應(yīng)用小站 | 頻域熱反射法測量納米材料的熱導(dǎo)率

來源：林賽斯（上海）科學(xué)儀器有限公司      分類：應(yīng)用方案 2025-08-06 17:15:18 32閱讀次數(shù)

掃    碼    分   享

納米材料是現(xiàn)代關(guān)鍵技術(shù)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于納米電子學(xué)、電池技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)和能源工業(yè)等領(lǐng)域。其獨特的物理特性使傳統(tǒng)材料無法實現(xiàn)的創(chuàng)新應(yīng)用成為可能。納米材料的顯著特性之一是熱導(dǎo)率。由于其空間維度的縮減，熱導(dǎo)率表現(xiàn)往往與塊體材料截然不同。這一特性為多個領(lǐng)域開辟了新機(jī)遇，例如提升熱管理系統(tǒng)效率、開發(fā)熱電材料，以及實現(xiàn)高性能組件的熱絕緣。

在材料科學(xué)領(lǐng)域，有多種已確立的測量熱擴(kuò)散率的方法。例如，激光閃射法應(yīng)用廣泛，且能快速得出結(jié)果。在這種方法中，樣品的下表面由短激光脈沖加熱，然后隨時間記錄上表面產(chǎn)生的溫度分布情況，該方法能提供有關(guān)熱擴(kuò)散率的信息。這種方法非常適合用于致密樣品，但在測量納米結(jié)構(gòu)材料時卻存在局限性，因為即使對于絕緣材料，由于樣品厚度很小，延遲溫升的檢測時間在計量方面仍是一個挑戰(zhàn)。

另一種方法是平板裝置法，該方法使用固定熱源來測定樣品內(nèi)部的熱流。然而，為了排除界面影響，它需要較大的樣品厚度，這同樣不適用于納米材料。熱線法和熱盤法也存在同樣的問題。在這些方法中，熱源與樣品直接接觸，由于接觸熱阻可能會導(dǎo)致測量誤差。因此針對納米材料，需要采用更為精細(xì)和精確的測量技術(shù)，以獲取可靠、可重復(fù)且貼合實際應(yīng)用的數(shù)據(jù)。

BACKGROUND INTRODUCTION

一、測試方法原理

3ω法、拉曼光譜法、時域熱反射法（TDTR）和頻域熱反射法（FDTR）是納米材料熱導(dǎo)率測量中最常用的技術(shù)，它們各有獨特的原理和適用場景，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。

核心原理:

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)建一個高靈敏度的溫度計，通過監(jiān)測樣品的反射率來檢測其表面的溫度變化。檢測時使用波長為532nm的連續(xù)激光（探測激光），同時使用不同波長（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），同時降低激光在材料中的穿透深度。

TESTING METHOD PRINCIPLE

二、應(yīng)用案例

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。

APPLICATION CASE

熱分析技術(shù)廣泛滲透到科研、工業(yè)和生活的方方面面，舉例說明：

APPLICATIONS 

 

三、總結(jié)

