等效導熱系數的案例
：具有金屬級導熱系數和可控導熱路徑的全有機聚合物塊狀材料
總而言之，到目前為止，開發導熱系數10 W/m K以上的復合材料仍是一個巨大的挑戰，而如何進一步調控熱量在這種高導熱復合材料內部的傳導路徑更是一件十分有趣、而又困難的事情。
圖2. PDMS/PEMF復合材料的導熱系數。
低維的高分子材料，特別是高度拉伸取向的纖維或薄膜，在特定方向具有非常優異的導熱能力，例如PE纖維的導熱系數可以高達100 W/m K，但如何將上述PE纖維的優點拓展到三維的聚合物塊體材料中目前還尚未有系統性的嘗試。針對上述所提到的幾個問題和挑戰，在本文中，他們利用PEMF長度方向高導熱的特點，通過模具加工、真空浸漬以及高壓水切割的方法可控定構了垂直方向高導熱的PDMS/PEMF絕緣復合材料。如圖2所示，由于PEMF可以在米級尺度上保持完整的連續狀態，不會在傳熱方向引入任何的PDMS-PEMF微觀界面，因此該復合材料的垂直導熱系數可以高達38.27 W/m K，其性能甚至可以比擬一些金屬材料，如不銹鋼等。此外，這種全有機的材料還具有優異的絕緣能力，極好的介電性能，以及輕質的特點，其絕緣導熱系數幾乎超過了目前所報道的所有三維塊體材料。
圖3. PDMS/PEMF復合材料的導熱系數。
展開 COMSOL和Matlab聯合仿真之復合材料填充建模
在基底材料中添加填料制成的復合材料，被用在絕緣材料改良性能機械防腐蝕性能、導熱材料提高導熱性能等應用場合。在絕緣材料中，根據不同需要向聚合物基體添加的填料可以是補強劑、惰性填充劑、阻燃劑、防老劑及其它特殊用途填料。在提高上述性能的同時，也要保證足夠的絕緣性能。在導熱材料中，用于芯片散熱的硅脂是經典的復合導熱材料用途之一。
對這些復合材料性能的仿真研究中，需要建立隨機填料幾何模型。在COMSOL中，如果要建立大量隨機部件，直接在軟件中建模是很不方便的。
這種情況，適合采用程序化建模。具體的方法有：
1、方法或插件
3、java接口
4、matlab接口（comsol with matlab）
（上圖是采用方法實現的隨機幾何建模）
其中，matlab接口是最靈活的，可以利用matlab內置的函數，使得開發更簡單，并能開發出具有更復雜需求代碼。
COMSOL軟件提供了使用matlab建模仿真的API（COMSOL with MATLAB），可以通過編寫matlab腳本，自動構建各種隨機模型：
填料的材料可以是一種，也可以是多種；填料的形狀可以是一種，也可以是多種（球形、圓柱形、長方體等）。
上述模型是填料都在計算域內部的，也可以制作填料被邊界截斷的模型：
程序隨機填料，可以保證填料顆粒間不相交，填料的尺寸可以是相同的、等概率隨機分布、正態隨機分布等。計算域除了可以是上述模型中的長方體，也可以是圓柱體、球體等。
另外，可以代碼可以自動完成材料的設置、邊界條件的設置：
方便進行復合材料的力學性能、等效電導率、等效導熱系數等：
可以批量生成模型，計算不同填料填充率時，復合材料的物理性能：
對于這些復合材料的仿真研究，既可以研究填充率的影響，也可以研究填料尺寸的影響、長寬比比較大的材料取向的影響等。
展開 技術研究 | 液體高分子材料導熱系數測試技巧
1、背景描述
