本发明专利技术提供一种测量导热系数的装置，其包括一封闭绝热装置及一抽真空系统。其中绝热装置内有热源、二金属块、待测样品、一冷却装置等。该绝热装置是由碳纳米管有序排列分散在氧化铝陶瓷基体材料中，经等离子体烧结（ｓｐａｒｋ－ｐｌａｓｍａ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）而成，碳纳米管的含量为５～１０％。该碳纳米管是垂直于热量传递的方向排布。本发明专利技术利用抽真空系统将内部气体排出，可排除气体的不良影响；又因碳纳米管径向不导热的特性，使得传递至碳纳米管的热量反射回去，提高测量装置的绝热性能，使得热量只能向预定方向传递，可提高最终测量精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于导热系数的测量装置，特别关于具有良好绝热效果的导热系数测量装置。
技术介绍
在开发功能材料过程中，经常需要测量该导热材料的导热性能，特别是对于导热材料，例如导热胶，其导热系数影响最终产品的导热性能。在电子元件散热装置的设计过程中，需要预先计算、模拟其导热性能，精确测量导热材料的导热系数可以减少试验次数，降低开发成本，因而成为开发设计的关键。目前测量材料的导热系数主要有以下二种方法一、镭射闪烁法。该方法采用高能镭射作为热源，短时间内迅速将一定热量沉积在样品一表面，并测量样品另一表面的温度变化，测得样品的热扩散率，再通过公式计算出该样品材料的导热系数。该方法测量仪器昂贵，成本较高，且由于材料的密度变化使得测量误差较大。二、温度梯度法。该方法是将待测样品置于一热源与一低温热沉之间，测量其间形成的温度梯度，从而计算出材料的导热系数。该方法较为简单，易操作，也易于实现。理想状态下，热源的所有热量通过待测样品传递至低温热沉，但实际上不可避免会有一部份热量从其他方向散发，从而导致测量误差。因此，上述方法的测量精度主要取决于测量设备所用绝热层的绝热性能，一般绝热层会使用绝热材料，如氧化铝陶瓷等，用以将热源与外界环境隔绝，尽量减少热量的损失。但是，仍会有部分热量通过氧化铝陶瓷向外传导。请参阅图7，2000年9月20日公告的中国专利第93115076.0号揭露一种测量材料导热系数的方法及其装置。该装置9包括外壳13，其内填充有绝热材料形成的一绝热罩14；一热源15，其功率为P；一加热盘10，其面积为S，为紧贴热源15设置；待测材料12，其厚度为L，其一表面与加热盘10表面紧密接触，另一表面与一受热盘11紧密接触；加热盘10与受热盘11分别设置有一温度感测器16，用来分别感测加热盘10与受热盘11的温度。为提高测量精度，加热盘10与受热盘11的径向尺寸远远大于待测材料12的厚度L。测量待测材料12的导热系数时，仅需利用温度感测器16分别测得加热盘10及受热盘11的温度T1及T2，并将待测材料12的厚度L、加热盘10的面积S热源15的功率P代入导热方程式P＝kS(T1-T2)/L即可得出导热系数k值。其中，热源15可为电加热，则其功率P可用P＝IV求得，I为流过热源15的电流，V为热源15的电压。上述专利揭露的方法及装置使用方便，测量成本也较低，但有以下缺点首先，该装置9内部不可避免会留有空气，影响测量精度，尤其当测试样品为胶状物或多孔性物体时，例如导热胶，样品内部含有大量气体，这样不仅带入气体，而且样品厚度因气体存在无法准确测量，造成现有测量装置对此类样品无能为力；其次，习知技术中绝热材料如氧化铝陶瓷，其绝热性能仍有不足，不能满足更高测量精度的要求；再次，其需将绝热材料填充到外壳13里面以形成绝热罩14，并将热源15、温度感测器16及加热盘10预先包覆在绝热罩内以防热量散失，这种设计不利于热源15及测度感测器16的安装、检修。有鉴于此，本专利技术提供一种可测量胶状或多孔性样品、易操作、绝热性优良且测量精度更高的测量导热系数的装置实为必要。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的上述缺点，本专利技术的目的在于提供一种可测量胶状或多孔性样品、易操作、绝热性优良且测量精度更高的测量导热系数的装置。为实现上述目的，本专利技术提供一种测量导热系数的装置，其包括一用来产生热量的热源；一第一金属块，其紧贴热源设置；一待测样品，其紧贴该第一金属块设置；一第二金属块，其紧贴该待测样品设置；一冷却装置；温度感测器，用来测量该第一、第二金属块的温度；一由绝热材料制成的绝热装置，其形成有一内部空间，上述热源、二块金属块、待测样品及冷却装置均容纳在该内部空间；一抽真空系统与该绝热装置相连，并可将其内部空间抽真空；另外，一压力器可施加预定压力将容纳在其内部空间的元件压紧；其中，该绝热材料是由碳纳米管有序排列分散在氧化铝陶瓷基体材料中，经等离子体烧结而成，且碳纳米管垂直于热量传递的方向排列，其质量含量为5～10％。