1 前言 
在化工、建筑行業(yè)中，很多科研生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程都涉及到熱量傳遞，導(dǎo)熱系數(shù)(或熱導(dǎo)率)常被用來(lái)衡量材料的導(dǎo)熱性能和保溫性能，是材料的一個(gè)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(guò)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(cè)物的結(jié)構(gòu)組成、平均溫度、含水率、傳熱時(shí)間、兩側(cè)溫差等諸多因素，一般要通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。料導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定方法現(xiàn)已發(fā)展了多種，它們有不同的適用領(lǐng)域、測(cè)量范圍、精度、準(zhǔn)確度和試樣尺寸要求等，不同方法對(duì)同一樣品的測(cè)量結(jié)果可能會(huì)有較大的差別，因此選擇合適的測(cè)試方法是首要的。 

目前導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(guò)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(guò)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(jiǎn)單清晰，度高，但測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)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(guò)的熱流傳感器測(cè)量通過(guò)樣品的熱流，得到的是導(dǎo)熱系數(shù)的值。測(cè)量時(shí)，將厚度一定的樣品插入于兩個(gè)平板間，設(shè)置一定的溫度梯度。使用校正過(guò)的熱流傳感器測(cè)量通過(guò)樣品的熱流，傳感器在平板與樣品之間和樣品接觸。測(cè)量樣品的厚度、上下板間的溫度梯度及通過(guò)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(cè)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(cè)定。優(yōu)點(diǎn)在于精度高。

缺點(diǎn)在于測(cè)量材料的導(dǎo)熱系數(shù)范圍比較窄，溫度范圍有限，只能測(cè)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(cè)試樣品*吸收。測(cè)量過(guò)程中，設(shè)定輸入到熱板上的能量。通過(guò)調(diào)整輸入到輔助加熱器上的能量，對(duì)熱源與輔助板之間的測(cè)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(cè)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(cè)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(wú)需對(duì)測(cè)量單元進(jìn)行標(biāo)定。缺點(diǎn)就是，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，儀器價(jià)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(dòng)態(tài)法 
動(dòng)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(cè)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(shí)間的變化情形，由時(shí)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(cè)試時(shí)，在上施加一個(gè)恒定的加熱功率，使其溫度上升。測(cè)量本身或平行于的一定距離上的溫度隨時(shí)間上升的關(guān)系。由于被測(cè)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(cè)量時(shí)間比較短，所測(cè)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(jià)格便宜，測(cè)量速度快，對(duì)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(cè)量范圍很寬，但測(cè)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(guò)計(jì)算得到導(dǎo)熱系數(shù)λ，而測(cè)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(guò)多元函數(shù)對(duì)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(cè)量方法主要有穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法。穩(wěn)態(tài)法適合在中等溫度下測(cè)量的導(dǎo)熱系數(shù)材料，其中護(hù)熱平板法度zui高，但是測(cè)量速度慢、過(guò)程較復(fù)雜、價(jià)格昂貴，熱流計(jì)法則快速、，但是測(cè)量范圍較窄。對(duì)于保溫材料，日本EKO公司的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀無(wú)疑是的測(cè)量?jī)x器。 
動(dòng)態(tài)法中的法和激光法，雖然應(yīng)用廣、測(cè)量速度快，但是誤差高（5%），所以適合于測(cè)量高導(dǎo)熱系數(shù)材料或在高溫條件下的測(cè)量。