基于稳态电热法的石墨烯膜导热系数的精确可靠测量

陆嘉灏 明鑫 刘英军 郝媛媛 张佩娟 施淞瀚 毛艺 于悦 蔡盛赢 许震 高超

引用本文: 陆嘉灏, 明鑫, 刘英军, 郝媛媛, 张佩娟, 施淞瀚, 毛艺, 于悦, 蔡盛赢, 许震, 高超. 基于稳态电热法的石墨烯膜导热系数的精确可靠测量[J]. 物理化学学报, 2025, 41(5): 100045. doi: 10.1016/j.actphy.2025.100045 shu
Citation:  Jiahao Lu, Xin Ming, Yingjun Liu, Yuanyuan Hao, Peijuan Zhang, Songhan Shi, Yi Mao, Yue Yu, Shengying Cai, Zhen Xu, Chao Gao. High-Precision and Reliable Thermal Conductivity Measurement for Graphene Films Based on an Improved Steady-State Electric Heating Method[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2025, 41(5): 100045. doi: 10.1016/j.actphy.2025.100045 shu

基于稳态电热法的石墨烯膜导热系数的精确可靠测量

    通讯作者: 刘英军, yingjunliu@zju.edu.cn; 高超, chaogao@zju.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 52272046

    国家自然科学基金 52090030

    国家自然科学基金 52090031

    国家自然科学基金 51973191

    国家自然科学基金 52122301

    国家自然科学基金 52303354

    浙江省自然科学基金 LR23E020003

    中央高校基本科研业务费专项资金 226-2024-00074

    中央高校基本科研业务费专项资金 226-2023-00023

    中央高校基本科研业务费专项资金 226-2023-00082

    中央高校基本科研业务费专项资金 2023QZJH26

    山西浙大新材料与化工研究院 2022SZ-TD011

    山西浙大新材料与化工研究院 2022SZ-TD012

    山西浙大新材料与化工研究院 2021SZ-FR004

摘要: 高导热石墨烯膜是近年来备受关注的高功率电子器件用散热材料。导热系数作为一项评价其基础性能的重要参数,实现其精确测量对于理解材料基础物性、优化制备工艺以及实际工程应用都具有重要意义。然而,现有的商业化导热测试设备,囿于测试原理、样品尺寸等因素,难以同时实现高效、准确、可靠的测量。开发操作简便、测试快捷、精度优异、可跨尺度的测量方案仍是一个重要挑战。本文提出基于稳态电热法的石墨烯膜导热系数的精确可靠测量方法,结合实验测试与仿真模拟,基于原理分析、测试优化、数据处理等三个方面,显著提升导热测量的精度与效率。测量结果的准确性受到热损校正、样品尺寸、系统设计以及数据处理等四方面因素影响。实验结果表明,热辐射和热对流引起的热损失会影响样品的温度分布和测量结果,可通过控制样品尺寸和温升来控制。对实验数据进行筛选和预处理也可以有效提高测量精度。通过实验与仿真结合,我们提出了可行的操作指南与标准化的测试方案。通过优化,该方法测量误差低于3.0%,不确定性降至0.5%,响应时间达毫秒级。本工作为准确评估材料导热性能提供有益指导,也为导热材料的热管理工程应用提供技术支撑。

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  • 发布日期:  2025-05-15
  • 收稿日期:  2024-07-04
  • 接受日期:  2024-08-26
  • 修回日期:  2024-08-22
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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