与现有技术相比较，本专利技术利用抽真空系统将内部气体抽走，既可确保样品厚度的测量，又可完全排除空气或其他气体对测量精度造成的不良影响，从而提高测量准确度及可靠性；又因碳纳米管径向不导热的特性，使得传递到碳纳米管的热量被反射回去，提高测量装置的绝热性能，使得热量只能向预定方向传递，可进一步提高最终测量精度。另外，本专利技术的测量装置容易开启、关闭，其可操作性也大为提高。附图说明图1是本专利技术的导热系数测量装置立体示意图；图2是本专利技术的导热系数测量装置去除上盖的内部示意图；图3是本专利技术的导热系数测量装置的方形绝热侧壁示意图；图4是本专利技术的导热系数测量装置的方形绝热侧壁示意图；图5是本专利技术的导热系数测量装置的圆柱形绝热侧壁示意图；图6是热电偶测得金属的温度与距离关系图；图7是现有技术的导热系数测量装置示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。请参阅图1，即本专利技术所提供的导热系数测量装置90第一实施方式的立体示意图。该装置包括一绝热装置100，一压力器200。该绝热容器100为一方形密封容器，其具有一可活动的上盖104，该上盖可打开或闭合，以便于将物品放入或取出。另外，一抽气管106穿透该绝热容器100的外壁102，使得其一端延伸至绝热容器100内，另一端与抽真空装置(图未示)相连。可将绝热容器100内抽真空。请参阅图2，绝热容器100具有双层结构，里层是绝热性保温层110，外层是防护外壁102，可防止磨损。保温层110包括绝热侧壁114及一绝热底壁116，一起围合形成一上端开口的方形内部空间，绝热板115的形状与该开口形状相配，并可上下移动。压力器200与该绝热板115相连，并可施加标准压力在该绝热板115上。绝热容器100内部，一冷却装置140设在该内部空间的底端，即靠近该绝热底壁116。一铜块126、待测样品130及铜块124顺序堆叠在冷却装置140上，这样，使得待测样品130夹在二铜块126、124之间。其中，上述二铜块126、124及待测样品具有相同截面积A，并且该截面尺寸远远大于待测样品130的厚度H。一热源120设置在铜块124与绝热板115之间，而前述压力器200施加标准压力至该绝热板115，将上述各物件紧压。抽气管106设在绝热侧壁114中部，最好设在对应样品130高度的位置，这样有利于将待测样品的气体抽走，尤其当测量胶状或多孔性样品时，先将气体抽走方可准确测量其厚度，从而确保测量结果的准确性及可靠性。抽真空装置通过抽气管106将绝热容器100内抽成真空后，可排除空气对测量结果的不利影响，以提高测量精度。为减小界面热阻，铜块126与样品130的接触面及铜块124与样品130的接触面均应抛光，以使接触面平整光滑为佳。上述绝热侧壁114、底壁116及绝热板115均由氧化铝陶瓷113及碳纳米管112形成的复合材料制成，该复合材料是以氧化铝陶瓷113为基体，碳纳米管112为填充物经等离子体烧结而成。其中碳纳米管112是垂直于热传递方向排布，本实施方式中，碳纳米管112是垂直于绝热侧壁114、底壁116及绝热板115的厚度方向而排列，碳纳米管112的质量含量为5～10％。碳纳米管112是一种由石墨层碳原子卷曲而成的管状材料，其本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测量导热系数的装置，其包括可活动压力器、封闭的绝热装置及温度感测器，该绝热装置由绝热保温壁、一绝热底壁、一可活动的绝热板和一可开合的绝热盖所围成，该绝热装置内部容纳有一热源、一紧贴该热源的第一金属块、一紧贴该第一金属块的待测样品、紧贴该待测样品的第二金属块及一紧贴该第二金属块的冷却装置，其特征在于：该保温壁、底壁、绝热板和绝热盖包括含碳纳米管的氧化铝陶瓷复合材料，该测量装置还包括一与该绝热装置相连的抽真空系统。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄文正，翁维襄，黄全德，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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