【技术实现步骤摘要】
本公开属于纳米材料热导率测量，特别涉及一种纳米纤维热导率的测量装置及其测量方法。
技术介绍
1、纳米纤维热导率的测量是低维材料的前沿课题之一。现有的纳米纤维热导率测量方法包括两类：接触式测量法和非接触式测量法。
2、接触式方法通常通过对样品通电，或将材料与通电的电极相接触，使得样品材料上存在温度的升高和分布，并根据这种温度的变化计算纳米纤维的热导率。但这种方法无法消除样品与测量电极的接触热阻对热传导率测量的影响。
3、非接触式方法能够消除接触电阻的影响，测量精度更高。非接触式方法包括瞬态热反射法和拉曼光谱法。瞬态热反射法通过测量样品表面的反射率变化，从而得到样品的温度信息，进而提取样品热特性，但该方法对样品表面的粗糙度要求苛刻，通常样品需要进行额外的镀膜以达到粗糙度要求，但这一操作会引入测量误差；拉曼光谱法通过测量样品的拉曼峰的位置偏移来确定样品温度，进而测量样品的热导率参数，但该方法仅适用于拉曼信号强、荧光信号弱的样品，但对于纳米纤维的拉曼信号弱(例如聚合物纳米纤维)，或者荧光信号强(例如含有金属的纤维)，则会严重影响测量的准确性。
4、因此，需要开发一种适用于弱拉曼信号、强荧光信号纳米纤维的热导率的测量装置及测量方法，以进一步拓宽拉曼信号法的适用范围。
技术实现思路
1、本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
2、为此，本公开提供的一种纳米纤维热导率的测量装置及测量方法，能够准确有效地测量弱拉曼信号或者强金属荧光信号纳米
3、为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
4、本公开第一方面提供的一种纳米纤维热导率的测量装置，包括：
5、基底，所述基底中部镂空，并在镂空处四围形成相对设置的第一侧壁和第二侧壁，以及相对设置的第三侧壁和第四侧壁；
6、第一导电电极和第二导电电极，分别形成于所述第一侧壁和第二侧壁上；以及
7、由下至上依次层叠的支撑层、黏附层和悬架电极，所述悬架电极通过所述支撑层支撑于所述第一侧壁和所述第二侧壁上，所述悬架电极的两端分别与所述第一导电电极和所述第二导电电极连接，通过所述第一导电电极和所述第二导电电极向所述悬架电极施加电流使所述悬架电极作为热端，所述纳米纤维的两端分别支撑于所述悬架电极和所述第四侧壁上，所述纳米纤维表面担载有均匀分布的测温颗粒，所述测温颗粒的相对拉曼信号不小于该测温颗粒相对于空气峰的强度且所述测温颗粒不具有金属荧光信号。
8、在一些实施例中，所述测温颗粒在所述纳米纤维上的分布密度范围为：0.05～1个/μm。
9、在一些实施例中，所述测温颗粒通过静电喷涂法、超声喷涂法或探针移动法附着在所述纳米纤维表面。
10、在一些实施例中，所述悬架电极的热阻应大于或者等于所述纳米纤维的热阻的10％。
11、在一些实施例中，所述悬架电极的长度不超过250μm、电流流过的横截面积不超过2.5μm2。
12、在一些实施例中，所述悬架电极与所述第四侧壁的距离不超过于25μm，所述支撑层底部至所述基底底部的距离应大于或者等于200μm。
13、在一些实施例中，制成所述悬架电极的材料的热膨胀系数不超过1.8×10-5℃-1；制成所述支撑层的材料的热膨胀系数不超过1.8×10-5℃-1。
14、在一些实施例中，所述黏附层选用金属制成，用于保证所述悬架电极与所述支撑层的结合。
15、在一些实施例中，所述基底采用绝缘材料制成，所述基底的温度与环境温度保持一致。
16、本公开第二方面提供的根据本公开第一方面任一实施例所述测量装置的测量方法，包括：
17、标定测温颗粒的拉曼偏移随温度的变化关系；
18、标定所述悬架电极的电阻温度系数，从而确定所述悬架电极的电阻与温度的关系；
19、根据所述悬架电极的电阻与温度的关系并按照下式标定悬架电极的热导率：
20、
21、其中，λ为悬架电极的热导率，qv为悬架电极的加热功率，l为悬架电极的长度，为悬架电极的平均温度，t0为环境温度，即为悬架电极的平均温升；
22、将担载有测温颗粒的纳米纤维的两端分别支撑于所述悬架电极和所述第四侧壁上，重复上述标定悬架电极热导率的操作，得到放置纳米纤维前后，悬架电极的平均温升随加热功率的变化规律，两者相减即可得到任意悬架电极平均温升下通过纳米纤维的热流量；
23、测量纳米纤维上不同位置的测温颗粒的拉曼偏移，并根据标定的测温颗粒的拉曼偏移随温度的变化关系推算纳米纤维上不同位置的测温颗粒的温度，从而得到该纳米纤维的温度梯度，最后将纳米纤维的热流量和温度梯度利用傅里叶导热定律计算得到纳米纤维的热导率。
24、本公开实施例提供的一种纳米纤维热导率的测量装置及测量方法，具有以下特点及有益效果：
25、本公开提供的一种纳米纤维热导率的测量装置及其测量方法装置和方法能够实现弱拉曼信号或强金属荧光信号纳米纤维的热导率的非接触式测量，拓宽了拉曼光谱法在纳米材料热特性测量的普适性。此外，作为热端的悬架电极具有电极长度长、电流流通面积小的特点，因而具有远大于常规单纤维测量装置的热阻，能够解决低热导率纳米纤维热导率测量信噪比低的问题；同时悬架电极下的支撑层能够有效增大悬架电极的机械强度，保证测试的可重复性和装置的耐久性，因此，本公开还能够准确有效地测量低热导率纳米纤维的热导率。
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1.一种纳米纤维热导率的测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测温颗粒在所述纳米纤维上的分布密度范围为：0.05～1个/μm。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测温颗粒通过静电喷涂法、超声喷涂法或探针移动法附着在所述纳米纤维表面。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述悬架电极的热阻应大于或者等于所述纳米纤维的热阻的10％。
5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述悬架电极的长度不超过250μm、电流流过的横截面积不超过2.5μm2。
6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述悬架电极与所述第四侧壁的距离不超过于25μm，所述支撑层底部至所述基底底部的距离应大于或者等于200μm。
7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，制成所述悬架电极的材料的热膨胀系数不超过1.8×10-5℃-1；制成所述支撑层的材料的热膨胀系数不超过1.8×10-5℃-1。
8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述黏附层
9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述基底采用绝缘材料制成，所述基底的温度与环境温度保持一致。
10.一种根据权利要求1～9中任一项所述测量装置的测量方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维热导率的测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测温颗粒在所述纳米纤维上的分布密度范围为：0.05～1个/μm。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测温颗粒通过静电喷涂法、超声喷涂法或探针移动法附着在所述纳米纤维表面。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述悬架电极的热阻应大于或者等于所述纳米纤维的热阻的10％。
5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述悬架电极的长度不超过250μm、电流流过的横截面积不超过2.5μm2。
6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所...
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