基于一维导热原理的多孔粉末材料热导率测量装置及方法与流程

技术特征：

1.基于一维导热原理的多孔粉末材料热导率测量装置，其特征在于，包括数据采集仪、真空腔(1)以及设置在真空腔(1)内的支撑台(2)和测量单元；支撑台(2)为工形结构，包括顶板、底座和支撑杆，顶板与支撑杆之间通过滑轨滑块结构连接，顶板可沿支撑杆高度方向移动；顶板朝向底座的一面上设有加热单元(3)；测量单元包括热导率已知的第一已知样品(5)、第二已知样品(7)和热导率未知的待测样品粉末；第一、第二已知样品(5、7)均为竖直放置的圆柱体，第二已知样品(7)底部固定在底座上，顶部开有圆形凹槽(6)；第一已知样品(5)顶部与加热单元(3)相连，底部伸入凹槽(6)内；第一已知样品(5)底部、第二已知样品(7)顶部和凹槽(6)侧壁形成的圆柱形空腔作为放置待测样品粉末的样品槽，第一、第二已知样品(5、7)的中轴线相重合，且第二已知样品(7)的直径与凹槽(6)的内径相等；第一、第二已知样品(5、7)上延长度方向间隔均匀的设有热电偶(8)，所述热电偶(8)的输出端与数据采集仪的输出端相连。

2.根据权利要求1所述的基于一维导热原理的多孔粉末材料热导率测量装置，其特征在于，所述加热单元(3)为紫铜制成的加热板，其表面贴有薄膜加热器。

3.根据权利要求1所述的基于一维导热原理的多孔粉末材料热导率测量装置，其特征在于，所述真空腔(1)内壁上镀有辐射屏。

4.根据权利要求1所述的基于一维导热原理的多孔粉末材料热导率测量装置，其特征在于，所述真空腔(1)底部设有航空插头接口(9)和真空分子泵接口(10)，真空分子泵接口与外接抽真空泵相连，在真空腔(1)内形成真空状态；航空插头接口(9)的输入端与热电偶(8)相连，输出端与数据采集仪的输入端相连。

5.根据权利要求1所述的基于一维导热原理的多孔粉末材料热导率测量装置，其特征在于，所述数据采集仪为Agilent34970A数据采集仪。

6.基于一维导热原理的多孔粉末材料热导率测量方法，其特征在于，包括步骤：

(1)构建如权利要求1至5任意一项所述的基于一维导热原理的多孔粉末材料热导率测量装置；

(2)取质量为M的待测样品粉末放置在样品槽中，调节支撑架使第一已知样品(5)底部与待测样品粉末充分接触；

(3)通过热电偶(8)采集第一、第二已知样品(5、7)上各个位置的温度数据，并将温度数据发送给数据采集仪；

(4)将数据采集仪采集到的温度数据导入LabVIEW软件中，LabVIEW软件基于温度数据，以第一已知样品(5)顶端为原点，以第一已知样品(5)长度方向为x轴，以温度为y轴，构建温度分布曲线；温度分布曲线延x轴方向分为三段，其中第一段和第三段分别为第一、第二已知样品(5、7)高度方向上的温度分布曲线，第二段为待测样品粉末沿高度方向的温度分布曲线；

(5)计算待测样品粉末的堆积密度ρ为：

$\mathrm{\ρ}=\frac{M}{V}$

$V=\frac{\mathrm{\π}\left(H-L\right)\×D^2}{4}$

其中，D为所述凹槽(6)内直径，H为凹槽(6)的高度，L为第一已知样品(5)伸入凹槽(6)的长度，V为所述待测样品粉末的体积；

(6)以ΔX为取样间隔分别从相邻的两条曲线上取出一段曲线，设取出的两段曲线中，已知样品曲线两端的温度差为ΔT₁，待测样品粉末曲线两端的温度差为ΔT₂；根据一维导热样品间的热流相等的原理，计算待测样品粉末在堆积密度ρ下的热导率：

$\frac{{\mathrm{\λ}}_1\×{\mathrm{\ΔT}}_1}{\mathrm{\Δ}X}=\frac{{\mathrm{\λ}}_2\×{\mathrm{\ΔT}}_2}{\mathrm{\Δ}X}$

其中，λ₁为已知样品的热导率，λ₂为待测样品粉末的热导率。