[发明专利]一种基于探针法测量粉末导热系数的实验系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于探针法测量粉末导热系数的实验系统和方法，所述系统包括：探针、稳压电源和数据采集设备，其中：所述探针包括硅片、金属带、聚酰亚胺保护膜和连接导线；所述探针用于加热和测温，插入待测粉末中，所述稳压电源通过测量电路为探针提供电压；数据采集设备包括电压表和计算机，所述电压表采集标准电阻、探针的电压，传送至所述计算机中；所述计算机根据接收的信号计算得到待测粉末的导热系数。将探针上的热带同时作为加热和测温元件，结构简单可靠，用导热系数大的硅片做为探针的基底，便于热带加热后的热量均匀传递给待测粉末。探针的上表面贴敷聚酰亚胺保护层，能够测量绝缘物质、半导体和金属等物质的粉末，用途更为广泛。

技术领域

本发明涉及材料导热系数测量领域，具体说涉及一种基于探针法测量粉末导热系数的实验系统和方法。

背景技术

导热系数是反映物质导热能力的重要热物性参数。通常，材料的导热系数都是通过实验测定的，测量方法一般可分为稳态法和非稳态法。非稳态法中能够直接用于粉末导热系数的测量方法主要有探针法和瞬态平面热源法。

目前探针法的常见做法是将表面涂有聚四氟乙烯绝缘层的康铜丝对折后和T型铜-康铜热电偶插入探针管内，探针管中间填入绝缘的导热硅胶。但是这种方法的问题在于探针管的管径比较粗，不能简单的看作是线热源，另外热电偶测量的温度不能真实反映待测物质的温度，因此现有的探针法导热系数测量方法存在着实验数据重复性差，准确度不能保证等问题。

因此，为了提高探针法的检测简便性、快速性且保证准确性，亟需一种基于探针法的导热系数的实验系统和方法。

发明内容

为了提高机器人的用户体验，拓展机器人的应用范围，本发明提供了一种基于探针法测量粉末导热系数的实验系统和方法，以提高探针法的检测简便性、快速性且保证准确性。

本发明披露了一种基于探针法测量粉末导热系数的实验系统，包括：探针、稳压电源和数据采集设备，其中：

所述探针包括硅片、金属带、聚酰亚胺保护膜和连接导线；

所述探针用于加热和测温，插入待测粉末中，所述稳压电源通过测量电路为探针提供电压；

数据采集设备包括电压表和计算机，所述电压表采集标准电阻、探针的电压，传送至所述计算机中；

所述计算机根据接收的信号计算得到待测粉末的导热系数。

优选地，所述探针通过如下方式实现：在硅片上以刻蚀或者溅射的方法制作金属带；

在所述金属带表面上涂覆聚酰亚胺保护膜；

将两根导线分别连接到镍带上。

优选地，所述硅片的规格为：50-500μm厚，长度为60-150mm，宽度为2-5mm。

优选地，所述金属带的规格为1-4mm。所述金属带为镍、钽、铂或铜材质。

本发明还披露了一种基于探针法测量粉末导热系数的实验方法，该方法基于以上实验系统，该方法包括：

将探针插入待测粉末中，通电流进行加热试样；

利用电阻温度特性曲线计算所述探针的电阻R1；

采集探针温度随着时间的变化值，结合预设计算模型，获得待测粉末的导热系数。

优选地，该方法还包括：

将探针、标准电阻R0和恒流源连成回路；

分别测量所述标准电阻R0、所述标准电阻RO的电压U0、所述探针的电压U1。

优选地，该方法还包括：关闭所述通电流的恒流源，以进行采集探针温度随着时间的变化。