[发明专利]用于测量导热系数的探头及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于测量导热系数的探头及其制备方法，探头包括：探头主体、电缆、绝缘胶层和插头，探头主体由金属层和2片绝缘层组成，2片绝缘层之间夹有金属层，金属层的头部为一平面双螺旋结构，一金属镍细带从内向外围成平面双螺旋结构，金属镍细带的两端从平面双螺旋结构的尾部朝向金属层的尾部延伸且该金属镍细带的每端各形成2条镍带，每条镍带上连接一引线，电缆的一端与4根引线电连接，另一端连接插头，电缆包含4根连接线，每一根连接线与一根引线连接。插头可直接与导热系数测试仪的机箱上的插座连接，电缆与探头主体之间无需连接件，避免了探头线序出错，使用方便，测量结果准确、重复性好。

技术领域

本发明属于导热系数测试探头技术领域，具体来说涉及一种用于测量导热系数的探头及其制备方法。

背景技术

导热系数作为反映材料导热和绝热能力的热物性常数，在工业生产制造、建筑环保节能、航空航天研究等诸多领域都有着广泛的应用与研究价值，因此导热系数的准确测量十分重要。在众多的测量方法中，瞬态平面热源(Transient Plane Source，TPS)法因为测量的效率高、测量准确性好而受到广泛关注并得到广泛应用。瞬态平面热源法又称为HotDisk法，该方法对样品的形态没有特殊的要求，可以测量固体、液体、粉末和气体的导热系数。该方法现已成为国际标准(ISO/FDIS 22007-2)和国家标准(GB/T

32064-2015)。TPS法的核心是一个双螺旋形结构的金属丝加热源，即Hot Disk探头。在测试过程中探头作为温度敏感元件测量样品的温度变化。探头的主体是一个三明治型结构，包括中间的金属层和两侧的绝缘薄膜，绝缘薄膜与金属层之间涂覆有胶，金属层包括双螺旋结构，金属层通过金属丝与导热系数测试仪连接，该绝缘薄膜除了起到绝缘作用，还起到固定金属丝的形状，增加金属丝的机械强度和提高使用寿命的作用。测量时，将两块被测样品夹在探头两侧，对探头施加恒定功率，测量加热过程中探头两端的电压变化，进而得到样品温度随时间的变化，再由相应的数学模型计算出其导热系数。

目前使用的探头主要是通过连接件将探头尾端的四个引线与一根电缆的四个接头连接，每次使用前需要将探头的每根引线与电缆的一个接头进行连接，由于测量不同样品时需要用到不同规格的探头，每更换一次探头就需要进行一次接线操作，这一过程较为繁琐，并且可能有短接或者错接的情况，影响实验进展甚至会损坏探头，并且频繁更换探头也会缩短其使用寿命。另外，通过连接件连接探头与电缆时，探头电阻会受到连接件的影响，由于每次连接与前一次有所差异，造成了测量结果的重复性较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于测量导热系数的探头，该探头是由探头主体连接电缆并进行封装得到的。

本发明的另一目的是上述探头的制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种用于测量导热系数的探头，包括：探头主体、电缆、绝缘胶层和插头，所述探头主体为三明治结构，所述三明治结构由金属层和2片绝缘层组成，所述2片绝缘层之间夹有所述金属层，所述金属层的头部为一平面双螺旋结构，一金属镍细带从内向外围成所述平面双螺旋结构，所述金属镍细带的两端从所述平面双螺旋结构的尾部朝向所述金属层的尾部延伸且该金属镍细带的每端各形成2条镍带，4条所述镍带形成所述金属层的尾部，每条所述镍带上连接一引线，所述电缆的一端与4根所述引线电连接，另一端连接所述插头，其中，所述电缆包含4根连接线，每一根所述连接线与一根所述引线连接，所述绝缘胶层包覆在所述探头主体的尾部、4根所述引线以及所述电缆的头部外。

在上述技术方案中，所述绝缘层的边缘凸出于所述金属层该侧边缘的距离为1～5mm。

在上述技术方案中，所述绝缘层的厚度为7～100μm。

在上述技术方案中，所述双螺旋结构的外径为4～100mm。

在上述技术方案中，位于所述平面双螺旋结构的金属层的厚度为8～40μm。