[發(fā)明專利]一種石墨與石墨薄膜材料接觸熱阻測試方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201711338997.1 | 申請(qǐng)日： | 2017-12-14 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN109959676B | 公開（公告）日： | 2021-11-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 蔡立君;劉健;袁應(yīng)龍;盧勇;劉雨祥;鄭國堯;黃運(yùn)聰;林濤;劉翔 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 核工業(yè)西南物理研究院 |
| 主分類號(hào)： | G01N25/20 | 分類號(hào)： | G01N25/20 |
| 代理公司： | 核工業(yè)專利中心 11007 | 代理人： | 高安娜 |
| 地址： | 610041 四川*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 石墨 薄膜 材料 接觸 測試 方法 | ||
1.一種石墨與石墨薄膜材料接觸熱阻測試方法，包括第一步，將石墨材料加工成圓柱形試樣，將石墨薄膜材料加工成與圓柱形試樣相同直徑的圓形薄片，石墨薄膜與兩個(gè)圓柱形試樣接觸面的粗糙度保證一致，以金屬銅作為熱流計(jì)，制備成與石墨柱試樣同樣尺寸的熱流計(jì)試樣；
第二步，對(duì)試樣加熱和加載壓應(yīng)力，采集試樣測試點(diǎn)溫度，通過加熱裝置對(duì)試樣加熱，并對(duì)試樣施加壓應(yīng)力，待試樣溫度達(dá)到穩(wěn)定后開始釆集測試溫度；
第三步，確定相鄰試樣在接觸界面處的平均溫度；
每兩個(gè)相鄰圓柱形試樣上，距離接觸界面最近的兩個(gè)測試點(diǎn)熱電偶的溫度為Tn和Tn+1，以及T2n和T2n+1，則熱流計(jì)試樣的最上方測試點(diǎn)溫度Tn和相鄰的圓柱形試樣A的第1個(gè)測試點(diǎn)溫度Tn+1的平均值T′1，以及圓柱形試樣A的最上方測試點(diǎn)溫度T2n和相鄰的圓柱形試樣B的第1個(gè)測試點(diǎn)溫度T2n+1的平均值T′2，就是相鄰試樣接觸界面處的平均溫度，則接觸界面處的平均溫度為：
其特征在于：第四步，對(duì)試樣接觸界面進(jìn)行溫度補(bǔ)償，第五步，根據(jù)所選熱流計(jì)來確定試樣的軸向熱流，第六步，根據(jù)熱導(dǎo)率測試計(jì)算石墨材料的導(dǎo)熱參數(shù)值，第七步，通過構(gòu)造最優(yōu)化確定石墨圓柱形試樣A和B與薄膜接觸界面處的溫度降ΔT，第八步，計(jì)算石墨薄膜的熱阻，第九步，計(jì)算石墨和石墨薄膜材料間的接觸熱阻，第十步，計(jì)算石墨薄膜和石墨薄膜間的接觸熱阻；
所述第六步，根據(jù)熱導(dǎo)率測試計(jì)算石墨材料的導(dǎo)熱參數(shù)值，
材料的接觸熱阻是溫度的函數(shù)，在較小的溫度范圍內(nèi)，假設(shè)
λ(T)＝λ0(1+T/m)
通過測試石墨材料在不同溫度時(shí)的熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)計(jì)算得出上式中導(dǎo)熱參數(shù)λ0和m的值；
所述第七步，通過構(gòu)造最優(yōu)化確定石墨圓柱形試樣A和B與薄膜接觸界面處的溫度降ΔT：
試樣上任意一點(diǎn)的溫度值根據(jù)公式可得：
x為所求點(diǎn)與第i個(gè)點(diǎn)的距離，
對(duì)于石墨圓柱形試樣測試界面的溫度TC1和TC2，構(gòu)造最優(yōu)化：
s.t.Ta≤T≤Tb
其中xi為第i個(gè)測試點(diǎn)到界面的距離，Ta和Tb為根據(jù)測試結(jié)果確定的溫度迭代區(qū)間，
利用上式可以得到石墨圓柱形試樣A和B測試界面的溫度值TC1和TC2，進(jìn)而計(jì)算界面溫度降；
ΔT＝TC1-TC2
所述第九步，計(jì)算石墨和石墨薄膜材料間的接觸熱阻，
對(duì)于石墨和石墨薄膜材料接觸的兩個(gè)界面，石墨薄膜與兩個(gè)石墨圓柱形試樣接觸面的粗糙度一致，圓柱形石墨柱試樣界面溫度TC1和TC2相差較小，且接觸熱阻對(duì)溫度的影響不敏感，在忽略熱流方向?qū)佑|熱阻影響的情況下，可認(rèn)為石墨材料與石墨薄膜材料兩個(gè)界面的接觸熱阻值相等，
r為石墨薄膜自身的熱阻，
rC1是石墨材料與石墨薄膜材料的接觸熱阻；
根據(jù)軸向熱流，得到試驗(yàn)中石墨材料與石墨薄膜的接觸熱阻rC1如下：
所述第十步，計(jì)算石墨薄膜和石墨薄膜間的接觸熱阻，
對(duì)于石墨薄膜與石墨薄膜間的接觸熱阻rC2的測試，需要在石墨和石墨薄膜材料間接觸熱阻計(jì)算的基礎(chǔ)上，在圓柱形石墨試樣A、B之間放置i層薄膜，忽略溫度對(duì)接觸熱阻的影響，石墨薄膜之間的接觸熱阻均為rC2，
根據(jù)計(jì)算得到的石墨與石墨薄膜材料間的接觸熱阻rC1，得到試驗(yàn)中的石墨薄膜之間的接觸熱阻rC2如下：
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