熱導率測量
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
熱導率測量的實例教程
特定運行工況（如極端溫度和倍率）容易造成電池的過早衰減和熱安全問題。深入理解真實世界的電池衰減是提升實際應用中電池壽命、安全性及可靠性的關(guān)鍵，依賴于先進的電池傳感技術(shù)。多種傳感信號已被用于電池監(jiān)測，如溫度、壓力、電化學、聲學及光學等，然而，大多數(shù)現(xiàn)有傳感技術(shù)具有復雜、嵌入式和定性的特點，難以用于長期獲取商業(yè)電池的定量衰減信息。
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成果掠影
近期，南方科技大學曾玉強助理教授課題組在電池傳感領域取得新進展，建立了電池衰減相關(guān)的熱導率模型，將電池熱導率作為電池衰減的定量監(jiān)測指標，提出了一種非嵌入式的電池衰減定量評估手段。在前期工作中，團隊以電極熱導率為傳感信號，基于電極熱導率和鋰離子濃度之間的定量關(guān)系，量化了電極厚度方向的熱導率和鋰離子濃度的空間分布。在此基礎上，團隊利用電池熱導率對電池結(jié)構(gòu)變化的強依賴性，將其作為電池衰減的定量指標。根據(jù)團隊建立的電池熱導率模型，電池的兩種主要衰減機制對其熱導率有著相反的影響：析鋰會降低負極顆粒與隔膜之間的緊縮熱阻而提高電池熱導率，電解液消耗則會降低流體部分的有效熱導率而降低電池熱導率。基于電池熱導率模型，團隊開發(fā)了熱傳感方案，用于電池衰減的非嵌入式監(jiān)測和定量評估。該方案由電池熱導率模型標定和熱導率實時測量兩部分組成。概念驗證研究表明，由實時測量的熱導率變化及趨勢，可以反推電池衰減源的演變過程，進而定量區(qū)分鋰沉積以及與副反應和鋰沉積相關(guān)的電解液消耗。以不同熱管理條件下的電池快充為例，高溫抑制了鋰沉積導致的電池衰減，但加速了電解液的消耗，兩種衰減機制之間的平衡決定了電池的最佳運行溫度。
展開 通過自行開發(fā)的適應性界面熱傳感器技術(shù)，準確表征了一系列孔隙均勻的微孔泡沫的熱導率，研究表明孔隙率的演化趨勢與典型的均相模型吻合較好。為了與均勻材料進行比較，邱等人通過耦合三維層析成像和有限元方法計算了非均質(zhì)多孔材料的導熱系數(shù)。由于構(gòu)造孔徑分布的不均勻性，研究報道的表觀導熱率降低達13.5％。此外，當孔隙度接近非常高的值時，均質(zhì)和非均質(zhì)模型之間的區(qū)別將顯著減小，可能是由于固氣界面含量增加導致。與利用高孔隙度相反，孔尺寸分布的不均勻性的發(fā)展對于進一步降低多孔絕熱體的導熱率可能起關(guān)鍵作用。該文章工作有望為超級絕熱材料的研究提供新的設計研究思路。
【圖文解析】
圖1 用于熱導率測量的AITS圖像和示意圖。
a，AITS在材料表面上的照片。b，測量系統(tǒng)示意圖。c，用于校準兩種類型AITS的各種標準材料導熱系數(shù)測量結(jié)果，測量誤差在5.9％以內(nèi)。
圖2制造用于熱輸運AITS的處理流程示意圖。
圖3基于AITS的3
ω方法測試結(jié)構(gòu)和多孔材料的測量溫升數(shù)據(jù)。
a，多孔塊材基于3 ω方法在不同壓力下進行熱特性表征。b，AITS在不同壓力下的實驗溫升數(shù)據(jù)。
圖4多孔材料的代表性合成過程和熱表征實驗數(shù)據(jù)。
a，RS系列PMI泡沫的合成工藝。B，不同密度RS泡沫基于AITS的3ω方法的試驗測量數(shù)據(jù)。c，RS系列PMI泡沫的代表性SEM圖像。
圖5用于傳熱分析的空心立方體模型。
a，空心立方體模型的示意圖。b，單元格的放大視圖。c, 穩(wěn)態(tài)熱傳導下的模擬溫度分布。
展開 熱導率是材料的基本物理屬性之一，在很多領域起著重要甚至決定性的作用。具有高熱導率的材料常在散熱方面用途廣泛，而具有低熱導率的材料則主要應用于隔熱領域。熱導率的定義以及測量均需要絕熱條件，即材料和環(huán)境之間無能量交換，熱量只能沿著材料從高溫傳導至低溫。目前材料熱導率的測試技術(shù)已相當成熟，特別針對塊體材料，熱導率相關(guān)參數(shù)的測量均已有國際和國家標準，以及成熟的商用儀器。
