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原文传递一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法

专利名称：	一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法
摘要：	本发明属于接触热阻测试技术领域，具体涉及一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法。该测试方法利用热流在石墨材料与石墨薄膜材料间传递的温度变化的特性来测试界面接触热阻。本发明提供的测试方法可以实现对石墨材料与石墨薄膜材料间以及石墨薄膜与石墨薄膜间接触热阻的测试，解决了不能在石墨薄膜材料上埋设热电偶而测试其接触热阻的问题，且该方案广泛适用于其它薄膜材料间接触测试。本发明提供的测试方法，对设备无特殊要求，简单易行。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	核工业西南物理研究院
发明人：	蔡立君;刘健;袁应龙;卢勇;刘雨祥;郑国尧;黄运聪;林涛;刘翔
专利状态：	有效
申请日期：	2017-12-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201711338997.1
公开号：	CN109959676A
代理机构：	核工业专利中心
代理人：	高安娜
分类号：	G01N25/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	610041 四川省成都市双流西南航空港黄荆路5号
主权项：	1.一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法，包括第一步，将石墨材料加工成圆柱形试样，将石墨薄膜材料加工成与圆柱形试样相同直径的圆形薄片，石墨薄膜与两个圆柱形试样接触面的粗糙度保证一致，以金属铜作为热流计，制备成与石墨柱试样同样尺寸的热流计试样；第二步，对试样加热和加载压应力，采集试样测试点温度，通过加热装置对试样加热，并对试样施加压应力，待试样温度达到稳定后开始釆集测试温度；第三步，确定相邻试样在接触界面处的平均温度，每两个相邻圆柱形试样上，距离接触界面最近的两个测试点热电偶的温度为Tn和Tn+1，以及T2n和T2n+1，则热流计试样的最上方测试点温度Tn和相邻的圆柱形试样A的第1个测试点温度Tn+1的平均值T1′，以及圆柱形试样A的最上方测试点温度T2n和相邻的圆柱形试样B的第1个测试点温度T2n+1的平均值T2′，就是相邻试样接触界面处的平均温度，则接触界面处的平均温度为：其特征在于：第四步，对试样接触界面进行温度补偿，第五步，根据所选热流计来确定试样的轴向热流，第六步，根据热导率测试计算石墨材料的导热参数值，第七步，通过构造最优化确定石墨圆柱形试样A和B与薄膜接触界面处的温度降ΔT，第八步，计算石墨薄膜的热阻，第九步，计算石墨和石墨薄膜材料间的接触热阻，第十步，计算石墨薄膜和石墨薄膜间的接触热阻。 2.如权利要求1所述的一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法，其特征在于：所述第四步，对试样接触界面进行温度补偿，将接触界面处的平均温度T1′以及T2′作为相邻两试样之间的理论传导温度，对试样接触界面进行温度补偿，采用补偿加热装置保证试样的接触界面处保持理论传导温度。 3.如权利要求1所述的一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法，其特征在于：所述第五步，根据所选热流计来确定试样的轴向热流，忽略试样的横向热流损失，则轴向热流为：其中λT为铜的热导率；T1、Tn为热流计试样上第一个测试点与第n个测试点的温度；s为热流计试样上第一个测试点与第n个测试点之间的距离。 4.如权利要求1所述的一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法，其特征在于：所述第六步，根据热导率测试计算石墨材料的导热参数值，材料的接触热阻是温度的函数。在较小的温度范围内，假设 λ(T)＝λ0(1+T/m) 通过测试石墨材料在不同温度时的热导率数据计算得出上式中导热参数λ0和m的值。 5.如权利要求1所述的一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法，其特征在于：所述第七步，通过构造最优化确定石墨圆柱形试样A和B与薄膜接触界面处的温度降ΔT：试样上任意一点的温度值根据公式可得： x为所求点与第i个点的距离，对于石墨圆柱形试样测试界面的温度TC1和TC2，构造最优化： s.t.Ta≤T≤Tb 其中xi为第i个测试点到界面的距离，Ta和Tb为根据测试结果确定的温度迭代区间，利用上式可以得到石墨圆柱形试样A和B测试界面的温度值TC1和TC2，进而计算界面温度降。 ΔT＝TC1-TC2 6.如权利要求1所述的一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法，其特征在于：所述第八步，计算石墨薄膜的热阻，根据石墨薄膜在计算温度下的热导率λB和石墨薄膜厚度δ计算得出薄膜自身的热阻r。 7.如权利要求1所述的一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法，其特征在于：所述第九步，计算石墨和石墨薄膜材料间的接触热阻，对于石墨和石墨薄膜材料接触的两个界面，石墨薄膜与两个石墨圆柱形试样接触面的粗糙度一致，圆柱形石墨柱试样界面温度TC1和TC2相差较小，且接触热阻对温度的影响不敏感，在忽略热流方向对接触热阻影响的情况下，可认为石墨材料与石墨薄膜材料两个界面的接触热阻值相等， r为石墨薄膜自身的热阻， rC1是石墨材料与石墨薄膜材料的接触热阻。根据轴向热流，得到试验中石墨材料与石墨薄膜的接触热阻rC1如下： 8.如权利要求1所述的一种石墨与石墨薄膜材料接触热阻测试方法，其特征在于：所述第十步，计算石墨薄膜和石墨薄膜间的接触热阻，对于石墨薄膜与石墨薄膜间的接触热阻rC2的测试，需要在石墨和石墨薄膜材料间接触热阻计算的基础上，在圆柱形石墨试样A、B之间放置i层薄膜，忽略温度对接触热阻的影响，石墨薄膜之间的接触热阻均为rC2，根据计算得到的石墨与石墨薄膜材料间的接触热阻rC1，得到试验中的石墨薄膜之间的接触热阻rC2如下。
所属类别：	发明专利