聊一聊 导热系数瞬态热源法和平板稳态法的主要区别

1. 核心原理的区别

• 平板稳态法： 基于傅里叶一维稳态热传导定律。它要求在测试过程中，热量通过样品的速率是恒定的（即达到热平衡），没有热量的积聚。通过测量样品在稳定状态下的厚度、两侧温差以及通过的热流密度来计算导热系数。

• 瞬态热源法： 基于非稳态热传导原理。它不需要等待系统达到热平衡，而是通过在样品中施加一个短暂的热脉冲（如热线、平面热源或激光），然后记录样品温度随时间变化的响应曲线。通过分析温度上升或扩散的速度来反推出导热系数。

2. 测试效率与速度

• 平板稳态法： 耗时较长。因为需要等待整个系统（包括环境）达到热平衡，测试周期通常需要数小时甚至更长（例如防护热板法可能需要4-8小时）。

• 瞬态热源法： 速度快。由于不需要等待平衡，测试通常在几秒到几分钟内即可完成（如瞬态平面热源法通常在5-160秒内）。

3. 适用材料与测量范围

• 平板稳态法： 非常适合测量低导热系数材料（如绝热保温材料、塑料、橡胶等），在低导热区域具有及高的精度和可靠性。但它通常不适用于液体或高导热材料，且对样品的尺寸和形状（通常要求厚度均匀、表面平整）有严格要求。

• 瞬态热源法： 适用范围极广。它可以测量从低导热到高导热（如金属、石墨烯、陶瓷）的材料，也能轻松应对液体、粉末、膏体以及各向异性材料。样品制备相对简单，对形状要求不那么苛刻。

4. 精度与环境要求

• 平板稳态法： 被视为基准方法（如防护热板法是仲裁方法），精度及高（误差可控制在±2%以内），重复性好。但它对环境条件（如温度波动、气流）要求非常苛刻，需要极其稳定的实验室环境。

• 瞬态热源法： 虽然技术进，但在某些低导热材料的测量上，其觉对精度可能略低于稳态法。不过，它对环境的抗干扰能力较强，且能通过数学模型修正部分误差。

总结对比表