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稳态法

稳态法建立一维稳态热流，通过傅立叶方程计算导热系数。所有稳态法要解决的问题是热流密度如何准确测量。最经典的稳态法是防护热板法（Guarded Hot Plate）,遵循的标准是C177，国标10294。样品置于加热板上，样品2/3尺寸大小的热板内布置用于量热的加热丝，其它尺寸外缘部分布置防护加热丝，并有隔离缝，下部是辅助防护加热，这样热板部分的发热量通过样品形成一维稳态热流，均作为热流密度的计算量，因此这是一种绝对方法。这个标准的假设是，样品与界面的热阻相对于样品的热阻可以忽略，也就是样品的热阻必须大于0.1 m ² K/W，因此导热系数一般从非常低到0.3 W/(mK)的范围，并且样品尺寸较大。其测量准确度最高，非常适合大尺寸的绝热材料，大尺寸的泡沫塑料。由于双样品配置时，两块样品的对流方向和热流方向不同，因此单样品的测量更为准确。

▲ 图1 单样品防护热板法示意图

由于防护热板造价昂贵且需要稳定的时间过长，通常采用采用防护热板法来校正热流计，然后采用热流计来代替热板进行热流密度的测量， 这就是 热流计法 。热流计法的标准是C518，国标10295。它与防护热板法测量范围基本一致，给样品施加的冷热板温差都是20~25度左右，但是测量尺寸更加广泛（200 mm~800mm），并可拓展至低温和高真空下测量。

▲ 图2 带自动进样器的热流计法导热仪

当样品的导热系数变大的时候，比如导热系数在0.1~40 W/(mK)范围内的高分子，玻璃，陶瓷和部分金属材料，此时样品的热阻变小，就必须要考虑界面热阻的影响了。由于样品热阻变小，那么侧向的热损变大，样品及冷热板必须加热防护。这就是 防护热流计法 。遵循的标准是ASTM E1530。界面热阻在10-3量级，样品的热阻在10~400*10-4范围。此时的样品不可能再像导热较低的样品做的那么大，一般为50mm，样品的温升一般在5~10度。此时的热流，则由中等导热系数的已知材料来比较计算得出。

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