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2022.Sep.19

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

 
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。
 
Mylar聚酯薄膜 GHFM-01防护式稳态热流量计
▲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最准确方法。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最终热导。在此实验样品单层的厚度约为 0.055 mm,最小层数为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。

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
▲图三 拟合线性数据与测试结果
 
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