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熱拡散率熱伝導率測定装置 サーモウェーブアナライザ/TA

最終更新日: 2024-11-03 17:45:21.0

上記では、電子ブックの一部をご紹介しております。

関連情報

放熱材料の熱拡散率・熱伝導率測定に!サーモウェーブアナライザ
放熱材料の熱拡散率・熱伝導率測定に!サーモウェーブアナライザ 製品画像
【特徴】
〇熱拡散率、熱伝導率が測定可能※1
〇スポット加熱のため、測定試料の大きさを比較的小さくすることが可能です。
〇試料は最小サイズ□10mm 以上確保できれば、外形は自由です。
〇非破壊試験のため、他の測定で使った試験片でも対応が可能です。
〇赤外線を検出するため、試料の表裏面にカーボンスプレーを塗布します。※2
※1熱伝導率を測定する際は別途比熱と密度が必要です。
※2素材によりますが、エタノールで洗浄可能です。
サーマルパッドの熱伝導率測定
サーマルパッドの熱伝導率測定 製品画像
測定したサーマルパッドの仕様
サイズ:40mm x 40mm x 5 mm
熱伝導率: 1.5 W/m・K
耐熱温度: 50~200(℃)
           
まずは、圧力を変えて試料を測定しました。
測定条件
試料温度:30℃
圧力:200N,400N,600N,800N
図2 荷重と熱伝導率

荷重が増加するに従い熱伝導率が上昇し600Nでほぼ一定となりました。
荷重が不十分な場合、十分に材料とサーマルパッドが密着せず接触熱抵抗が大きくなり、
熱伝導率が低くなりますが、荷重が十分になると密着して接触熱抵抗が小さくなり、
熱伝導率が高くなります。

次に、温度を変えて試料を測定しました。
測定条件
試料温度:30℃、40℃、50℃
圧力:600N
図3 試料温度と熱伝導率

試料温度上げるにしたがって熱伝導率は低下しました。
試料温度30℃と40℃で熱伝導率は3.3%低下したが、40℃と50℃では0.5%の低下でした。
すべての材料は多かれ少なかれ温度が変化すると熱伝導率も変化しますので、その影響を把握することは重要です。
炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の熱伝導率測定
炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の熱伝導率測定 製品画像
さて、炭素繊維強化プラスチックは皆さんご存知のように、織り込んだ炭素繊維に樹脂を含侵させて作るため、板状材料の厚み方向と面方向で大きく熱伝導率が違ってきます。このような、材料は一般的な熱伝導率測定装置では測定が容易ではありません。株式会社ベテルのサーモウェーブアナライザであれば、異方性材料の測定が可能なように設計されていますので、簡単正確に測定が可能です。実際の測定事例をご紹介します。

試料サイズ:最大100mm×100mm、厚み2mmまで。試料サイズはΦ10mm以上であれば測定できます。正確にカットする必要はありません。
測定方向:厚み方向と面内方向の測定が可能です。マッピング測定も可能です。
測定物性値:熱拡散率、比熱、密度、熱伝導率
導電性ダイヤモンドの熱伝導率測定
導電性ダイヤモンドの熱伝導率測定 製品画像
【熱拡散率測定】
どちらの試料も黒く、カーボンスプレーによる黒化は不要です。因みにカーボンスプレーは表面にレーザー光を吸収させて、裏面からの赤外線放射を高めるために塗布します。
また、サーモウェーブアナライザで得られる物性値は熱拡散率です(試料が小さく熱伝導率も良い材料は、熱伝導率が直接測定できません。)。熱拡散率は比熱と密度から熱伝導率に換算することが可能です。
炭素系の材料は、温度依存性が大きく、レーザーを照射した際の熱の影響で試料温度が上昇すると、熱伝導率が変化します。今回は、室温付近の熱伝導率を測定したいので、レーザーの強度を変えつつ測定を行い、横軸にレーザー強度、縦軸に熱拡散率をプロットして、レーザー強度ゼロで外挿することにより、レーザーの温度上昇による影響を除いた熱拡散率を求めます。
定常法熱伝導率測定装置/SS-H40 製品カタログ
定常法熱伝導率測定装置/SS-H40 製品カタログ 製品画像
【特徴】
〇高速な測定。測定時間を10~20分と短時間です。
〇試料を置くだけ、設置が簡単です。
〇"荷重一定モード"と"厚さ一定モード"2の測定モードがあります。
〇測定対象が、TIM(Thermal Interface Material)、プリント基板、封止樹脂、断熱材、ゴム、(接着剤)、(グリース)、その他 と特定の分野に強いです。

<共同研究先>
名古屋市工業研究所 システム技術部 生産システム研究室 博士(工学)梶田 欣 氏
【技術資料】サーモウェーブアナライザによる高熱伝導樹脂の測定事例
【技術資料】サーモウェーブアナライザによる高熱伝導樹脂の測定事例 製品画像
直径10mm以上であれば、不定形状でも測定可能です。
厚みは数10μm~2mm対応しています。
熱拡散率又は、熱伝導率を報告します。(依頼時にご指定ください。)
マッピング測定ができます。
厚み方向と面内方向の測定ができます。
樹脂からダイヤモンドまでほとんどの固体材料の測定が可能です。

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