德国NETZSCH耐驰激光闪射法导热仪LFA457

德国NETZSCH耐驰激光闪射法导热仪LFA457

强大而灵活的激光导热仪
LFA 457 是强大而灵活的 LFA 系统，基于成熟的激光闪射法，可在室温…800/1100°C之间精确测量材料的热扩散系数、比热与导热系数。适用于包括汽车制造、航空航天与能源技术在内的各种领域的常规材料与新型高性能材料的表征。

基本功能
耐驰仪器不但遵循绝国际测试标准，而且提供更完善、更灵活的功能，帮助客户更深入、更有想象力地应用。

LFA基本功能
测量材料的热扩散系数、比热、导热系数精确的脉冲宽度修正与脉冲能量积分。热损耗修正。集成了所有传统模型。使用非线性回归进行 Cowan 拟合。改进的 Cape-Lehmann 模型，使用非线性回归，将多维热损耗纳入计算。对于半透明样品的辐射修正。二层与三层结构样品：通过非线性回归方式进行拟合，并将热损耗纳入计算。计算多层样品的接触热阻。比热测量：使用已知比热的标样、通过比较法进行计算。内置数据库。

德国NETZSCH耐驰激光导热仪LFA457技术参数

温度范围：-125 500°C，RT 1100°C（使用两种可自由更换的炉体）
升降温速率：0.01 50 K/min
激光能量：18 J/pulse（功率可调）
热扩散系数范围：0.01 1000 mm2/s
导热系数范围：0.1 2000 W/m*K
样品直径：10 25.4 mm 圆，或 8×8 与 10×10mm 方。
样品厚度：0.1 6 mm
样品支架：碳化硅，石墨熔融
金属容器：蓝宝石液体
样品容器：铂金气氛：惰性，氧化，还原，静态，动态
真空密闭系统：真空度 10-2 mbar（1 Pa）

德国NETZSCH耐驰激光闪射法导热仪LFA457

应用实例
几十年来，耐驰在应用方面积累了海量的经验。我们希望能通过这些经验，抛砖引玉，为客户的实际应用带来启发。
 
激光闪射法测量碳纳米管增强PEEK树脂
将纳米颗粒填充到聚合物基体中可以调控聚合物的力学性能和热物性。这里我们利用LFA来研究填充不同含量碳纳米管（CNT）的PEEK树脂从室温到200°C下的热扩散系数。 从上图来看，总的趋势是热扩散随着温度升高而逐渐减小。聚合物基体的无定形部分的玻璃化转变出现在150°C至170°C范围。填充不同含量碳纳米管的热扩散差异显著，热扩散系数随碳纳米管含量增加而升高。本例体现了碳纳米管填充含量即使变化很小也可以被LFA检测区分出来。
 
 
聚醚醚酮（PEEK）与碳纳米管（CNT）复合材料导热测试
将纳米粒子添加到聚合物基体中可以有效地提高聚合物的力学性能和热物性能，拓宽聚合物的应用范围。本文通过LFA研究了碳纳米管对聚合物导热性能的影响。在室温到200°C间，对添加不同碳纳米管含量的PEEK进行了测试。导热系数通过密度、比热和热扩散系数的乘积获得。 具有非晶态结构的PEEK样品的导热系数随着温度的升高而升高，不同CNT含量的样品导热系数有明显不同。测试结果表明LFA可以有效地应用于纳米管对聚合物基体的导热性能的影响。
 
聚氨酯泡沫导热测试
聚氨酯是一种应用广泛的热塑性塑料。柔性和半柔性的聚氨酯泡沫广泛用于车内组件、座椅、头枕、扶手、车顶内衬和仪表面板。车内组件的舒适性往往与材料的热物性有关，为优化设计座椅加热系统，需对PU泡沫的导热性能有所了解，下文展示了PU材料的LFA测试结果，图中展示了两种不同孔径的PU泡沫材料的导热系数，其导热系数值为材料体密度，比热和热扩散系数的乘积。 LFA的压力容器可以在样品上施加一定的压力，由此改变样品的表观密度。随着密度的增加，PU样品的导热系数增大，测试结果证明LFA可以进行聚合物泡沫的导热测试，LFA可以进行不同结构（密度）下低导热材料的测试。
 
 
激光闪射法测量PEEK树脂
聚醚醚酮PEEK是一种具有高热稳定性和高力学性能的热塑性塑料，同时具有出色的耐候性被广泛应用在轴承、活塞、泵、压缩机阀、电缆绝缘等场合。此外，这种碳纤维增强的PEEK由于出色的强度/重量比和宽广的使用温度范围，还可应用在航天航空和电子电路领域。通过LFA可以测量PEEK材料的热扩散、比热以及导热系数。 从上图来看热扩散随着温度升高而逐渐减小，比热随着温度升高而增加。在150°C～170°C范围，热扩散和比热上均出现由于玻璃化转变而产生的台阶，然而导热系数基本上随温度呈线性增加，没有出现突变台阶。本例反映LFA447能够出色分析聚合物材料的热扩散和导热性能，同时也可以检测到材料的结构转变。
 
 
LFA测量乙二醇液体的导热
乙二醇是带有两个-OH羟基的二元醇，纯的乙二醇是无味、无色、类似糖浆状的液体，不可食用。乙二醇由乙烯生成乙烯氧化物中间体，再与水反应制得乙二醇，反应式：C2H4O + H2O à HOCH2CH2OH 由于乙二醇的低凝固点，主要用作汽车引擎冷却液和防冻液，比如挡风玻璃和喷射引擎的防冻液。乙二醇在塑料工业领域常用于生产聚酯纤维和树脂，比如用于软饮料的PET包装瓶。 右图是乙二醇样品的热扩散和导热测量结果。导热系数的测量结果与文献值进行比较，文献值的不确定度假设为3%，即图中显示的误差带，可以看出两者之间的偏差远远小于测量方法的不确定度（约5%）和文献值的准确度范围。导热系数是随着温度上升而增大的。耐驰导热仪LFA配备的特殊液体容器与数据修正模型实现对未知液体导热性能的准确测量。