相變是很多材料具有的一項特性。相變材料在固態(tài)存儲、光電開關(guān)、能量轉(zhuǎn)換等領域具有廣泛的應用。眾所周知，發(fā)生相變時，材料和環(huán)境之間存在顯著的能量交換，會與熱量的傳遞強烈耦合。因此，材料相變過程中熱導率的理解和測量顯然不同于絕熱條件下的情形，是一個未知而又非常基礎和重要的科學問題。對該問題的研究有望帶給人們新的認識并推動相關(guān)的應用。
特別在現(xiàn)階段，針對材料相變過程中的熱導率，出現(xiàn)了很多不一致甚至完全相對立的理解和實驗數(shù)據(jù)。例如，Cu2S、Ag2S等具有一級相變，其電性能在相變時不存在拐點，很平滑地從低溫相變化至高溫相，但它們的熱導率卻出現(xiàn)了反常的拐點，在相變時低于低溫相和高溫相的數(shù)值；即使對具有二級相變的Cu2Se，采用直接測量的熱容值和杜隆珀替Dulong-Petit理論熱容值分別計算得到的熱導率，在相變區(qū)域具有截然相反的變化趨勢。
展開 </li><li class="ql-align-justify"><strong>散熱模組檢測：</strong>可用于測量散熱模組材料的發(fā)射率，幫助篩選高輻射效率材料、管控生產(chǎn)質(zhì)量及分析散熱失效原因，以提升散熱模組散熱性能。</li></ul><h1 class="ql-align-justify"><strong>結(jié)語：洞察熱世界，開啟新未來</strong></h1><p class="ql-align-justify">對紅外發(fā)射率的精準測量，是實現(xiàn)精準熱控、智能感知的基石。威睛光學手持式紅外發(fā)射率檢測儀，將復雜的實驗室測量能力濃縮于便捷的手持設備中，讓科技的觸角深入更廣闊的應用場景，賦能各行各業(yè)將“熱指紋”的奧秘轉(zhuǎn)化為切實的生產(chǎn)力與創(chuàng)新力。</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify"><strong>如您想了解更多產(chǎn)品信息，歡迎fang問“威睛光學”guanwang！</strong></p><p><br></p>
展開 02
成果掠影
近期，天津理工大學趙云峰教授、蘇州泰吉諾新材料有限公司李兆強聯(lián)合河北工業(yè)大學鄧齊波教授在制備具有低表面張力和優(yōu)異熱導率的LM取得新進展。高表面張力使得LM和填料難以很好地混合以制備用于熱界面應用的復合漿料。該團隊研究發(fā)現(xiàn)摻雜鎢(W)納米粒子可以使LM在氮化硼(BN)丸表面的接觸角從133°降低到105°，表明摻雜W納米粒子可以降低LM的表面張力。LM、W和BN的加入順序會影響復合材料的最終形態(tài)，而W納米粒子必須先與LM (LM+W)混合才能得到復合漿料(LM +W-BN)。相比之下，其他添加序列或不添加W納米顆粒只能得到復合粉末。LM +W-BN的導熱系數(shù)高達14.49 W/(mK)，并對LM +W-BN材料在壓力、高溫、熱沖擊和高濕條件下的穩(wěn)定性進行了詳細研究，樣品具有良好的綜合性能。通過在發(fā)光二極管(LED)模塊中的應用，LM +W-BN漿料顯示出作為熱界面材料(TIM)的優(yōu)異熱管理能力。這種方法也被擴展到其他導熱填料，包括碳纖維和石墨烯。這項工作提供了一種簡單的方法來降低LM表面張力，也可能使其他填料的結(jié)合，擴大LM的使用，如集成電路和柔性電子產(chǎn)品。研究成果以“Enhanced thermal conductivity of liquid metal composite with lower surface tension as thermal interface materials”為題發(fā)表于《jmr&t Journal of Materials Research and Technology》。
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熱導率測量的最新內(nèi)容
