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技術(shù)文章
更新時(shí)間：2025-09-01
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3ω法、拉曼光譜法、時(shí)域熱反射法（TDTR）和頻域熱反射法（FDTR）是納米材料熱導(dǎo)率測量中常用的技術(shù)，它們各有原理和適用場景，本文主要介紹林賽斯 TF-LFA L54 頻域熱反射法測量納米材料的熱導(dǎo)率。
頻域熱反射法是一種在頻域內(nèi)對薄膜熱性能進(jìn)行非接觸式表征的測量技術(shù)。該方法利用熱反射效應(yīng)構(gòu)建一個(gè)高靈敏度的溫度計(jì)，通過監(jiān)測樣品的反射率來檢測其表面的溫度變化。檢測時(shí)使用波長為532nm的連續(xù)激光（探測激光），同時(shí)使用不同波長（405nm）的調(diào)制泵浦激光進(jìn)行加熱。局部加熱會引起反射率的變化，熱激發(fā)與檢測之間的相位滯后是通過鎖相放大器測量的。利用熱擴(kuò)散傳輸模型對頻域中的響應(yīng)進(jìn)行建模，可以確定熱導(dǎo)率、體積熱容、熱擴(kuò)散率、傳熱效率和邊界熱導(dǎo)率。在樣品表面頂部沉積一層薄薄的金屬換能器層（厚度為60-70nm），以提高反射率的溫度系數(shù)（dR/dT），同時(shí)降低激光在材料中的穿透深度。
如下圖所示，采用林賽斯 TF-LFA L54 對金剛石、二氧化硅等五種納米材料的熱導(dǎo)率進(jìn)行了測量，結(jié)果顯示，該五種納米材料熱導(dǎo)率的測量值與文獻(xiàn)值均具有較好的一致性，證明了 TF-LFA L54 測量系統(tǒng)在納米材料熱性能表征中的準(zhǔn)確性和可靠性。
三、總結(jié)
熱導(dǎo)率是材料科學(xué)中的一個(gè)關(guān)鍵因素，精確測量熱導(dǎo)率對于材料科學(xué)研究、工程應(yīng)用開發(fā)、能源技術(shù)革新及工業(yè)質(zhì)量控制等多個(gè)領(lǐng)域至關(guān)重要。然而對于納米材料而言，由于其小體積、異質(zhì)結(jié)構(gòu)和特殊界面效應(yīng)，使得傳統(tǒng)熱性能測量方法難以直接應(yīng)用，這給納米材料熱導(dǎo)率的測量帶來了特殊的技術(shù)挑戰(zhàn)。頻域熱反射法是一種在頻域內(nèi)對薄膜熱性能進(jìn)行非接觸式表征的測量技術(shù)，該方法無需提供材料的熱容和密度，允許對材料進(jìn)行各項(xiàng)異性（面間和面內(nèi)方向）測量，是解決納米材料熱導(dǎo)率測量難題的有效方法。
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