS(树脂)与PLA(聚乳酸)。透过稳态热流计法，我们可以测试出3D打印材料在环境温度下的热传导系数(W/mK)，比如PLA、PETG、ABS。
(图1)分别为PLA(聚乳酸)、ABS(树脂)和PET-G
在此技术中，我们给予样品在轴向上的稳态温度，透过加热后产生的温度差，测得样品的热导率。GHFM-02带有限制横向热损失的防护装置(见图2)，避免横轴上的热流失，可用于测量多样固体的热阻和热导率，比如金属、聚合物和复合材料。
(图2)GHFM-02为可携式稳态热流计
在检测前，我们可以利用随仪器所提供的已知热导率和厚度的参考样品，进行校准。依据既有公式Rs = (d/λ)，热导率(λ)、厚度(d)、热阻(Rs)，只要样品在GHFM-02中受温度梯度影响，并达热平衡时，仪器便会记录到三个温度TU(高温)、TL(低温)和TH(散热器上方的温度)。根据这些温度得到温差 ΔTs = TU-TL 和 ΔTB = (TL-TH)，以此计算出ΔTs/ΔTB的比率。测量参考样品后得出ΔTs/ΔTB函数的Rs曲线图，产生校准曲线，再以此套用在未知样品的测量上，便可从其温差中获得Rs值。代入Rs = (d/λ)方程式，得该样品之热导率。
| 材料 | 厚度(mm) | 热传导系数(W/mK) |
| PLA | 6.57 | 0.18 |
| PET-G | 6.47 | 0.18 |
| ABS | 6.43 | 0.17 |
(表1)使用GHFM-02测量的3D打印材料的热导率。(环境条件为27°C)
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