1 前言 
在化工、建筑行業(yè)中，很多科研生產(chǎn)和應(yīng)用過程都涉及到熱量傳遞，導(dǎo)熱系數(shù)(或熱導(dǎo)率)常被用來衡量材料的導(dǎo)熱性能和保溫性能，是材料的一個重要參數(shù)。導(dǎo)熱系數(shù)(λ) 是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1m 厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為1K(或℃)，在1h內(nèi)，通過1m2 面積傳遞的熱量，單位為W/(m.K)，此處的K可用℃代替。λ值越小，材料的絕熱性能越好。由于導(dǎo)熱系數(shù)的大小取決于被測物的結(jié)構(gòu)組成、平均溫度、含水率、傳熱時間、兩側(cè)溫差等諸多因素，一般要通過實驗確定。料導(dǎo)熱系數(shù)的測定方法現(xiàn)已發(fā)展了多種，它們有不同的適用領(lǐng)域、測量范圍、精度、準(zhǔn)確度和試樣尺寸要求等，不同方法對同一樣品的測量結(jié)果可能會有較大的差別，因此選擇合適的測試方法是首要的。 

目前導(dǎo)熱系數(shù)的測定方法分為穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法兩大類，具有各自不同的測試原理。據(jù)此人們開發(fā)和建立了一些具體的數(shù)學(xué)模型，由此衍生出各種各樣的測試方法和裝置。
 
2 穩(wěn)態(tài)法 
穩(wěn)態(tài)法是經(jīng)典的保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)測定方法，至今仍受到廣泛應(yīng)用。其原理是利用穩(wěn)定傳熱過程中，傳熱速率等于散熱速率的平衡狀態(tài)，根據(jù)傅里葉一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)模型，由通過試樣的熱流密度、兩側(cè)溫差和厚度，計算得到導(dǎo)熱系數(shù)。原理簡單清晰，度高，但測量時間較長，對環(huán)境條件要求較高。 

2.1 熱流計法 
熱流計法是一種比較法，是用校正過的熱流傳感器測量通過樣品的熱流，得到的是導(dǎo)熱系數(shù)的值。測量時，將厚度一定的樣品插入于兩個平板間，設(shè)置一定的溫度梯度。使用校正過的熱流傳感器測量通過樣品的熱流，傳感器在平板與樣品之間和樣品接觸。測量樣品的厚度、上下板間的溫度梯度及通過樣品的熱流便可計算導(dǎo)熱系數(shù)。

熱流法是目前上比較流行的測量方法。除固體材料，還可用于多孔纖維、聚合物基復(fù)合材料、高分子材料等的導(dǎo)熱系數(shù)的測定。優(yōu)點在于精度高。

缺點在于測量材料的導(dǎo)熱系數(shù)范圍比較窄，溫度范圍有限，只能測量低導(dǎo)熱系數(shù)材料和絕熱保溫材料。 

2.2 護熱平板法 
護熱平板法其工作原理和熱流法相似，是目前*的準(zhǔn)確度zui高的方法，可用于基準(zhǔn)樣品的標(biāo)定和其他儀器的校準(zhǔn)，實驗裝置多采用雙試件結(jié)構(gòu)。熱源位于同一材料的兩塊樣品中間。使用兩塊樣品是為了獲得向上與向下方向?qū)ΨQ的熱流，并使加熱器的能量被測試樣品*吸收。測量過程中，設(shè)定輸入到熱板上的能量。通過調(diào)整輸入到輔助加熱器上的能量，對熱源與輔助板之間的測量溫度和溫度梯度進行調(diào)整。熱板周圍的保護加熱器與樣品的放置方式確保從熱板到輔助加熱器的熱流是線性的、一維的。輔助加熱器后是散熱器，散熱器和輔助加熱器接觸良好，確保熱量的移除與改善控制。測量加到熱板上的能量、溫度梯度及兩片樣品的厚度，應(yīng)用 Fourier方程便能夠算出材料的導(dǎo)熱系數(shù)。 

相比熱流法，護熱板法更，是目前測量導(dǎo)熱系數(shù)精度zui高的方法。優(yōu)點是溫度范圍寬（-180~700℃）與量程廣（zui高可達(dá)2W/m?K）。此外，保護熱板法使用得是法——無需對測量單元進行標(biāo)定。缺點就是，測量時間長，儀器價格昂高，并且不能研究濕材料的熱傳導(dǎo)性能，不能用于薄膜、涂層等厚度小的樣品。

3 動態(tài)法 
動態(tài)法是zui近幾十年內(nèi)開發(fā)的新方法，用于研究高導(dǎo)熱系數(shù)材料，或在高溫度條件下進行測量。工作原理是：提供樣品一固定功率的熱源，記錄樣品本身溫度隨時間的變化情形，由時間與溫度變化的關(guān)系求得樣品的熱傳導(dǎo)系數(shù)、熱擴散系數(shù)和熱容。
 
3.1 法 
法是應(yīng)用比較多的方法，是在樣品（通常為大的塊狀樣品）中插入一根。測試時，在上施加一個恒定的加熱功率，使其溫度上升。測量本身或平行于的一定距離上的溫度隨時間上升的關(guān)系。由于被測材料的導(dǎo)熱性能決定這一關(guān)系，由此可得到材料的導(dǎo)熱系數(shù)。這種方法測量時間比較短，所測量材料的導(dǎo)熱系數(shù)范圍一般是 0.1W/mK 到幾十。優(yōu)點是產(chǎn)品價格便宜，測量速度快，對樣品尺寸要求不太嚴(yán)格。缺點是分析誤差比較大，一般為 5％~10％。 

3.2 激光閃射法 
激光閃射法的測量范圍很寬，但測得的是材料的熱擴散系數(shù)，還需要知道試樣的比熱和密度，才能通過計算得到導(dǎo)熱系數(shù)λ，而測定熱態(tài)下的導(dǎo)熱系數(shù)還需要膨脹系數(shù)的數(shù)值，只適用于各向同性、均質(zhì)、不透光的材料；瞬變平面熱源法是在試件上貼上探頭，通過多元函數(shù)對試樣表面溫度的響應(yīng)進行擬合后便可計算出材料的導(dǎo)熱系數(shù)，適用廣泛，快捷，但度不一定高。 

4 小結(jié) 
導(dǎo)熱系數(shù)的測量方法主要有穩(wěn)態(tài)和動態(tài)兩種方法。穩(wěn)態(tài)法適合在中等溫度下測量的導(dǎo)熱系數(shù)材料，其中護熱平板法度zui高，但是測量速度慢、過程較復(fù)雜、價格昂貴，熱流計法則快速、，但是測量范圍較窄。對于保溫材料，日本EKO公司的導(dǎo)熱系數(shù)測定儀無疑是的測量儀器。 
動態(tài)法中的法和激光法，雖然應(yīng)用廣、測量速度快，但是誤差高（5%），所以適合于測量高導(dǎo)熱系數(shù)材料或在高溫條件下的測量。