热传导-TC 材料厚度与热阻的关系-以GHFM测试Mylar聚酯薄膜为例
Mylar是一种聚酯薄膜，也称为 BoPET 或双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯。在种类众多的Mylar 聚酯薄膜之中我们该如何比较各类型的热特性(热传导或热阻)呢？市面上有许多检测热特性的瞬态或稳态的测试方法以及仪器，但往往会受限于样品的材质特性、尺寸大小、厚度、组成物等等。由于热阻与厚度相关，因此样品的每个不同厚度或不同层数都将具有不同的电阻变化。而当样品为低导热(即高热阻)时，通常都需较长的测试时间，才能让样品内部温度达到平衡，以测得有效结果。但若厚度不足又需较长时间测试，往往会产生热散失，导致结果不准确。因此在此情况下，我们可以采用稳态且保护型的测试方式进行。比如防护式稳态热流法。
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| ▲图一 不同颜色与应用类型的Mylar聚酯薄膜 | ▲图二 GHFM-01防护式稳态热流量计 |
Thermtest的GHFM-01防护式稳态热流量计遵循ASTM-E1530-19国际标准测试方法，主要针对金属、聚合物和复合材料等固体的热阻和热导率进行测试。具体来说，其是通过测量热阻来计算热导率，而这种方式是测试异质材料真实热导率的准确方法。热阻的稳态测量代表了完整样品的厚度和传热特性。在Mylar薄膜的实验中，Thermtest采用的是层迭法，通过堆栈不同数量的已知厚度的材料层，来创建线性的拟合数据。依前文所提及，不同厚度具有成比例的热阻，因此我们可以根据已知厚度来绘制热阻，而这种拟合斜率的倒数即是材料的热导。在此实验样品单层的厚度约为 0.055 mm，层数为5，以此堆栈成0.275~1.65mm的样品堆，并透过GHFM-01的计算软件，用户只需输入的几个参数，便可计算出结果。
▲图三 拟合线性数据与测试结果
| Thermal Resistivity (Slope of the line) | 6.275 mK/W |
| Thermal Conductivity (Inverse of Slope) | 0.159 W/mK |
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