一种柔性薄膜材料热导率测定装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种柔性薄膜材料热导率测定装置，包括红外热成像仪、样品基座、真空泵、直流电源、真空箱、红外窗口、底座和支架，其中底座上安装有真空箱，底座上、真空箱内部安装有样品基座，样品基座用于悬置待测样品，底座侧边安装有与真空箱连接的真空泵，用于保证所测样品位于真空环境，红外热成像仪通过支架安装在底座上，且红外热成像仪在真空箱上方，红外热成像仪下方、真空箱顶部设有红外窗口，直流电源与样品基座连接，用于给待测样品供电。本发明专利技术通过直流电源给所测样品供电，并用红外热成像仪读取真空状态下的样品表面温度，再根据一维材料热传导模型计算所测样品的热导率，结构简单，易于且适合在工业领域和科研领域的推广使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属材料热传输测定
，特别是涉及一种柔性薄膜材料热导率测定装置。
技术介绍
研究材料的热传输性能对于微电子领域以及工业领域的热管理十分重要，因此科研界以及工业界对材料热传输性能的表征设备一直进行着研究和开发。目前比较成熟并且已经商业化的材料热传输性能测试设备主要有德国耐驰LFA系列，德国林塞斯(Linseis)系列，美国QuantumDesign公司的PPMS物性测量系统。而这几种材料热导率测试设备的开发主要是针对陶瓷、金属、树脂等块体材料或是沉积厚度在几十纳米到几百纳米的无机薄膜材料。在柔性电子技术快速发展的驱动下可穿戴设备市场异军突起，尤其是针对可穿戴设备的柔性热管理材料，已经引发了科研人员的广泛关注。然而，由于市场上针对块体材料以及沉积薄膜的热导率测试设备不适用于柔性自支撑薄膜的热导性能测试，因而难以满足日益兴起的柔性热管理材料的研究需求。因此，迫切需要开发针对柔性自支撑薄膜的热导性能测试设备，以推动柔性热管理材料的相关研究及其市场化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种柔性薄膜材料热导率测定装置，通过红外热成像仪读取真空状态下通电样品表面的温度，并借助一维材料热传输模型计算出材料的热导率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种柔性薄膜材料热导率测定装置，包括红外热成像仪、样品基座、真空泵、直流电源、真空箱、红外窗口、底座和支架，其中所述底座上安装有真空箱，所述底座上、真空箱内部安装有样品基座，所述样品基座用于悬置待测样品，所述底座侧边安装有与真空箱连接的真空泵，用于保证所测样品位于真空环境，所述红外热成像仪通过支架安装在底座上，且所述红外热成像仪在真空箱上方，所述红外热成像仪下方、真空箱顶部设有红外窗口，所述直流电源与样品基座连接，用于给待测样品供电。本专利技术的进一步技术方案是，所述的真空箱为金属或石英玻璃材质。本专利技术的又进一步技术方案是，所述样品基座为铜锭。本专利技术的再进一步技术方案是，所述铜锭纯度为大于等于99.9％。本专利技术的再进一步技术方案是，所述红外热成像仪光谱响应范围为8-14μm。本专利技术的再进一步技术方案是，所述热成像仪的探头与真空箱和红外窗口平面垂直。本专利技术的再进一步技术方案是，所述红外窗口材料为硅、锗、硒化锌或硫化锌中的一种。本专利技术的再进一步技术方案是，所述红外窗口厚度为1-10mm。本专利技术的更进一步技术方案是，所述支架为L形。有益效果本专利技术通过直流电源给所测样品供电，并用红外热成像仪读取真空状态下的样品表面温度，再根据一维材料热传导模型计算所测样品的热导率，结构简单，操作简便，易于且适合在工业领域和科研领域的推广使用。附图说明图1为本专利技术结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1如图1所示，一种柔性薄膜材料热导率测定装置，包括红外热成像仪1、样品基座2、真空泵3、直流电源4、真空箱5、红外窗口6、底座7和支架8，其中所述底座7上安装有真空箱5，所述底座7上、真空箱5内部安装有样品基座2，所述样品基座2用于悬置待测样品，所述底座7侧边安装有与真空箱5连接的真空泵3，用于保证所测样品位于真空环境，所述红外热成像仪1通过支架8安装在底座7上，且所述红外热成像仪1在真空箱5上方，所述红外热成像仪1下方、真空箱5顶部设有红外窗口6，所述直流电源4与样品基座2连接，用于给待测样品供电。