解决方案
石墨材料因其特别的层状晶体结构,展现出很高的本征导热性能,广泛应用于电子器件散热、热管理材料、新能源电池等领域。准确测量石墨材料的导热系数(尤其是各向异性特性)对其性能优化与应用设计至关重要。
传统稳态导热测试法(如激光闪射法、热线法)需通过稳态热流建立温度梯度,耗时较长且对样品形状、环境稳定性要求高;而瞬态平面热源法作为一种非稳态测试技术,通过测量探头在短时间内释放热量后样品的温度响应,可快速反演材料的导热系数、热扩散率和体积热容,尤其适用于各向异性材料的高效测试。
一、实验步骤
1、实验样品
电极石墨材料
2、测试设备
3、样品预处理
样品尺寸:两片均为30*30*7.5mm,表面均匀光滑平整。
表面处理:用600#-2000#砂纸抛光样品表面,去除划痕,提高探头与样品的接触热导。
4、操作过程
样品放置:将探头置于两块样品正中间,确保探头都覆盖样品中心区域;
参数设置:根据样品预估热扩散率,选择测试功率5W;
数据采集:启动加热脉冲,记录探头温度随时间变化的曲线(采样间隔0.1ms,总测试时间10s);
5、实验结果与分析
电极石墨的纯度通常低于高纯度石墨,工业级电极石墨的灰分一般在0.1%–1%(部分低端产品可达2%以上)。杂质会散射声子,显著降低导热系数。例如灰分每增加0.5%,导热系数可能下降约5%–10%。
电极石墨的室温面内导热系数通常为50–200W/(m·K),面外为10–50W/(m·K),具体数值受纯度、密度和孔隙率主导;其各向异性程度较低,是工业场景中性价比突出的导热与导电功能材料。
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