金属反射型保温材料导热系数的测定

根据稳态法测量导热系数原理,设计了一套稳态导热系数测量装置,利用自动控制技术实现实验过程的可控性。通过与导热系数参比块的测量校对,该装置测量结果的准确度达到标准要求。并利用此测量装置对压力容器金属反射型保温层试样的导热系数进行了测定,测定温度在80～220 ℃范围内,测量误差小于1.3%,导热系数值由0.040 W/(m·K)变化到0.053W/(m·K)。     

多孔硅层孔隙率对其热绝缘性能的影响

研究了多孔硅层孔隙率对其热绝缘性能的影响机制.以P 型硅片为基底,通过双槽电化学腐蚀法制备多孔硅.采用微拉曼光谱法对多孔硅的热导系数进行了测量,结果表明,多孔硅的热导系数随其孔隙率的增大而明显下降,实验中热导系数最低可达到0.624W/(m·K),从而通过降低热导系数使多孔硅的绝热性能得到了增强.     

香蕉冻干过程中有效导热系数实验研究

为实现对冻干工艺的精准热控制,提高冻干产品品质,本文以香蕉为研究对象,利用稳态热流法研究了在真空环境下压强(10、30、50 Pa)和干燥温度(-20、-30℃)对香蕉切块整个冻干过程中有效导热系数的影响。借助微CT扫描,观察分析了香蕉内部的升华过程,深入探讨了冻干过程孔隙率和有效导热系数的关系。结果表明:当压强由10 Pa增至50 Pa,对应的有效导热系数由0.036 W/(m·K)增至0.072 W/(m·K);升华干燥温度由-30℃增至-20℃,对应的有效导热系数由0.084 W/(m·K)降至0.058 W/(m·K);微CT在冻干过程(30 Pa,-20℃)中,升华界面逐渐向切块中心移动,孔隙率由最初的0.059增至0.252,对应的有效导热系数由0.695 W/(m·K)减小至0.123 W/(m·K)。     

冰生消过程体系导热系数动态变化特性

本文利用基于瞬变平面热源技术的Hot Disk热常数分析仪研究了冰生消过程中导热系数的变化规律。根据体系状态的变化,冰的生消过程可以分为5个阶段:未结冰过程(纯水)、结冰过程(冰水混合)、纯冰过程、融冰过程(冰水混合)、完全融解(纯水)。实验温度从10.3℃降至-11.0℃,然后再升至10.3℃,5个阶段中测得的导热系数分别为0.592~0.669 W/(m·K)、0.603~2.284 W/(m·K)、2.019~3.106 W/(m·K)、0.611~1.945 W/(m·K)和0.596~0.598 W/(m·K)。结果表明:水结冰融冰过程中,体系导热系数发生动态变化,并且体系导热系数值可能不是纯冰或冰水混合物的导热系数;当温度接近冰点时,水或冰的结构可能改变,导致体系导热系数突变。由于冰和水的密度不同,在结冰融冰过程中体系局部微环境的冰水两相可能存在微弱的自然对流,进而影响体系的导热系数。在实际生产活动中冰的生消过程一般接连发生,考虑体系导热系数动态变化的因素,可以避免热平衡失调影响生物环境或涉冰构筑物结构性能。     

固体材料导热率测量标准装置的研究

中国计量科学研究院正在建立保护热板法测量固体材料导热率的标准装置,本文对实验原理、装置与实验过程作了简单的介绍,在室温至80℃温度范围内对PTB提供的标准参考物质进行了多次导热率测量,对测量结果进行拟合的相对标准偏差为0.6×10-2W/(m.K),并与欧洲实验室的测量结果进行对比;在80℃~530℃温度范围间测量了花岗岩材料的导热率,测量的结果随着温度的上升而下降。     