導熱系數是表征材料導熱性能的一個重要參數，它不僅是評價材料熱學特性的依據，也是材料在設計應用時的一個依據。目前，測量導熱系數的實驗多以固體為測試樣品。對于液體，由于導熱系數較小，基本屬于不良導熱體，而且液體具有流動性，特別是在加熱時，液體內因溫差而形成的對流將使其導熱系數的準確性降低。而隨著近年來納米流體具有優異的傳熱性能，成為了一種新型的導熱介質，滿足了熱系統高負荷的傳熱冷卻要求和微尺度狀態下的強化傳熱要求，在殼管式、雙管式、平板式等不同類型換熱器中的傳熱研究需求也不斷增大，廣泛應用于汽車、化工、太陽能集熱等不同領域。這也對液體的導熱性能測試提出了需求，現目前已有導熱性能的測試手段有6種，根據傳熱的特點和原理進行劃分。文獻調研統計發現，液體導熱系數測試多以穩態平板法為主，但在重復穩態測量時，即使設定加熱盤和環境溫度不變，穩態所對應的樣品上下表面的電壓也有起伏，由于其差值比較小，其值的微小變化會對結果造成比較大的影響，而且需要通過其他軟件進行相關結果的擬合。而非穩態中激光閃射法具有適用性強，測試結果精確等特點，而且本身帶有測試液體的樣品支架和軟件擬合模型，如圖1所示。
圖1 樣品框圖（左圖為樣品和支架圖，右圖為實體樣品支架）
圖2 儀器結構示意圖
其測試原理為：當進行樣品Z軸方向上測試，一定的設定溫度 T（恒溫條件）下，由激光源（或閃光氙燈）在瞬間發射一束光脈沖，均勻照射在樣品下表面，使其表層吸收光能后溫度瞬時升高，并作為熱端將能量以一維熱傳導方式向冷端（上表面）傳播，使用紅外檢測器連續測量上表面中心部位的相應溫升過程，如圖2所示。因此，需要對激光閃射導熱儀的液體測試方法進行開發。
展開 如何測試各項異性材料X軸方向的導熱系數？
5G信號發射頻率高，設備溫度耗散性能要求高，材料的導熱性能成為了評價5G材料的重要指標。
材料導熱性能的提高，主要原理是增加材料內部微觀結構中的導熱通路，一般采用兩種方式，一種是高分子基材本體結構的影響，如結晶性聚合物可通過對材料施加外力，高分子鏈的結構會沿著外力的方向進行排列，形成連續的短切晶橋，當熱量沿著外力方向傳播時可獲得很高的導熱系數，從而改善聚合物材料的傳熱能力。對于非晶態的聚合物來說，在受力后不僅可以形成取向，而且可以使高分子的自由體積受迫變小使內部更緊密，從而減弱延取向方向的聲子散射，提高導熱性能。
二是添加導熱填料，高的填充系數必將獲得更高的導熱系數。當填充量變大時，導熱粒子之間接觸的可能性變大，一旦形成連續的粒子連通相導熱系數將快速提升。同時填料的幾何形態對材料的導熱系數是非常明顯的，同種粒子通常會有不同的形貌，一般來說長徑比大的填料更易取向排列形成導熱通路。如將碳纖維填充到聚丙烯中并沿軸向取向，其軸向導熱系數隨體積分數變化非常明顯，但垂直方向的導熱系數基本上毫無變化。
在測量材料的導熱系數過程中，除了考慮儀器狀態、實驗條件外，還要考慮到試樣本身因素對測試的影響，因為試樣的厚度和處理的方式直接影響了導熱性能的測試結果。聚合物在兩個方向上，產生了各向異性。由于復合材料的導熱系數會受到基體和填料結構特性的影響，通常需要分別測試Z軸和X軸不同方向的導熱性能，如圖1所示。以復合材料為例，利用激光閃射導熱儀對材料導熱性能進行測試，其原理是一束激光能量在試樣內部沿著Z軸和X軸兩個方向進行能量傳導。
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一種新型高導熱系數的BN/硅橡膠復合薄膜材料
考慮到電絕緣性和柔韌性，采用高導熱填料的聚合物基復合材料(包括金屬、碳和陶瓷材料)受到了廣泛的關注。然而，金屬或碳填充復合材料的導電性不可避免的限制了其在電子器件中的應用。因此，氮化硼、氧化鋁或氧化鎂等具有高導熱性和電子絕緣性的陶瓷填料是高性能TIM的候選填料。
其中，六方氮化硼(h-BN)由于其高平面內導熱系數(理論上高達2000 W/(mK))和優異的電子絕緣而引起了特別的關注。為了有效地將熱源產生的多余熱量傳遞到散熱器，理想的TIM最好具有高的垂直導熱系數。到目前為止，聚合物/BN復合膜即使在高填料含量(~60 wt%)下的導熱系數一般小于10 W/(mK)。然而，這種聚合物膠合填料骨架，由于簡單的物理接觸，相鄰填料之間的界面相互作用相對較弱，這在結處造成強烈的聲子散射，極大地限制了所得復合材料的導熱性增強。