所述的真空箱5为金属或石英玻璃材质。所述样品基座2为铜锭，所述铜锭纯度为大于等于99.9％。所述红外热成像仪1光谱响应范围为8-14μm；所述热成像仪1的探头与真空箱5和红外窗口6平面垂直。所述红外窗口6材料为硅、锗、硒化锌或硫化锌中的一种，所述红外窗口6厚度为1-10mm。所述支架8为L形。实际使用方法为：制作待测样品，然后将制作好的待测样品置于样品基座2上，且采用导电银浆以降低接触电阻；启动真空泵3，保证真空箱5内部压力为真空状态，然后通过直流电源4为待测样品通电；最后红外热成像仪1通过红外窗口6测量样品表面温度，采用螺旋测微器测量样品厚度，代入一维热传输模型计算待测样品热导率。实施例2裁剪一定面积的抽滤法制备的石墨烯\\聚苯胺复合薄膜材料，(长×宽12cm×1cm)作为检测样品，将样品固定于铜锭上，采用导电银浆以降低接触电阻。采用真空泵维持真空箱内部压力-0.1MPa，采用直流电源为样品回路通入直流电，电压为6V。采用红外热成像仪通过红外窗口测量样品表面温度，采用螺旋测微器测量样品厚度。代入一维热传输模型计算热导率为134.84W·m-1K-1。实施例3裁剪一定面积的刮涂法制备的石墨烯\\碳纳米管\\PTFE复合薄膜材料，(长×宽15cm×1.2cm)作为检测样品，将样品固定于铜锭上，采用导电银浆以降低接触电阻。采用真空泵维持真空箱内部压力-0.1MPa，采用直流电源为样品回路通入直流电，电压为10V。采用红外热成像仪通过红外窗口测量样品表面温度，采用螺旋测微器测量样品厚度。代入一维热传输模型计算热导率为116.74W·m-1K-1。实施例4裁剪一定面积的抽滤法制备的石墨烯\\碳纳米管复合薄膜材料，(长×宽15cm×0.8cm)作为检测样品，将样品固定于铜锭上，采用导电银浆以降低接触电阻。采用真空泵维持真空箱内部压力-0.1MPa，采用直流电源为样品回路通入直流电，电压为4V。采用红外热成像仪通过红外窗口测量样品表面温度，采用螺旋测微器测量样品厚度。代入一维热传输模型计算热导率为206.26W·m-1K-1。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性薄膜材料热导率测定装置，包括红外热成像仪(1)、样品基座(2)、真空泵(3)、直流电源(4)、真空箱(5)、红外窗口(6)、底座(7)和支架(8)，其特征在于：所述底座(7)上安装有真空箱(5)，所述底座(7)上、真空箱(5)内部安装有样品基座(2)，所述样品基座(2)用于悬置待测样品，所述底座(7)侧边安装有与真空箱(5)连接的真空泵(3)，用于保证所测样品位于真空环境，所述红外热成像仪(1)通过支架(8)安装在底座(7)上，且所述红外热成像仪(1)在真空箱(5)上方，所述红外热成像仪(1)下方、真空箱(5)顶部设有红外窗口(6)，所述直流电源(4)与样品基座(2)连接，用于给待测样品供电。

【技术特征摘要】
1.一种柔性薄膜材料热导率测定装置，包括红外热成像仪(1)、样品基座(2)、真空泵
(3)、直流电源(4)、真空箱(5)、红外窗口(6)、底座(7)和支架(8)，其特征在
于：所述底座(7)上安装有真空箱(5)，所述底座(7)上、真空箱(5)内部安装有
样品基座(2)，所述样品基座(2)用于悬置待测样品，所述底座(7)侧边安装有与
真空箱(5)连接的真空泵(3)，用于保证所测样品位于真空环境，所述红外热成像仪
(1)通过支架(8)安装在底座(7)上，且所述红外热成像仪(1)在真空箱(5)上
方，所述红外热成像仪(1)下方、真空箱(5)顶部设有红外窗口(6)，所述直流电
源(4)与样品基座(2)连接，用于给待测样品供电。
2.根据权利要求1所述的一种柔性薄膜材料热导率测定装置，其特征在于：所述的真空
箱(5)为金属或石英玻璃材质。
3.根据权利要求1所述的一种柔性薄膜材...

【专利技术属性】
技术研发人员：李耀刚，郭洋，王宏志，张青红，侯成义，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31