采用多通道直冷板的两相循环冷却系统实验研究

本文搭建了以R1233zd(E)为工质的多通道直冷板两相循环冷却系统,并在冷凝温度为10、15、20 ℃,质量通量147~882 kg/(m2?s),热流密度7.73~39.75 kW/m2工况下对系统热力学循环和冷却性能进行实验研究。实验结果表明：质量通量上升,出口制冷剂焓值降低,热流密度上升,蒸发压力与出口制冷剂焓值升高。不同热流密度下冷板壁面温度随质量通量的变化趋势有所不同：当热流密度为7.73 kW/m2时,制冷剂质量通量由147 kg/(m2?s)增至735 kg/(m2?s),最大温差由2.9 K降至1.6 K;当热流密度为39.75 kW/m2时,最大温差由3.6 K增至5.2 K。不同质量通量下,换热系数随热流密度增加有不同幅度的升高：质量通量为147 kg/(m2?s)时,换热系数由1 843 W/(m2?K)增至4 528 W/(m2?K);而质量通量为588 kg/(m2?s)时,在相同条件下换热系数由1 536 W/(m2?K)增至3 569 W/(m2?K)。     

电流热退火效应对碳纤维导热性能的影响

利用瞬态电热技术(TET)和电流热退火对聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)进行原位测量,基于数值模拟方法分析实验现象。研究了退火温度对PAN-CF导热性能的影响,分析了电流热退火条件下PAN-CF的石墨化与导热性能之间的关系。在PAN-CF的退火区域,导热系数随退火温度的升高而增大,最高平均导热系数为16.27 W/(m·K),是原始平均导热系数的3.45倍。电流退火存在沿纤维轴向温度分布不均匀的现象,样品在大约中点位置燃断。燃断点的温度和导热系数最大,分别为3 867 K和96.74 W/(m·K)。其中,断点导热系数比样品的平均导热系数高出6.51倍。研究表明,经电流退火后PAN-CF的石墨化程度升高,C原子的杂化效应促使材料结构缺陷密度降低,最终导致PAN-CF的导热性能提高。     

闪光法测量粉末冶金铍材热物理参数的结果不确定度评定

利用闪光法测量粉末冶金铍材的热扩散系数、比热容、导热系数等热物理参数,分析了影响热物理参数测量不确定度的来源,并对粉末冶金铍材热物理参数测量不确定度进行评定。结果表明：在置信度95%的条件下,粉末冶金铍材热扩散系数的扩展不确定度为1.48 mm²/s,比热容的扩展不确定度为0.07 J/(kg·K),导热系数的扩展不确定度为5.80 W/(m·K)。     

一种防护热板法导热系数测量装置研制

该文介绍一种防护热板法导热系数高温测量装置,其具备温度、长度与热量可溯源性。采用耐高温不锈钢板加工护热板与计量板,热电堆控制量护温差,PT100型铂电阻温度传感器控制温度,金属杆式二等标准铂电阻温度计测量样品热面与冷面的温度,安捷伦3458A多功能数字表测量0.01Ω标准电阻与计量板加热器电压计量板的热量,冷板上安装位移传感器实时测量受热样品的厚度。在600℃条件下,装置温控重复性的标准偏差约为0.01℃,测量硅酸钙板的导热系数为0.194W/(m·K),相对标准偏差约为1%。     

高温导热系数仪测量硅酸铝板的测量不确定度评估

介绍了一套防护热板法导热系数测量装置,采用耐高温不锈钢板加工护热板与计量板,热电堆控制量护温差,PT100型铂电阻温度传感器控制温度,金属杆式二等标准铂电阻温度计测量样品热面与冷面的温度,安捷伦3 458A多功能数字表测量0.01Ω标准电阻与计量板加热器电压计量板的热量,冷板上安装位移传感器实时测量受热样品的厚度.测量装置的工作温度高达500℃,装置温控精度大约为0.01℃,研究了不同温度下硅酸铝板的导热系数,测量500℃条件下硅酸铝板的导热系数为0.164 3W/(m·℃),测量装置的测量不确定度主要来源于计量面积、样品厚度、冷板与热板温度和热流等,相对测量不确定度为1.8%.     

