목차
일반적으로 열전도율은 마주 보는 두 면 사이에 정확히 1K의 온도 구배가 있을 때 1초 이내에 1x1x1m의 정육면체를 통과하는 열의 양을 의미합니다.
따라서 열전도도는 자체 기호(λ – “람다”)와 자체 SI 단위 W/mK를 가진 특징적인 재료 특성입니다. 그 역수 값은 비열 저항입니다.
과학적 정의
열전도율의 과학적 정의에 따르면 열전도율은 시료 내의 열 수송을 설명하는 물질적 특성입니다. 주어진 시료 온도에 대해 해당 온도에서 밀도, 열 확산도 및 비열 용량의 곱으로 구할 수 있으며(방정식 1), 열유속 밀도와 온도 구배의 음의 몫으로 설명할 수 있습니다(방정식 2). (방정식 3)의 예가 이를 설명하는 예시입니다.
λ = ρ * cp * α (1)
λ = 열전도율, ρ = 밀도, cp = 사양. 열용량, α = 열 확산도.
λ = -q / ∆T (2)
λ = 열전도율, q = 평균 열유속 밀도, ∆T = 온도 구배.
이 정의를 사용하여 예를 들어 원통형 샘플을 고려하면 다음과 같은 계산을 할 수 있습니다: 길이 l과 일정한 단면 A의 이상적인 균질 실린더를 고려할 때, 측면이 절연되어 있고 양쪽 끝에서 단 한 번의 온도 변화만 있을 수 있다면 길이에 따른 온도 구배는 (∆T) / l입니다. 뜨거운 쪽에서 차가운 쪽으로 향하는 열 흐름의 밀도는 λ * (∆T) / l입니다.
단면 A를 고려하면 (방정식 3)으로 계산할 수 있는 열유속 Q가 있습니다:
Q = (A * λ * ∆T) / l (3)
λ = 열전도율, Q = 열 흐름, ∆T = 온도 구배, A = 단면적, l = 길이
열전도도 측정(방법):
성능 향상을 위한 측정 방법은 다양하지만 더 나은 결과를 얻기 위해 일시적인 측정과 고정적인 측정으로 크게 두 가지 그룹으로 나눌 수 있습니다.
비디오에서 두 명의 전문가가 이 두 가지 방법의 차이점을 설명합니다.
물질을 국부적으로 가열하면 일정 시간이 지나면 균일하게 분포되어 안정될 때까지 체내 온도 분포가 변화합니다. 열 입력이 시작된 직후 온도 분포가 계속 변화하는 단계를 과도기라고 합니다. 온도 분포가 안정된 상태를 정상 상태라고 합니다.
고정식 측정 방법
“가드 핫 플레이트“, “열 유량계“, 또는 “열 인터페이스 재료 테스터“는 고정식 측정 방법에 속합니다.
재료 샘플을 가열된 플레이트와 냉각된 플레이트 사이에 놓습니다.
이렇게 하면 온도 구배가 발생하고 결과적으로 샘플을 따라 열 흐름이 발생하며, 이는 일정한 최종 값에 가까워질 때까지 모니터링됩니다.
시료 두께와 측정된 열유속를 알면 시료의 열전도도를 계산할 수 있습니다. TIM 테스터를 사용하면 가변 부하 또는 압축 하에서 열 저항을 측정하고 이를 통해 열전도율과 열 접촉 저항을 측정할 수 있습니다.
과도 측정 방법
레이저 플래시 레이저 플래시 방법 은 과도 측정 방법 중 하나이며 1975년 특허를 기반으로 합니다. 높은 비용과 복잡성에도 불구하고 오늘날에도 여전히 널리 사용되고 있습니다. 그럴 만한 이유가 있습니다! 레이저 플래시 방법을 사용하면 최대 섭씨 2,800도의 가장 극한 온도에서도 재료를 전자동으로 테스트할 수 있습니다. 측정을 위해 샘플 디스크의 한쪽 면이 레이저 또는 플래시 램프의 짧은 고에너지 열 펄스에 노출됩니다. 그 결과 반대쪽의 온도 상승은 적외선 감지기로 기록됩니다. 시료 두께와 관련하여 열전도도 모델을 사용하여 열 확산도를 계산할 수 있습니다.
열선 및 가열 스트립 방법은 예를 들어 과도 핫 브리지 방법의 형태로 널리 사용되며 과도 측정 방법에 속합니다.
다양한 센서 구성에서 찾을 수 있으며 유연하게 사용할 수 있고 가능한 가장 광범위한 애플리케이션 및 측정 범위를 제공합니다.
캐리어 기판에 내장된 열선은 측정 중에 일정한 열 플럭스를 방출하여 센서 자체뿐만 아니라 시료의 온도 분포를 시간별로 변화시킵니다.
시간 경과에 따른 온도 상승은 통합 온도계로 측정되며 재료의 열 전달 특성을 측정하는 데 사용됩니다.
특별 기능: 얇은 층의 열 전도도 측정
nm~μm 범위의 박막에서 열전도도를 측정하는 것은 특별한 경우입니다.
이 목적을 위해 동일한 측정 원리 중 일부를 사용할 수 있지만, 구현 형태는 다음과 같습니다. 시간 영역 열 반사율 대신 시간 영역 열 반사율 3 오메가 방법 와 가열 스트립 방식의 특수한 형태인 3 오메가 방식은 변경된 경계 조건을 충족하기 위해 구현 형태가 상당히 다릅니다.