聚合物-六方氮化硼(BN)復合材料因其高導熱性和優異的電子絕緣性而成為電子器件理想的熱界面材料(TIM)。然而，由于BN填料的二維形狀和化學惰性，BN的垂直排列和巨大的熱阻是當前面臨的挑戰，阻礙了聚合物/BN復合材料的高效傳熱。因此開發新型的材料制備策略調控填料的排列方式是非常重要的研究方向之一。
02成果掠影
近期，復旦大學陳敏教授團隊在開發高導熱系數的硅基橡膠復合材料取得新的進展。該團隊提出通過結合一種新型的非溶劑誘導相分離工藝“原位焊接”策略。
結果表明，室溫硫化硅橡膠(RTV SR)注入后，得到的RTV SR/ W -BN復合膜在BN負載僅為15 wt%的情況下，通過面導熱系數顯著提高至15.4 W/(mK)。此外，有限元調制和模型擬合表明，由于焊接材料和BN填料之間的晶格結構相同，原位焊接BN- BN可以有效降低BN- BN的ITR。
展開 樣品導熱系數測定的App制作 ￥3500
本案例基于COMSOL軟件制作了一App界面程序，用于測定樣品的導熱系數，所制作的App程序為任一圓柱形樣品提供了導熱系數的測試方法，并且基于該App可拓展至任意形狀和任意材料的樣品的導熱系數的測定，所開發的App界面如圖所示：
感興趣的朋友，進行交流模型
圓柱形鋰電池各向異性導熱系數測試技術
為了真正有效的評價改進后的測試方法，采用了瞬態平面熱源法對delrin 和丙烯酸樣品的導熱系數進行單獨測量并進行的對比測試，測試結果如表2-2 所示。
表2-2 兩種測量方法的結果比較
在Jain 團隊的這次改進性研究中，參數估計計算中只估計了導熱系數這一個參數，并未對比熱容進行參數估計，理由是參數估計過程中要先計算出比熱容，然后再根據此比熱容來估計導熱系數，而比熱容的誤差會對導熱系數帶來較大影響。因此，此次研究中電池比熱容數據采用了量熱計獨立測量結果，delrin 和丙烯酸樹脂比熱容則由瞬態平面熱源法測得。
Jain 團隊的這次改進性研究報道了徑向導熱系數測量的不確定度為7%，從表
2-2 所示測量結果來看，兩種方法相差了9~15%，導熱系數越小則測量誤差越大。
2.2. Spinner 等人的研究工作
為了對圓柱形鋰電池做更深入的研究，美國海軍研究實驗室的Spinner 等人分
別采用了解析、量熱測量、數值和試驗四種方法對商用18650 鋰離子電池的熱物理性能進行了測試研究[3]：
（1）第一種方法是根據隨時間變化的導熱方程式得出的徑向導熱系數的解析
表達式，然后依據自然對流加熱和冷卻鋰電池的實驗測量值，采用參數估計方法得到鋰電池徑向導熱系數和比熱容。
（2）第二種方法是采用自制的簡易量熱儀測試出鋰電池的比熱容。
（3）第三種方法是采用徑向導熱方程解析表達式，結合圖2-2 所示的恒定熱流試驗測量結果，采用數值差分和參考估計方法得到徑向導熱系數和比熱容。
（4）第四種方法完全采用了Drake 等人的軸向導熱系數測試方法[1]。根據電
池表面溫度準穩態變化曲線，通過截距和斜率計算得到軸向導熱系數和比熱容。
展開 中科潤資成功降低硅系纖維氣凝膠復合材料導熱系數
來源 | 中科潤資公眾號
近日，中科潤資通過前驅體金屬氧化物注入、控制濕凝膠介孔成型， 并調整纖維載體成分和直徑比例分布，優化惰性氣體置換條件等技術措施，成功將硅系纖維氣凝膠復合材料在高溫段（500℃）的導熱系數降低至0.044w/m·k（穩態熱防護板法 GB/T 10294-2008，ASTM C177-19），并滿足在1300℃時長效穩定絕熱，達到世界領先水平!