發(fā)射率的測量需要建立在有關(guān)紅外輻射學的基礎上，發(fā)射率在輻射測溫以及材料的性能中扮演著重要的角色，在航天航空、軍事國防、工業(yè)生產(chǎn)、能源利用、節(jié)能方面均有所滲透。在國防和軍事中的發(fā)射率主要被應用于雷達等，可供輻射監(jiān)測設備進行對比監(jiān)測，以及滿足隱身涂層等性能需要；在工業(yè)生產(chǎn)、節(jié)能和能源領域，發(fā)射率主要應用在輻射測溫，可以實時非接觸式探測工作現(xiàn)場變化；在能源環(huán)保方面發(fā)射率主要應用在高低發(fā)射率涂層，目的是提高能量的收集或者能量的散去
<p class="ql-align-justify">在伸手不見五指的暗夜，熱成像儀卻能勾勒出清晰的輪廓；航天器穿越大氣層時，表面溫度始終可控——這些神奇現(xiàn)象的背后，都藏著一個關(guān)鍵的物理參數(shù)：<strong>紅外發(fā)射率</strong>。它如同物質(zhì)與生俱來的“熱指紋”，決定了物體如何與外界交換熱能。然而，要精準獲取這把解鎖熱感知世界的鑰匙，卻是一項巨大的挑戰(zhàn)，而這正是<strong>威睛光學手持式紅外發(fā)射率檢測儀
該方法將提供一個全面和通用的解決方案的熱導率測量固體材料。
該方案由電池熱導率模型標定和熱導率實時測量兩部分組成。概念驗證研究表明，由實時測量的熱導率變化及趨勢，可以反推電池衰減源的演變過程，進而定量區(qū)分鋰沉積以及與副反應和鋰沉積相關(guān)的電解液消耗。以不同熱管理條件下的電池快充為例，高溫抑制了鋰沉積導致的電池衰減，但加速了電解液的消耗，兩種衰減機制之間的平衡決定了電池的最佳運行溫度。
來源 | 無機材料學報
作者 | 付師1,2，楊增朝1，李江濤1,2
單位 | 1.中國科學院理化技術(shù)研究所 低溫重點實驗室; 2. 中國科學院大學材料與光電研究中心
摘要：隨著以 SiC 和 GaN 為代表的第三代寬禁帶半導體的崛起， 電力電子器件向高輸出功率和高功率密度的方向快速發(fā)展， 對用于功率模塊封裝的陶瓷基板材料提出更高的性能要求
來源 | 復合材料學報，知網(wǎng)
作者 | 謝世紅1，高潔*1，寧來元2，鄭可1，馬永1，于盛旺1，賀志勇1
單位 | 1.太原理工大學材料科學與工程學院；2.豐聯(lián)科光電（洛陽）股份有限公司
原文 | DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20230714.001
溫濕度傳感器
日本Figaro半導體傳感器
電化學氣體傳感器新技術(shù)—絲網(wǎng)印刷電化學傳感器
紫外線傳感器
離子流氧氣傳感器
超聲波測距傳感器
SST氧氣傳感器
熱導率真空度測量傳感器
圖2.非晶氧化鎵熱導率的實驗測量結(jié)果與理論預測值對比。
圖3.非晶氧化鎵短程及中程有序結(jié)構(gòu)的特征分析。
圖4.不同非晶氧化鎵體系的參與比倒數(shù)及振動模態(tài)擴散率分布果。
來源 | Materials Today Physics
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背景介紹
扭曲雙層石墨烯(TBG)表現(xiàn)出具有較大第二晶格周期性的moire圖。當兩層石墨烯之間的扭轉(zhuǎn)角達到1.08度時，出現(xiàn)能帶雜交和避免交叉，導致在Dirac點附近形成平坦帶。這種不尋常的行為被稱為“魔角”，導致了在單層或雙層石墨烯中都不常見的新現(xiàn)象。
來源 | ACS Applied Nano Materials
01
背景介紹
隨著電子設備的逐步升級，電子元器件也發(fā)生了質(zhì)的飛躍。它們體積小型化，功能多樣化，功率越來越大，這必然會導致熱量集中，甚至縮短設備壽命，造成設備故障。聚合物具有輕質(zhì)、電絕緣、柔韌性等優(yōu)良性能，能夠滿足柔性電子新技術(shù)發(fā)展的需要。然而，聚合物的低固有熱導率限制了它們在電子領域的應用為滿足散熱需求
