KEM京都電子的熱盤式熱物理性能分析儀，其核心技術(shù)原理是 瞬態(tài)平面熱源法，也常被稱為“熱盤法"。這種方法能快速、精確地同時測量材料的導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴散率，并計算出比熱容。

?? 核心工作原理詳解

1. 探頭的雙重角色
   儀器的核心是一個特殊的探頭，它通常由導(dǎo)電金屬（如鎳）蝕刻成雙螺旋結(jié)構(gòu)，并封裝在絕緣薄膜中。這個探頭扮演著雙重角色：它既是一個加熱器，通過施加一個精確控制的恒定電流來對樣品進行加熱；同時，由于金屬的電阻會隨溫度變化，它又是一個高精度的溫度傳感器，用于監(jiān)測自身溫度隨時間的變化。

2. 瞬態(tài)加熱與數(shù)據(jù)采集
   測量開始時，儀器會向探頭施加一個短時間的恒定加熱功率。在加熱過程中，探頭產(chǎn)生的熱量會同時向探頭兩側(cè)的樣品中擴散。與此同時，儀器以高的頻率實時監(jiān)測并記錄探頭的電阻變化，由于電阻與溫度存在確定的對應(yīng)關(guān)系，從而可以得到一條精密的溫升-時間曲線。

3. 數(shù)據(jù)分析與參數(shù)計算
   得到溫升曲線后，核心的物理模型就開始發(fā)揮作用了。該方法基于非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)理論，通過分析實驗測得的溫升曲線與理想數(shù)學(xué)模型進行擬合。

• 導(dǎo)熱系數(shù) 決定了熱量在材料中傳遞的難易程度。溫升的幅度與材料的導(dǎo)熱能力直接相關(guān)：導(dǎo)熱性越差，熱量越容易積聚在探頭處，溫升就越顯著。

• 熱擴散率 反映了材料內(nèi)部溫度趨向均勻的能力。溫升曲線的具體形狀（變化速率）則反映了熱擴散率的大?。簾釘U散率越大的材料，熱量散開得越快，溫升曲線的斜率也會有所不同。

• 體積比熱容 在一次性測出導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴散率之后，儀器可以根據(jù)它們之間的數(shù)學(xué)關(guān)系（體積比熱容 = 導(dǎo)熱系數(shù) / 熱擴散率）自動計算出單位體積的比熱容。

?? 技術(shù)特點與優(yōu)勢

這種工作原理賦予了KEM熱盤式分析儀一系列突出優(yōu)點：

• 快速高效：單次測量通常只需幾十秒到幾分鐘，非常適合用于研發(fā)和質(zhì)量控制中的大量樣品篩選。

• 絕對法測量：基于嚴(yán)格的理論模型，直接測量物理量的變化，結(jié)果具有良好的重復(fù)性（導(dǎo)熱系數(shù)重復(fù)性可達2%以內(nèi)），且通常無需校準(zhǔn)。

• 應(yīng)用廣泛：通過選用不同形狀和尺寸的探頭，可以測量各向同性材料、各向異性材料、固體、粉末、凝膠、液體等多種形態(tài)和性質(zhì)的材料。

• 同時測量多參數(shù)：一次實驗即可同時獲得導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴散率和體積比熱容三個關(guān)鍵熱物性參數(shù)。

?? 典型型號與應(yīng)用場景

以KEM的TPS 2500 S和TPS 1500為例，它們符合國際標(biāo)準(zhǔn)（如ISO 22007-2），測量范圍寬，能夠覆蓋從絕熱材料到金屬等多種材料。

其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：

• 新材料研發(fā)：如開發(fā)高性能的隔熱材料、導(dǎo)熱界面材料等。

• 產(chǎn)品質(zhì)量控制：在化工、建材、航空航天等領(lǐng)域，對原材料和成品的導(dǎo)熱性能進行批次檢驗。

• 學(xué)術(shù)研究：在物理、化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域進行基礎(chǔ)研究。