中科潤資研究人員根據高溫環境下熱量傳遞的特點，針對性地對高溫熱輻射的阻擋效應進行增強設計，應用大目數小直徑金屬氧化物顆粒在氣凝膠內部進行間隙固溶分布，并調整了氣凝膠介孔的大小和比表面積，構建起一張張“遮陽板”，極大地增強了氣凝膠復合材料對高溫輻射的反射效應，同時改變纖維分布情況，根據輻射熱傳遞特點，改善材料的各向異性，從而有效地阻礙了熱輻射傳遞。
此項技術可應用于航空航天、熱電、鋼鐵、化工、醫藥、食品、建筑等多個包含過程中熱管理的行業門類，中科潤資在深耕絕熱材料研制的同時，在終端應用研究上也狠下功夫，運用有限元分析等現代化技術，模擬應用終端溫度及熱流分布，同時結合自主設計的小型化測試工裝具體實驗和復現設計指標，互應修正，向客戶提供最優質的全過程熱管理服務，提高能源利用率，為企業增效、節能降碳做出貢獻！
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展開 一種3D結構復合材料的導熱系數模擬計算方法
事實上，數據驅動分析使用強大而有前途的工具來揭示數據中的隱含相關性，為此發展可以通過使用各種ML模型進一步模擬預測關于復合材料的導熱系數是非常重要的。
02
成果掠影
近期，德國達姆施塔特工業大學的Mozhdeh Fathidoost團隊在通過機器學習建立模型講材料的參數與有效導熱系數的響應聯系起來取得新進展。該論文旨在探討復合材料組分的不同熱參數和幾何參數、界面阻力和滲透路徑對復合材料有效導熱系數的影響。以及不同特性對目標有效導熱系數的重要性。本研究的其他次要目標是建立替代模型，將復合材料樣品的輸入參數與有效導熱系數響應關聯起來，以及訓練一個基于滲透路徑存在的微觀結構分類模型。通過數據驅動的熱滲透分析，闡明了各種特性對復雜三維復合材料結構有效導熱系數的影響。這些特征包括復合材料成分的熱學和幾何性質、界面阻力和滲透路徑的存在。生成了一系列具有不同特征的體素微觀結構樣本。使用基于擴散界面的均勻化方法計算評估了它們的有效導熱系數。采用基于體素的算法識別結構中潛在的滲透路徑。均質化結果表明，在高縱橫比和界面阻力的復合樣品中，滲透路徑的影響尤為顯著。利用數據驅動的靈敏度研究分析了不同的熱特征和幾何特征對有效導熱系數的重要性。分析還表明，顆粒體積分數和界面熱阻是決定有效導熱系數的最重要特征。最后，采用基于代理的分類模型，可以以93%的準確率區分有和沒有滲透的微觀結構。
展開 等效黏滯阻尼系數
請問，有人知道等效黏滯阻尼系數，是用哪一圈滯回曲線計算嗎？是用最大一圈計算嗎
Solidcast——等效換熱系數計算工具
Solidcast——等效換熱系數計算工具
『原創』ANSYS的單位在哪可以看見和設置，FLOTRAN模塊中，流通導熱系數怎么設置？
本人正在做論文，初學ANSYS不久，現向大家求教
ANSYS的單位在哪可以看見和設置，FLOTRAN模塊中，流體導熱系數怎么設置？
另在一個二維的圓環流體模型中，我設置了內圓環邊界流體速度，那么外圓環流體速度還要設置嗎？
10種簡單實用的PCB散熱方法
元器件間距建議：
02
高發熱器件加散熱器、導熱板當PCB中有少數器件發熱量較大時(少于3個)時，可在發熱器件上加散熱器或導熱管，當溫度還不能降下來時，可采用帶風扇的散熱器，以增強散熱效果。
當發熱器件量較多時(多于3個)，可采用大的散熱罩(板)，它是按PCB板上發熱器件的位置和高低而定制的專用散熱器或是在一個大的平板散熱器上摳出不同的元件高低位置。將散熱罩整體扣在元件面上，與每個元件接觸而散熱。
但由于元器件裝焊時高低一致性差，散熱效果并不好。通常在元器件面上加柔軟的熱相變導熱墊來改善散熱效果。
03