新型多腔孔陶瓷复合保温材料的制备及性能研究

通过原料及配方的创新,以硅酸铝纤维、玻化微珠等为原料制备了一种新型多腔孔陶瓷复合保温材料。研究了材料的导热性能和显微结构。结果表明:材料导热系数低,热面温度200℃时导热系数仅为0.050 W/(m·K),热面温度600℃时导热系数为0.084 W/(m·K);材料内部结构疏松,存在多级配的孔隙结构,孔隙尺寸在微米级以下。利用马弗炉进行保温性能测试,保温材料内表面温度600℃,厚度仅为139mm时,稳态时外表面温度即可低于46℃,散热损失仅为158 W/m~2,远远低于标准规定的最大散热损失266 W/m~2。将材料制成1cm厚度的块材时,材料能产生较大弯曲而不损坏,有利于对电厂高温管道进行包覆。     

加热条件对炭泡沫材料孔结构和性能的影响

以AR沥青为原料,利用高压釜在不同恒温条件下制备了炭泡沫,并测定了其孔结构、体积密度、显气孔率、压缩强度、常温热导率以及微晶参数.结果表明:相对于短恒温时间,长恒温时间制得的炭泡沫孔径大(412nm)、显气孔率高(83.82%)、体积密度小(0.34g/cm~3)、压缩强度高(4.92MPa),多孔连通结构更丰富.经过石墨化处理后,石墨泡沫呈现出较高的常温热导率(71.34W/(m·K))和较小的层片间距d_(002)(0.33556nm).石墨泡沫的常温比导热率能达到210(W·(m·K)~(-1)) /(g·cm~(-3)),是铜的5倍,铝的4倍.     

定型隔热制品导热系数（水流量平板法）不确定度的评定

介绍了定型隔热制品导热系数（水流量平板法）不确定度的要素构成及各类不确定度分量的计算方法,并计算了各不确定度分量的自由度,得出合成不确定度和扩展不确定度。得到不确定度报告为：导热系数检测结果A=0．197W／（m·K）,扩展不确定度U=0．005W／（m·K）,包含因子k=2。     

混合溶剂分散法制备耐高温、高导热六方氮化硼/半芳香聚酰胺12T复合材料及其性能

制备兼具优异耐高温性能和导热性能的聚合物基复合材料对于电子元器件的封装保护、高效散热和稳定成型至关重要。本文通过混合溶剂分散法(MSD)制备了六方氮化硼(BN)/半芳香聚酰胺12T (PA12T)复合材料,并对复合材料的微观结构、导热、耐高温、介电和力学性能进行了表征。结果表明:混合溶剂分散法可以有效实现BN和PA12T粉末的均匀悬浮,并可协同真空辅助自组装法与真空热压法构筑具有均一分散和取向结构的复合材料。研究表明,当BN/PA12T复合材料中的BN含量为40wt%时,混合溶剂分散法制备的样品的平面导热率可以达到2.73 W/(m·K),是机械混合法(MM)制备的样品(1.59 W/(m·K))的1.72倍,同时其具有优异的力学性能、低介电常数(3.6)、介电损耗(0.016)和显著的耐高温性能(维卡软化点超过250℃且初始分解温度可达446℃)。综上所述,混合溶剂分散法制备的BN/PA12T复合材料在电子封装及热管理领域中具有广阔的应用前景。      

单根沥青基炭纤维热导率的温度特性研究

采用"T"形法测量了温度100K～400K范围内单根沥青基炭纤维的热导率.结果表明,在300K以下,由于边界散射的影响,炭纤维热导率随着温度升高而增大,350K左右渐趋于饱和,对应热导率约为800W/(in·K),400K附近热导率又增大至920W/(in·K).在不改变接触点的前提下,通过测量同一根纤维小同长度对应的热导率,估计了炭纤维与热线节点处的接触热阻,并讨论了不同温度下辐射对热导率测量的影响,最后得到热导率的测量不确定度在±13%以内.     

