热扩散系数的定义及测量

热扩散系数是物体中某一点的温度的扰动传递到另一点的速率的量度。以物体受热升温的情况为例来分析，在物体受热升温的非稳态导热过程中，进入物体的热量沿途不断地被吸收而使局部温度升高，在此过程持续到物体内部各点温度全部相同为止。热扩散系数比热导率有更直觉的反应。

热扩散率α是λ与1/ρc两个因子的结合。α越大，表示物体内部温度扯平的能力越大，因此而有热扩散率的名称。这种物理上的意义还可以从另一个角度来加以说明，即从温度的角度看，α越大，材料中温度变化传播得越迅速。可见α也是材料传播温度变化能力大小的指标，因而有导温系数之称。

对于高导热材料，如各种金属材料和高导热陶瓷材料，它们的热性能普遍采用闪光法进行测量，特别是热性能中的热扩散系数测试更是闪光法的最大优势，因为闪光法可以在短时间内使用最低样品材料消耗成本实现热扩散系数测量，而且闪光法也是目前热性能测试温度范围跨度最大的测试方法之一，测试温度范围可从低温-190℃至超高温3000℃，同时还可以在各种气氛和压力环境下进行测试。

闪光法的基本原理是脉冲光照射被测样品前表面，样品前表面薄层上吸收脉冲光辐照能量，探测器同时记录热量传递到样品背面所引起的温度随时间的变化。

但采用闪光法进行材料热性能测试并不是一个简单的测试过程，需要各种试验参数（闪光脉冲能量、闪光脉冲宽度、样品前表面面积与加热光斑面积之比、被测材料导热系数、样品厚度等）完美配合才能得到准确的测量结果。特别是对于未知材料的热性能测试，需要进行一系列的考核验证测试才能确定测量结果的准确性。

通常采用闪光法测试过程中，各个测试结构中的闪光法测试设备都有各自的闪光加热参数、样品支架和安装方式，采用相同样品在进行闪光法对比测试中常常会出现明显的测试误差，在闪光法比对测试中要对试验参数进行整体设计和考虑才能得到正确的结果。

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