前沿导热产品及“薄膜”导热系数测试方法探讨

时间： 2024-09-30 来源：金菱通达官网

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厚度在0.1mm以下，尤其30微米以下“薄膜”导热系数的测试方法，是目前导热系数测试方法的前沿新课题，需要各课题组自行创新设计才能解决。

为此，金菱通达（GLPOLY）研发中心分析如下，仅供参考。
1）第一个问题，最小施工（应用）厚度在30微米以下的导热产品，基本情况：
a) 高聚物基绝缘导热材料

金菱通达已经开发了最小施工（应用）厚度在30微米以下的单组份非固化型导热胶，是目前最为前沿的一款产品。请见附件《XK-G260高温压敏导热胶（TDS）》，总热阻随界面压力升高而显著减小，当界面压力≥1.2MPa时，界面总热阻低至0.00004 m2.K/W，可以工业化使用。

b) 液态金属导电导热材料
最小施工（应用）厚度可达6.4微米以下，界面总热阻低至 0.000003m2.K/W。但是价格是单组份非固化型导热胶的2000～10000倍，有剧毒、环境毒害性极大，无法大规模工业化应用。

2）第二个问题，厚度在30微米以下“薄膜”导热系数的测试方法，基本情况：

试验方法一
例如 GB/T 10294（等效 ISO 8302)\ASTM C 177，仅适合于厚度在10mm以上的隔热材料，与今天讨论的应用范围不相干，可以舍弃不予理会。

试验方法二（经过优选变异）
例如ASTM D 5470，当试样厚度小于0.1mm时，由于存在固有的接触热阻与总热阻的占比很高，导致产生类似于量子力学上的“测度准”现象。所以，ASTM D 5470法不可直接应用。金菱通达目前基于上限研发经费节约的原则，自主设计了ASTM D 5470 变异间接法——
在厚度0.1～3.0mm范围内，设置4个步距的试样厚度，在假定界面接触热阻不随厚度变化的常数基础上，建立传热数理模型，分别在4个步距样品厚度各用多个平行试样测试其表观导热系数，再根据传热数理模型回归出机理曲线方程，最后解析出试样厚度为“0”的接触热阻和材料任意厚度的“本征导热系数”。这个方法类似于材料“密度”无法直接测量，只能通过测定重量和体积来换算的原理一致。金菱通达在中国科学院高能物理研究所的一个项目上，采用该法测试的平行子样总数超过300多个，确认了接触热阻和本征导热系数，被该项目的中美法三国科学家认可。

试验方法三
虽然闪光法可以测试到更薄的试样厚度达0.02mm，但是由于购买该仪器的单价高达45~70w，多组平行子样总数的委外测试费用依然昂贵，金菱通达暂时未采用该法测试，其数据离散性不详。

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