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技术推荐 | 瞬态平面热源法(TPS)解锁材料导热性能新维度

技术推荐 | 瞬态平面热源法(TPS)解锁材料导热性能新维度 庭田科技
2025-03-28
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导读:在电子散热、航空航天、新能源材料等领域,导热系数的精准测量是优化产品性能的关键。

在电子散热、航空航天、新能源材料等领域,导热系数的精准测量是优化产品性能的关键。传统稳态法耗时长、对样品要求苛刻,而Thermtest导热系数仪采用瞬态平面热源法(TPS)凭借其快速、无损的优势,正成为材料热物性分析的主流选择。

关于瞬态平面热源法(TPS)

瞬态平面热源法(Transient Plane Source Method, TPS), 探头和两片样品组成三明治结构,探头由导电镍丝特殊工艺刻蚀双螺旋结构并聚酰亚胺覆膜,测试过程中电流通过探头,探头既是热源又是温度传感器,记录温度与探头的相应时间,从而计算样品的导热系数 Thermal conductivity、热扩散系数Thermal diffusion coefficient、体积比热容  Volumetric specific heat capacity和热逸散系数Thermal effusivity。

(TPS)瞬态平面热源法

TPS技术核心原理

TPS基于非稳态传热理论,其核心是通过一个独特的双螺旋探头(通常由镍合金制成)实现热激励与温度响应的同步监测。该探头兼具热源与传感器双重功能:测试时,它向被测材料施加瞬态热脉冲(微量热能),同时实时记录材料温升随时间的变化规律。通过瞬态热流方程等数学模型,系统可同步解析出导热系数、热扩散率与比热容三个关键参数。

技术特点与优势

1.快速高效:单次测量仅需10~60秒,相比稳态法(通常需数小时)效率提升百倍,尤其适合研发阶段的快速迭代;

2.无损检测:热脉冲能量极低(通常<1℃温升),不会破坏材料结构,支持同一样品多位置重复测试;

3.广泛适用性:

-材料类型:固体(金属、陶瓷)、粉末、液体、凝胶及各向异性材料(如碳纤维复合材料);
-温度范围:通过探头与温控系统配合,可实现-196℃(液氮环境)至1000℃极端条件下的精准测量;

4.多参数同步输出:单次实验即可同时获得导热系数(λ)、热扩散率(α)和比热容(Cp),避免传统方法的多设备切换误差。

关键技术创新

·Thermtest提供不同尺寸的TPS(双螺旋)传感器;

·Thermtest研发的ITPS功能可智能化判定测试时传感器所需时间与功率

·Thermtest提供各项同性、各项异性、平板、一维、热阻、薄膜和比热测试模块选项。

主要应用场景

·前沿材料研发:石墨烯复合材料的热导增强机制分析;

·工业质量控制:锂电池隔膜导热均匀性批量检测;

·极端环境模拟:航天器隔热材料在真空低温下的热性能评估。

作为热物性测试领域的颠覆性技术,TPS通过将动态传热理论与精密传感技术结合,为材料科学和工程应用提供了前所未有的分析维度。理解其原理不仅是技术选择的基础,更是推动热管理创新的关键一步。

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