Fe2O3对原位制备SiCw/SiC太阳能储热陶瓷的结构与性能的影响

为调控SiC_w/SiC复相陶瓷中原位生长SiC晶须的生长发育和形貌, 以提高SiC复相储热陶瓷的性能, 在CF0配方(SiC 69.31wt%, AlN 20.30wt%, Si 10.39wt%)的基础上添加0.5wt%~2.0wt% Fe₂O₃作为催化剂。研究了Fe₂O₃对晶须形貌、生长机制及SiC复相陶瓷结构与性能的影响。研究结果表明, 引入Fe₂O₃后晶须生长机制由气-固机理转变为气-液-固机理。Fe₂O₃添加量通过调节C元素在Fe-Si熔球中的溶解度, 与烧成温度共同调控晶须形貌。经1500 ℃烧成的CF4(2.0wt% Fe₂O₃)样品性能最佳, 晶须直径50~100 nm, 长度1~6 μm, 其体积密度、抗折强度、比热容分别为2.19 g/cm ³、45.08 MPa、0.95 J/(g·K) (25 ℃), 热导率达18.15 W/(m·K) (25 ℃), 相比于未添加Fe₂O₃的样品增加了169%。气-液-固机理生长的SiC晶须缺陷少、直径大, 可有效降低晶须-基体传输势垒, 具有更好的热学性能。     

石墨烯纳米片/(酚酞聚芳醚酮-环氧树脂)双逾渗导热复合材料的制备和性能

为在较低的导热填料含量下提高环氧树脂(EP)的热导率,通过溶液法制备了石墨烯纳米片/(酚酞聚芳醚酮-EP) (GNP/(PEK-C-EP))复合材料。基于接触角测量计算并预测了GNP的选择性分布,并通过SEM和激光闪光法研究了GNP和PEK-C含量对GNP/(PEK-C-EP)复合材料的微观结构和热导率的影响。结果表明,当PEK-C的含量为20wt%时,GNP选择性分布在PEK-C中,形成了双逾渗结构的GNP/(PEK-C-EP)复合材料,从而构建了连续导热通道。当GNP含量为1wt%时,GNP/EP复合材料导热率最高达0.375 W(m·K)?1。当GNP含量为0.5wt%时,GNP/(PEK-C-EP)复合材料导热率最高达0.371 W(m·K)?1,较GNP含量为0.5wt%的GNP/EP复合材料热导率高48%,与GNP含量为1wt%的GNP/EP复合材料的热导率基本相同。表明GNP/(PEK-C-EP)复合材料的填料量减少了50%,利用双逾渗效应可以有效减少导热填料用量。此外,比较了纯EP和GNP/(PEK-C-EP)复合材料的玻璃化转变温度、热稳定性和热膨胀系数,结果表明,GNP/(PEK-C-EP)复合材料的热性能优于纯EP。      

用原位聚合法制备的PA6/GO纳米复合材料的结构和性能

以己内酰胺(CL)和6-氨基己酸(ACA)为聚合反应单体,用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再以GO为纳米填料用原位开环聚合法制备了GO改性PA6纳米复合材料(PA6/GO),并对PA6/GO纳米复合材料的结构及性能进行了研究。结果表明,PA6的黏均分子量达到104数量级,但加入过多的GO使PA6的分子量降低。形貌分析表明,GO均匀地分散在PA6基体中,并诱导了PA6基体的晶型由α晶型转变成γ晶型。同时,GO作为异相成核剂促进了PA6/GO复合材料中PA6基体的结晶,提高了PA6/GO复合材料的结晶度。拉伸测试结果表明,随着GO的加入PA6/GO纳米复合材料的拉伸强度先提高后降低,GO加入量为0.4份时拉伸强度达到最大值61.72 MPa,比纯PA6(48.52 MPa)提高了27.21%。导热性能分析表明含1.0份GO的PA6/GO纳米复合材料其50℃和100℃的热导率分别为0.317 W/(m·K)和0.280 W/(m·K),较纯PA6分别提高了33.19%和33.23%。     

高导热环氧/有机硅杂化封装胶的制备与性能

以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为原料,通过水解缩聚制备出有机硅树脂,采用不同尺寸的改性氧化铝填充环氧/有机硅树脂基体以改善其耐热性能,并考察其力学性能、导热性能。结果表明,合成的有机硅树脂能提高封装胶的热分解温度,其热分解温度比环氧树脂高35.66℃。所制备封装胶的导热系数为1.01 W/(m.K),相比单一环氧树脂其导热性能提高了约5倍,其粘接强度为10.27 MPa,该导热封装胶表现出良好的的综合性能,可用于微电子器件封装领域。