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(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)法 
熱流計(jì)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(jì)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(diǎn)在于精度高。

缺點(diǎn)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(hù)熱平板法 
護(hù)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行調(diào)整。熱板周圍的保護(hù)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(hù)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(diǎn)是溫度范圍寬（-180~700℃）與量程廣（zui高可達(dá)2W/m?K）。此外，保護(hù)熱板法使用得是法——無需對測量單元進(jìn)行標(biāo)定。缺點(diǎn)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(jìn)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(kuò)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(diǎn)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(diǎn)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(kuò)散系數(shù)，還需要知道試樣的比熱和密度，才能通過計(jì)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(jìn)行擬合后便可計(jì)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(hù)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(jì)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。