The invention relates to a measuring method and device for the interface thermal resistance of graphene material. The measuring device comprises an upper cylinder, a lower cylinder, an upper cap, a press, a water circulation cooling unit, a displacement detecting unit, a heating unit, a temperature detecting unit and a data processing unit. The upper and lower cylinders are respectively provided with a first metal block and a second metal block. The testing sample is arranged between the two metal blocks, and the upper cap is located above the first metal block, and the press is connected with the upper cap. The method uses a press to exert pressure on the top cover, the top cover transmits pressure to the test sample, and the test sample is compressed under stress. The displacement detection unit monitors and collects the displacement value of the test sample under different stress in real time, obtains the compression rate of the test sample, and realizes the measurement of the interface thermal resistance of the test sample under different compression rate. The invention has the advantages of simple equipment, high measuring accuracy, good reliability and wide measuring range.
【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯材料界面热阻的测量方法和装置
本专利技术涉及传热
,尤其涉及一种石墨烯材料界面热阻的测量方法和装置。
技术介绍
热导率是反映材料热传导能力的物理量。界面热阻是因不同材料间交界面的存在而产生的对热量传递的阻碍。热导率与界面热阻在涉及到传热的工程领域中有广泛的应用背景,如在工程应用中,为了满足生产工艺的要求,有时通过提升材料热导率和减小界面热阻的方式以强化传热。可压缩材料是指施加一定程度的压力时,其自身的总体积会发生变化的材料,例如粉末类材料或多孔材料,其中石墨烯材料是一种重要的可压缩材料。相比于不可压缩材料而言,可压缩材料的不同压缩率对自身的热导率与接触热阻均有重要的影响。近年来,随着可压缩材料在电子工业领域以及建筑行业等均有重要的应用,研究可压缩材料在不同压缩率下的热导率以及界面热阻具有重要的意义。
技术实现思路
基于此,本专利技术的目的在于,提供一种石墨烯材料界面热阻的测量方法和装置,可实现不同压缩率下的材料界面热阻测量。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:一种石墨烯材料界面热阻的测量方法,包括以下步骤:S1:取一筒体,在筒体内部沿轴向设置上金属块和下金属块,将测试样品置于上、下两金属块之间,对上金属块施加一压力,使得测试样品受力压缩,测量测试样品的位移变化以获得其压缩率;S2:对筒体内部进行加热,测量得到上金属块、测试样品和下金属块沿筒体轴向的不同位置点所对应的温度数据,并计算上金属块的温度梯度dT1/dx1和下金属块的温度梯度dT2/dx2,利用公式Q1=-k1·dT1/dx1计算经过上金属块的热流密度Q1,利用公式Q2=-k2·d ...
【技术保护点】
1.一种石墨烯材料界面热阻的测量方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:取一筒体,在筒体内部沿轴向设置上金属块和下金属块,将测试样品置于上、下两金属块之间,对上金属块施加一压力,使得测试样品受力压缩,测量测试样品的位移变化以获得其压缩率;S2:对筒体内部进行加热,测量得到上金属块、测试样品和下金属块沿筒体轴向的不同位置点所对应的温度数据,并计算上金属块的温度梯度dT1/dx1和下金属块的温度梯度dT2/dx2,利用公式Q1=‑k1·dT1/dx1计算经过上金属块的热流密度Q1,利用公式Q2=‑k2·dT2/dx2计算经过下金属块的热流密度Q2,然后通过公式Q0=(Q1+Q2)/2计算经过测试样品的热流密度Q0;其中,k1和k2分别是上金属块和下金属块的热导率;S3:根据测得的上金属块、测试样品和下金属块沿筒体轴向的不同位置点所对应的温度数据画出温度分布曲线,并分别拟合出上金属块、测试样品和下金属块的温度与测试位置点的函数关系f1、f2和f3,利用线性插值,将测试样品与上金属块的接触界面位置值代入f1和f2获得对应的温度TS1和TS2,将测试样品与下金属块的接触界面位置值代入f2和f3获得 ...
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯材料界面热阻的测量方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:取一筒体,在筒体内部沿轴向设置上金属块和下金属块,将测试样品置于上、下两金属块之间,对上金属块施加一压力,使得测试样品受力压缩,测量测试样品的位移变化以获得其压缩率;S2:对筒体内部进行加热,测量得到上金属块、测试样品和下金属块沿筒体轴向的不同位置点所对应的温度数据,并计算上金属块的温度梯度dT1/dx1和下金属块的温度梯度dT2/dx2,利用公式Q1=-k1·dT1/dx1计算经过上金属块的热流密度Q1,利用公式Q2=-k2·dT2/dx2计算经过下金属块的热流密度Q2,然后通过公式Q0=(Q1+Q2)/2计算经过测试样品的热流密度Q0;其中,k1和k2分别是上金属块和下金属块的热导率;S3:根据测得的上金属块、测试样品和下金属块沿筒体轴向的不同位置点所对应的温度数据画出温度分布曲线,并分别拟合出上金属块、测试样品和下金属块的温度与测试位置点的函数关系f1、f2和f3,利用线性插值,将测试样品与上金属块的接触界面位置值代入f1和f2获得对应的温度TS1和TS2,将测试样品与下金属块的接触界面位置值代入f2和f3获得对应的温度TS2'和TS3,并计算获得TS1和TS2的温差ΔT上以及TS2'和TS3的温差ΔT下,然后利用公式R上=ΔT上/Q0计算得到测试样品上界面在所述压缩率下的的界面热阻R上,利用公式R下=ΔT下/Q0计算得到测试样品下界面在所述压缩率下的的界面热阻R下。2.根据权利要求1所述的石墨烯材料界面热阻的测量方法,其特征在于,在上金属块顶部内嵌电加热片,通过直流电源对电加热片进行恒定功率的加热,用以实现对筒体内部进行加热。3.根据权利要求1或2所述的石墨烯材料界面热阻的测量方法,其特征在于,在筒体内部沿轴向设置等间距排布的热电偶,用以实现温度数据的测量。4.一种石墨烯材料界面热阻的测量装置,其特征在于,包括上筒体、下筒体、上顶盖、压力机、水循环冷却单元、位移检测单元、加热单元、温度检测...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨波,李悦,张双红,岳亚楠,李茂东,翟伟,黄国家,王志刚,文芳,郭华超,李爽,伍振凌,
申请(专利权)人:广州特种承压设备检测研究院,
类型:发明
国别省市:广东,44
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