[发明专利]一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法

说明书

本发明属于接触热阻测试技术领域，具体涉及一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法。该测试方法利用热流在石墨材料与石墨薄膜材料间传递的温度变化的特性来测试界面接触热阻。本发明提供的测试方法可以实现对石墨材料与石墨薄膜材料间以及石墨薄膜与石墨薄膜间接触热阻的测试，解决了不能在石墨薄膜材料上埋设热电偶而测试其接触热阻的问题，且该方案广泛适用于其它薄膜材料间接触测试。本发明提供的测试方法，对设备无特殊要求，简单易行。

技术领域

本发明属于接触热阻测试技术领域，具体涉及一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法。

背景技术

在核聚变实验装置中，为了保护超高真空容器免受高温等离子体的轰击，通常需要在真空容器内部铺设保护性第一壁部件，为了减少空间占用率，通常被动冷却该第一壁部件即不设计主动水冷，由于处于超高真空环境下，沉积在第一壁表面的热量是接触传导传递到真空室上，再通过冷却水带走。而物体的接触表面是由分散细小的接触点组成的，这些接触点之间被大的空隙隔离开，这些空隙中在核聚变装置内就是真空。因此，在接触面处除了固有的热阻之外，还存在额外的传热阻力——接触热阻。已有的接触热阻测试方法需要将测试试样加工成圆柱形试样，通过测试热流在试样接触界面的变化来计算接触热阻，只能用来测试结构材料间的接触热阻。在工程上，石墨薄膜材料不能加工成圆柱形试样，无法实现对石墨与石墨薄膜材料间以及石墨薄膜与石墨薄膜间接触热阻的测试。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法。

本发明的技术方案如下：

一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法，包括第一步，将石墨材料加工成圆柱形试样，将石墨薄膜材料加工成与圆柱形试样相同直径的圆形薄片，石墨薄膜与两个圆柱形试样接触面的粗糙度保证一致，以金属铜作为热流计，制备成与石墨柱试样同样尺寸的热流计试样；

第二步，对试样加热和加载压应力，采集试样测试点温度，通过加热装置对试样加热，并对试样施加压应力，待试样温度达到稳定后开始釆集测试温度；

第三步，确定相邻试样在接触界面处的平均温度，

每两个相邻圆柱形试样上，距离接触界面最近的两个测试点热电偶的温度为T_n和T_n+1，以及T_2n和T_2n+1，则热流计试样的最上方测试点温度T_n和相邻的圆柱形试样A的第1个测试点温度T_n+1的平均值T₁′，以及圆柱形试样A 的最上方测试点温度T_2n和相邻的圆柱形试样B的第1个测试点温度T_2n+1的平均值T₂′，就是相邻试样接触界面处的平均温度，则接触界面处的平均温度为：

第四步，对试样接触界面进行温度补偿，第五步，根据所选热流计来确定试样的轴向热流，第六步，根据热导率测试计算石墨材料的导热参数值，第七步，通过构造最优化确定石墨圆柱形试样A和B与薄膜接触界面处的温度降ΔT，第八步，计算石墨薄膜的热阻，第九步，计算石墨和石墨薄膜材料间的接触热阻，第十步，计算石墨薄膜和石墨薄膜间的接触热阻。

一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法，所述第四步，对试样接触界面进行温度补偿，将接触界面处的平均温度T₁′以及T₂′作为相邻两试样之间的理论传导温度，对试样接触界面进行温度补偿，采用补偿加热装置保证试样的接触界面处保持理论传导温度。

一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法，所述第五步，根据所选热流计来确定试样的轴向热流，

忽略试样的横向热流损失，则轴向热流为：