[發(fā)明專利]同時(shí)測(cè)定低維材料熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率和熱容的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410342184.X
• 申請(qǐng)日: 2014-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN104155336A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祝淵;陳克新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

1.一種同時(shí)測(cè)定低維材料熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率和熱容的方法，其特征在于，包括如下步驟：

a)以正弦波熱源加熱樣品n次，其中n大于或等于2且小于或等于20，每次加熱的正弦波的振蕩周期分別表示為ω_i；

b)每次在樣品離熱源分別為x、x’距離的兩個(gè)不同部位加熱，采集溫度信號(hào)T_i、T’_i，所得兩列信號(hào)為隨時(shí)間t變化的函數(shù)T_i(t)、T′_i(t)都是以周期為ω_i的正弦波形，只是振幅有所不同，離熱源近的振幅較大；

c)調(diào)整正弦波熱源的頻率為ω_i，i為取值1～20的正整數(shù)，重復(fù)步驟b)，得到一系列不同頻率下的波形組T_i(t)、T′_i(t)；

d)將每個(gè)頻率ω_i下的T_i(t)、T′_i(t)進(jìn)行正弦波形擬合，得到振幅M_i、M′_i以及T_i(t)、T′_i(t)兩條正弦波之間的相位差dt_i；

e)根據(jù)式(2′)計(jì)算不同頻率ω_i下的熱擴(kuò)散率α_i，求平均值，即為樣品熱擴(kuò)散率α^*，

αi=(x′-x)22dtilnMiMi′---(2′)]]>

f)根據(jù)式(3)計(jì)算不同頻率ω_i下的兩個(gè)參數(shù)P_i和Q_i；

Pi=1x′-xlnMiM′i,Qi=ωidtix′-x---(3)]]>

g)根據(jù)式(4)，以在x點(diǎn)所測(cè)的不同頻率下的M_i為自變量，以響應(yīng)的為因變量進(jìn)行線性擬合，擬合所需的樣本點(diǎn)大于等于3個(gè)，所得斜率λ為樣品的熱導(dǎo)率；

j0e-PixPi2+Qi2=λ·Mi---(4)]]>

其中j₀為儀器常數(shù)，用已知熱導(dǎo)率的標(biāo)樣銅片標(biāo)定，x為測(cè)溫點(diǎn)距離熱源的距離，M_i為該測(cè)溫點(diǎn)所測(cè)波形的振幅，e為自然常數(shù)；

h)根據(jù)式(5)，以在x’點(diǎn)所測(cè)的不同頻率下的M’_i為自變量，以響應(yīng)的為因變量進(jìn)行線性擬合，擬合所需的樣本點(diǎn)大于等于3個(gè)，所得斜率λ’為樣品的熱導(dǎo)率；

j0,e-P,ix,P,i2+Q,i2=λ,·M,i---(5)]]>

i)求λ和λ’平均值即為樣品最終的熱導(dǎo)率λ^*；

j)有了熱擴(kuò)散率α^*和熱導(dǎo)率λ^*，并根據(jù)式(1)

λ＝C_vα???(1)

求得熱容C_v^*。