對于采用自由對流空氣冷卻的設備，最好是將集成電路(或其他器件)按縱長方式排列，或按橫長方式排列。
04
采用合理的走線設計實現散熱由于板材中的樹脂導熱性差，而銅箔線路和孔是熱的良導體，因此提高銅箔剩余率和增加導熱孔是散熱的主要手段。評價PCB的散熱能力，就需要對由導熱系數不同的各種材料構成的復合材料一一PCB用絕緣基板的等效導熱系數(九eq)進行計算。
05
同一塊印制板上的器件應盡可能按其發熱量大小及散熱程度分區排列，發熱量小或耐熱性差的器件(如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上流(入口處)，發熱量大或耐熱性好的器件(如功率晶體管、大規模集成電路等)放在冷卻氣流最下游。
展開 PCB散熱的10種方法！
04
采用合理的走線設計實現散熱由于板材中的樹脂導熱性差，而銅箔線路和孔是熱的良導體，因此提高銅箔剩余率和增加導熱孔是散熱的主要手段。評價PCB的散熱能力，就需要對由導熱系數不同的各種材料構成的復合材料一一PCB用絕緣基板的等效導熱系數(九eq)進行計算。
05
同一塊印制板上的器件應盡可能按其發熱量大小及散熱程度分區排列，發熱量小或耐熱性差的器件(如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上流(入口處)，發熱量大或耐熱性好的器件(如功率晶體管、大規模集成電路等)放在冷卻氣流最下游。
展開 熱設計的重要性以及PCB電路板散熱設計技巧
通常在元器件面上加柔軟的熱相變導熱墊來改善散熱效果。
3 對于采用自由對流空氣冷卻的設備，最好是將集成電路（或其他器件）按縱長方式排列，或按橫長方式排列。
4 采用合理的走線設計實現散熱
由于板材中的樹脂導熱性差，而銅箔線路和孔是熱的良導體，因此提高銅箔剩余率和增加導熱孔是散熱的主要手段。
評價PCB的散熱能力，就需要對由導熱系數不同的各種材料構成的復合材料一一PCB用絕緣基板的等效導熱系數(九eq)進行計算。
5 同一塊印制板上的器件應盡可能按其發熱量大小及散熱程度分區排列，發熱量小或耐熱性差的器件（如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上流（入口處），發熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規模集成電路等）放在冷卻氣流最下游。
6 在水平方向上，大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置，以便縮短傳熱路徑；在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印制板上方布置，以便減少這些器件工作時對其他器件溫度的影響。
7 設備內印制板的散熱主要依靠空氣流動，所以在設計時要研究空氣流動路徑，合理配置器件或印制電路板。空氣流動時總是趨向于阻力小的地方流動，所以在印制電路板上配置器件時，要避免在某個區域留有較大的空域。整機中多塊印制電路板的配置也應注意同樣的問題。
8 對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區域（如設備的底部），千萬不要將它放在發熱器件的正上方，多個器件最好是在水平面上交錯布局。
9 將功耗最高和發熱最大的器件布置在散熱最佳位置附近。不要將發熱較高的器件放置在印制板的角落和四周邊緣，除非在它的附近安排有散熱裝置。在設計功率電阻時盡可能選擇大一些的器件，且在調整印制板布局時使之有足夠的散熱空間。
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