The invention belongs to the technical field of thermal conductivity measurement, and discloses a method of harmonic hydrogel thermal conductivity measuring device comprises a detector, precision resistance box, signal generator, voltage follower and lock-in amplifier, the detector comprises a container, a support plate, electrode and metal heating wire, wherein the support board on top of the the container, the electrodes are mounted on the support plate, and the electrode comprises a plurality of copper rods, connected together at the lower end of the copper bar all through the metal heating wire; copper connecting a signal generator, B and C were connected with copper copper copper first voltage follower, D connection precision resistance box, the precision resistance box are respectively connected with the second voltage follower and the signal generator, the first voltage follower and the second voltage follower is connected with the lock-in amplifier. The invention can accurately and conveniently use the harmonic method to measure the thermal conductivity of the hydrogel.
【技术实现步骤摘要】
一种谐波法水凝胶热导率测试装置及方法
本专利技术属于材料热导率测量
,更具体地,涉及一种谐波法水凝胶热导率测试装置及方法。
技术介绍
水凝胶是由包含大量水(70-99wt%)的交联聚合物网络所构成的宏观大分子材料。我们人体的主要成分就是一种水凝胶。水凝胶具有柔韧性好、机械性能可靠和生物相容等特性,因此被认为是制造新一代柔性/可穿戴电子器件的最佳材料。这方面有许多具有启发性的例子,比如基于离子水凝胶的可拉伸透明触摸屏,基于柔性水凝胶的可操纵智能导管尖端,用于应变传感器的双网络水凝胶光纤等。众所周知,电子器件的散热严重影响其性能和寿命。水凝胶的热导率直接影响其散热性能,因此测量水凝胶的热导率具有显著的现实意义。本专利技术是基于谐波法(一种公认的热导率测量方法)设计而来的。20世纪初,Corbino首先发现向金属加热丝中通入角频率为1ω的交流电流后,金属线两端会由于焦耳自加热效应而产生角频率为3ω的交流电压,这一交流电压反映出了金属加热丝自身的热物性。由于测量中使用了角频率为3ω的谐波信号,基于这一原理的方法就被称为谐波法或者3ω法。但由于3ω电压非常微小(约是施加的1ω电压的千分之一),其测量难度很大,这一技术长时间没有获得应用。之后随着锁相放大技术的发展,3ω电压才得以精确测量,这一方法也逐渐被人们所接受。20世纪80年代末期,Cahill等人首次提出基于该原理的测试体块材料热导率的斜率-3ω法。经过不断地发展,目前谐波法已经成功应用于体块、液体以及薄膜等材料热物性(包括热导率和比热容)的测量。谐波法的基本工作原理可以描述如下:在体块样品表面镀上一根金 ...
【技术保护点】
一种谐波法水凝胶热导率测试装置,其特征在于,包括探测器、精密电阻箱、信号发生器、电压跟随器和锁相放大器,其中:所述探测器包括容器、支撑板、电极和金属加热丝,所述支撑板搁置在所述容器的顶端,所述电极安装在所述支撑板上,并且该电极包括多根铜棒,每根铜棒的下端均伸入所述容器内,以用于与容器内的水凝胶接触,并且所有铜棒的下端通过所述金属加热丝连接在一起;所述探测器的铜棒包括铜棒a、铜棒b、铜棒c和铜棒d,铜棒a连接信号发生器,铜棒b和铜棒c均连接第一电压跟随器,铜棒d连接精密电阻箱,所述精密电阻箱分别连接第二电压跟随器和所述信号发生器,所述第一电压跟随器与所述第二电压跟随器均与所述锁相放大器连接。
【技术特征摘要】
1.一种谐波法水凝胶热导率测试装置,其特征在于,包括探测器、精密电阻箱、信号发生器、电压跟随器和锁相放大器,其中:所述探测器包括容器、支撑板、电极和金属加热丝,所述支撑板搁置在所述容器的顶端,所述电极安装在所述支撑板上,并且该电极包括多根铜棒,每根铜棒的下端均伸入所述容器内,以用于与容器内的水凝胶接触,并且所有铜棒的下端通过所述金属加热丝连接在一起;所述探测器的铜棒包括铜棒a、铜棒b、铜棒c和铜棒d,铜棒a连接信号发生器,铜棒b和铜棒c均连接第一电压跟随器,铜棒d连接精密电阻箱,所述精密电阻箱分别连接第二电压跟随器和所述信号发生器,所述第一电压跟随器与所述第二电压跟随器均与所述锁相放大器连接。2.根据权利要求1所述的一种谐波法水凝胶热导率测试装置,其特征在于,所述金属加热丝在铜棒b和铜棒c之间的部分的电阻为5Ω~150Ω。3.根据权利要求1所述的一种谐波法水凝胶热导率测试装置,其特征在于,所述金属加热丝上设置有绝缘层。4.根据权利要求1所述的一种谐波法水凝胶热导率测试装置,其特征在于,所述金属加热丝水平设置,其离容器内底面的距离L=(1/3~1/2)H,其中H为容器内壁的高度。5.一种采用权利要求1~4中任一所述谐波法水凝胶热导率测试装置测量水凝胶热导率的方法,其特征在于,包括以下步骤:1)在容器内制作水凝胶,并且使金属加热丝距离...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨诺,臧剑锋,郭汝磊,唐妮,
申请(专利权)人:华中科技大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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