热传导-TC Hot Disk瞬态平面热源法（TPS） 异方向性复合材料测试应用
各向异性是测量材料导热系数时必须考虑的因素。当材料的导热率与方向有关时，就会发生各向异性，并在不同方向以不同的速率传导热量。同向性的材料将具有相同的导热率结果，而与行进方向无关。Ex: 木材，木纹纤维为特定方向，热量沿纤维传导的速度比整个物体传导速度快。
▲ 图一、异方向性材料热流模拟示意图。
左侧的热量沿平面方向（平面）移动，右侧的沿轴向（贯通平面）移动
▲ 图二、复合材料的范例，内部包含填料颗粒，由于这些颗粒分散，
复合材料通常在不同方向上以不同速率传导热量，因此称为各向异性材料
左侧的热量沿平面方向（平面）移动，右侧的沿轴向（贯通平面）移动
根据复合材料所需应用，重要的是要考虑该材料是否是各向异性的。Hot Disk瞬态平面热源法（TPS）技术是表征各向异性材料的绝佳工具。由于复合物中填料的排列，它们有时会是各向异性的，因此需要进行特殊处理。 透过Hot Disk测试模块中专门用于测量与方向相关的热导率和热扩散率的异方向性模块，可以透过输入比热容参数进一步来获得两个方向的热导率。
▲ 图二、复合材料的范例，内部包含填料颗粒，由于这些颗粒分散，
复合材料通常在不同方向上以不同速率传导热量，因此称为各向异性材料
石墨(Graphite)本质上是各向异性的，透过Hot Disk 高热传片状测试模块(Slab method)可以轻松的测量厚度达到45um及热导率高达1500W/mK的graphite sheet
透过Hot Disk异方向性测试模块(Anisotropic method)量测堆栈或层压后的块状石墨或石墨片，可以得到平面(In-Plane)以及垂直(Axial)方向的热导率。
透过Hot Disk异方向性测试模块(Anisotropic method)量测堆栈或层压后的块状石墨或石墨片，可以得到平面(In-Plane)以及垂直(Axial)方向的热导率。
使用Hot Disk异方向性测试模块(Anisotropic method)量测不同比例合成石墨填料下的复合材料热传导系数，并与ASTM F433稳态热流计法比较差异，结果如下表：
▲ 图三、不同比例的合成石墨填料下，
Hot Disk瞬态平面热源法（TPS）符合国际法规ISO22007-2.2，可以透过单次量测同时得到材料热传导系数、热扩散系数、比热容。除了具有广泛的热传导量测范围(0.005~1800 W/mK)，同时应用领域从不同型态(固体、液体、粉体、膏体、薄膜)到不同应用范围(低绝缘材料、高导热片材、异方向性材料、比热测试等)都能透过Hot Disk量测。
Hot Disk也是目前业界中唯一有「薄膜测试」及「异方向性测试」标准方法的测试技术，科迈斯科技做为Hot Disk于台湾及东南亚地区的总代理商，提供所有散热技术的咨询与测试服务，定能为所有散热测试需求的业界先进们找出较佳的解决方法。
| Wt.% of Synthetic Graphite Particles | Through-Plane K Guarded Heat Flow Meter(W/KmK) | Through-Plane K Hot Disk TPS(W/mK) | In-Plane K Hot Disk TPS(W/mK) |
|---|---|---|---|
| 0 | 0.2169 | 0.22 | 0.22 |
| 10 | 0.2935 | 0.284 | 1.426 |
| 20 | 0.3869 | 0.385 | 2.029 |
| 30 | 0.5464 | 0.545 | 2.938 |
| 40 | 0.7064 | 0.702 | 5.881 |
| 50 | 1.1081 | 1.101 | 9.020 |
| 60 | 1.5586 | 1.545 | 16.03 |
| 70 | 2.6251 | 2.624 | 32.55 |
▲ 图三、不同比例的合成石墨填料下，
比较ASTM F433稳态热流计法与ISO22007-2 Hot Disk TPS法所获得的热导率值差异
热流计法(Guarded Heat Flow)是量测热流贯穿材料平面方向的热传导系数，对比Hot Disk TPS异方性模块所量测出的结果，可以发现同样在Z方向的热传导系数有绝佳的一致性，同时Hot Disk可以同时得到XY平面(In-Plane) & Z轴(Through-Plane)两方向的热传导特性。
Hot Disk瞬态平面热源法（TPS）符合国际法规ISO22007-2.2，可以透过单次量测同时得到材料热传导系数、热扩散系数、比热容。除了具有广泛的热传导量测范围(0.005~1800 W/mK)，同时应用领域从不同型态(固体、液体、粉体、膏体、薄膜)到不同应用范围(低绝缘材料、高导热片材、异方向性材料、比热测试等)都能透过Hot Disk量测。
Hot Disk也是目前业界中唯一有「薄膜测试」及「异方向性测试」标准方法的测试技术，科迈斯科技做为Hot Disk于台湾及东南亚地区的总代理商，提供所有散热技术的咨询与测试服务，定能为所有散热测试需求的业界先进们找出较佳的解决方法。
▲ 图四、左侧为Hot Disk TPS3500示意图，右侧为Hot Disk测试时Sensor与样品的放置示意图
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