熱導(dǎo)率是材料科學(xué)中的一個關(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。

CONCLUSION

參與評論

評論

登錄后參與評論

登錄

獲取驗證碼

我已經(jīng)閱讀并接受《儀器網(wǎng)服務(wù)協(xié)議》

立即登錄

推薦閱讀

• 

  應(yīng)用小站 | 頻域熱反射法測量納米材料的熱導(dǎo)率

  應(yīng)用小站 | 頻域熱反射法測量納米材料的熱導(dǎo)率

  林賽斯LINSEIS 32

  2025-08-06

• 

  應(yīng)用小站 | 使用激光閃射技術(shù)對熔鹽進(jìn)行熱導(dǎo)率測量

  應(yīng)用小站 | 使用激光閃射技術(shù)對熔鹽進(jìn)行熱導(dǎo)率測量

  林賽斯LINSEIS 27

  2025-05-22

• 

  應(yīng)用小站 | Sr摻雜Bi2Se3基熱電材料的合成與熱導(dǎo)率研究

  應(yīng)用小站 | Sr摻雜Bi2Se3基熱電材料的合成與熱導(dǎo)率研究

  林賽斯LINSEIS 86

  2024-09-25

• 

  CVD金剛石熱導(dǎo)率的測量

  CVD金剛石熱導(dǎo)率的測量

  林賽斯LINSEIS 52

  2024-12-11

• 金剛石薄膜熱導(dǎo)率測量的難點和TDTR解決方案

  上海昊量光電設(shè)備有限公司 467

  2022-08-09

• 熱導(dǎo)率的測試儀

  南京大展檢測儀器有限公司 169

  2024-04-19

• 示波器頻域分析在電源調(diào)試的應(yīng)用

  西安安泰測試設(shè)備有限公司 104

  2022-05-09

• 納米材料的特點

  北京冠測精電儀器設(shè)備有限公司 534

  2020-10-26

• 

  應(yīng)用小站 | 使用熱膨脹儀確定玻璃樣品的軟化點

  Linseis熱膨脹儀可用于材料軟化點的測試，儀器可激活軟化點測試保護(hù)功能，該功能不僅可以判定樣品的軟化點，還可以保護(hù)測量系統(tǒng)免受樣品熔化的影響，此軟化點檢測方式簡單且安全，是用于確定材料軟化點的理想工具。

  林賽斯LINSEIS 204

  2024-05-21

• 熱刺激電流測量理論與應(yīng)用

  北京冠測精電儀器設(shè)備有限公司 122

  2023-10-27

• 超聲波粉碎機(jī)在納米材料實驗中的應(yīng)用

  成都壹科醫(yī)療器械有限公司 140

  2024-03-29

• 

  應(yīng)用小站 | 熱膨脹微膠囊（微球）的膨脹曲線測試

  熱膨脹微膠囊是一種微膠囊發(fā)泡劑，由熱塑性聚合物組成外殼，烴類化合物等低沸點有機(jī)溶劑為內(nèi)核，組成的一種微米級核殼體。近年來，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。因此更好的表征熱膨脹微膠囊的膨脹性能對研究熱膨脹微膠囊很有必要。

  林賽斯LINSEIS 295

  2024-03-26

• 

  應(yīng)用小站 | 利用同步熱分析研究熔鹽的穩(wěn)定性

  應(yīng)用小站 | 利用同步熱分析研究熔鹽的穩(wěn)定性

  林賽斯LINSEIS 29

  2025-03-31

• 納米材料的制備方法

  北京冠測精電儀器設(shè)備有限公司 515

  2020-10-30

• 納米材料的制備方法

  北京中科微納精密儀器有限公司 1456

  2023-06-27

• 明美定制方案助力納米材料應(yīng)用

  廣州市明美光電技術(shù)有限公司 606

  2019-07-10

  偏光顯微鏡

• 

  四環(huán)LGJ-12H凍干機(jī) | 在納米材料應(yīng)用中的優(yōu)勢

  四環(huán)LGJ-12H型凍干機(jī)行業(yè)應(yīng)用廣泛。

  四環(huán)福瑞科儀科技發(fā)展(北京)有限公司 81

  2025-03-14

• 

  應(yīng)用小站 | 燒結(jié)速率控制軟件(RCS)在氧化鋯燒結(jié)中的應(yīng)用

  “燒結(jié)”是陶瓷制品生產(chǎn)過程的最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，而燒結(jié)溫度和時間直接影響陶瓷的性能和質(zhì)量。林賽斯熱膨脹儀的燒結(jié)速率控制軟件（RCS）可精準(zhǔn)地模擬材料的燒結(jié)過程，旨在確定材料的最佳燒結(jié)工藝條件，是陶瓷材料燒結(jié)過程分析的理想工具。

  林賽斯LINSEIS 150

  2024-04-11

• 

  應(yīng)用小站 | 光學(xué)膨脹儀在環(huán)氧樹脂熱膨脹系數(shù)測定中的應(yīng)用

  應(yīng)用小站 | 光學(xué)膨脹儀在環(huán)氧樹脂熱膨脹系數(shù)測定中的應(yīng)用

  林賽斯LINSEIS 51

  2024-08-22

• 納米材料及其分類

  北京冠測精電儀器設(shè)備有限公司 357

  2020-11-02