隔热材料、保温材料导热系数检测

核心概念：导热系数

定义：在稳定传热条件下，1米厚的材料，两侧表面温差为1开尔文（K，或摄氏度℃），在1秒内，通过1平方米面积传递的热量。单位为瓦特每米开尔文 [W/(m·K)]。

物理意义：导热系数数值越小，表示材料的导热能力越差，即隔热保温性能越好。

常见范围：

高效保温材料（如聚氨酯泡沫、真空绝热板）：0.005 ~ 0.025 W/(m·K)

常见保温材料（如EPS/XPS泡沫、岩棉、玻璃棉）：0.025 ~ 0.045 W/(m·K)

无机材料（如泡沫混凝土、保温砂浆）：0.05 ~ 0.15 W/(m·K)

金属（如钢、铝）：15 ~ 400 W/(m·K)，作为对比。

主要检测方法

导热系数的测量方法主要分为两大类：稳态法和非稳态法。稳态法更为经典和juedui，非稳态法则更快、应用更广。

1. 稳态法 - 防护热板法

这是测量导热系数的基准方法和guojibiaozhun方法，精度Zui高，常用于计量检定、科研及标准物质的定值。

测试原理：

将一定厚度的平板状试样置于两块平行板之间。

主加热器产生一个恒定的热量，穿过试样流向冷却板。

系统运行直到达到稳态，即试样内的温度分布不再随时间变化。

jingque测量通过试样的热流速率、试样的厚度、以及试样两侧的温差。

核心公式：

λ = (Q × d) / (A × ΔT)

λ：导热系数 [W/(m·K)]

Q：热流速率 [W]

d：试样厚度 [m]

A：试样面积 [m²]

ΔT：试样两侧温差 [K]

特点：

优点：精度极高，是其他方法的校准基准。

缺点：测试时间长（通常需要数小时），对试样的平整度、平行度要求极高，设备复杂昂贵。

主要标准：ISO 8302, ASTM C177, GB/T 10294。

2. 非稳态法 - 热流计法

这是目前工业界应用Zui广泛的方法，是防护热板法的“快速替代方案”。

测试原理：

测试配置与防护热板法类似，试样被夹在热板和冷板之间。

当系统在热板与冷板之间建立了一个稳定的温差后，通过校准过的热流传感器来测量通过试样的热流，而不是像防护热板法那样通过计算得到热流。

同样在稳态下，测量热流、温差和厚度，代入公式计算导热系数。

特点：

优点：测试速度快（通常在30分钟到1小时内），操作相对简便，成本较低，非常适合工业质量控制和来料检验。

缺点：精度略低于防护热板法，需要定期用标准物质对热流计进行校准。

主要标准：ASTM C518, ISO 8301, GB/T 10295。

3. 非稳态法 - 瞬态平面热源法 / 热盘法

这是一种非常快速、先进的非稳态方法，尤其适用于各向同性材料。

测试原理：

TPS传感器通常是一个导电金属箔，作为加热器和温度传感器。

将传感器夹在两块完全相同的试样中间，或放置于散装粉末/液体中。

对传感器施加一个恒定的加热功率，并记录传感器自身的温升随时间变化的曲线。

通过分析温升曲线，利用数学模型可以直接计算出材料的导热系数和热扩散系数。

特点：

优点：

测试速度极快（通常只需几秒到几分钟）。

可测量导热系数和热扩散系数。

对试样制备要求较低，可用于固体、粉末、液体、凝胶等多种形态。

缺点：数学模型复杂，对传感器的校准和软件算法依赖度高。

主要标准：ISO 22007-2。