熱擴散系數的定義及測量

熱擴散系數是物體中某一點的溫度的擾動傳遞到另一點的速率的量度。以物體受熱升溫的情況為例來分析，在物體受熱升溫的非穩態導熱過程中，進入物體的熱量沿途不斷地被吸收而使局部溫度升高，在此過程持續到物體內部各點溫度全部相同為止。熱擴散系數比熱導率有更直覺的反應。

熱擴散率α是λ與1/ρc兩個因子的結合。α越大，表示物體內部溫度扯平的能力越大，因此而有熱擴散率的名稱。這種物理上的意義還可以從另一個角度來加以說明，即從溫度的角度看，α越大，材料中溫度變化傳播得越迅速?？梢姦烈彩遣牧蟼鞑囟茸兓芰Υ笮〉闹笜?，因而有導溫系數之稱。

對于高導熱材料，如各種金屬材料和高導熱陶瓷材料，它們的熱性能普遍采用閃光法進行測量，特別是熱性能中的熱擴散系數測試更是閃光法的最大優勢，因為閃光法可以在短時間內使用最低樣品材料消耗成本實現熱擴散系數測量，而且閃光法也是目前熱性能測試溫度范圍跨度最大的測試方法之一，測試溫度范圍可從低溫-190℃至超高溫3000℃，同時還可以在各種氣氛和壓力環境下進行測試。

閃光法的基本原理是脈沖光照射被測樣品前表面，樣品前表面薄層上吸收脈沖光輻照能量，探測器同時記錄熱量傳遞到樣品背面所引起的溫度隨時間的變化。

但采用閃光法進行材料熱性能測試并不是一個簡單的測試過程，需要各種試驗參數（閃光脈沖能量、閃光脈沖寬度、樣品前表面面積與加熱光斑面積之比、被測材料導熱系數、樣品厚度等）完美配合才能得到準確的測量結果。特別是對于未知材料的熱性能測試，需要進行一系列的考核驗證測試才能確定測量結果的準確性。

通常采用閃光法測試過程中，各個測試結構中的閃光法測試設備都有各自的閃光加熱參數、樣品支架和安裝方式，采用相同樣品在進行閃光法對比測試中常常會出現明顯的測試誤差，在閃光法比對測試中要對試驗參數進行整體設計和考慮才能得到正確的結果。

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