北京市地方計量技術規范JJF(京)145-2024石墨烯散熱片熱擴散系數測試技術規范2024-05-16發布2024-07-01實施北京市市場監督管理局發"布Vjgtocn'Fkhhwukxk{'"Qh'TtcJJF(京)145-2024趙霞(北京市計量檢測科學研究院)鄒濤(北京市科學技術研究院分析測試研究所趙瑾(北京市科學技術研究院分析測試研究所王貞(中航試金石檢測科技(大廠)有限公司)李碩(中國計量科學研究院)張崢(北京市計量檢測科學研究院)楊瑩(北京市計量檢測科學研究院)I 2引用文件 3術語和計量單位 4概述 5計量特性 6測試條件 7測試方法 8測試結果的處理 9測試報告 附錄A石墨烯散熱片測試報告原始記錄格式 附錄B測試報告證書內頁格式 附錄C石墨烯散熱片熱擴散系數不確定度評定 ⅡJJF1071—2010《國家計量校準規范編寫規則》,JF1001—2011《通用計量術語及定義》和JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》共同構成支撐本規范制定工本規范參考GB/T22588-2008《閃光法測量熱擴散系數或導熱系數》,GB/T2421.1-2008《電工電子產品環境試驗概述和指南》和GJB1201.1A-2021《固體材料高溫熱擴散率試驗方法第1部分：激光脈沖法》等技術文件。1本規范適用于熱擴散系數在(0.01~1000)mm2/s范圍內，石墨烯散熱片的熱2引用文件GB/T22588-2008閃光法測量熱擴散系數或導熱系數GB/T2421.1-2008電工電子產品環境試驗概述和指南GJB1201.1A-2021固體材料高溫熱擴散率試驗方法第1部分：激光脈沖法DB32/T3596-2019石墨烯材料熱擴散系數及導熱系數的測定閃光法又稱導溫系數，是表征非穩態導熱過程中溫度傳播能力的物理參數，單位為平方毫米每秒(mm2/s)[GJB1201.1A-2021,術語2]。3.2橫向熱擴散系數thermaldiffusivityin-plane在石墨烯散熱片中，熱量沿平行于材料表面方向，在材料中傳遞快慢的物理3.3法向熱擴散系數thermaldiffusivitythrough-plane在石墨烯散熱片中，熱量沿垂直于材料表面方向，在材料中傳遞快慢的物理4概述石墨烯散熱片的熱擴散系數是通過閃光法直接測得。在某一設定的溫度下，光源在瞬間發射一束脈沖，均勻照射在石墨烯散熱片的下表面，使其表層吸收能2量后溫度瞬時升高。此表面作為熱端，能量以一維熱傳導的方式向冷端(上表時間),測量原理如圖1所示。溫度檢測信號紅外檢測器溫度檢測信號紅外檢測器根據Fourier傳熱方程計算材料的熱擴散系數，如公式(1)所示：式(1)中：石墨烯散熱片表面應平整且平行誤差在厚度的0.5%以內。不允許有任何表面缺陷(砂眼、劃痕、條紋)[GB/T22588-2008,樣品8.3]。石墨烯散熱片尺寸要求如表1所示：測試方向直徑(mm)厚度(mm)3法向橫向備注與厚度的比值不低于3;時樣品尺寸應為長11mm,寬(3~5)mm,注：以上所有參數僅提供參考。6測試條件6.1環境條件環境溫度：(15～35)℃;環境濕度：(25～75)%RH。測試用的儀器及配套設備的技術要求和參數如表2所示：序號設備名稱1熱物理參數測試儀/閃射法導熱儀溫度范圍：(-100~500)℃熱擴散系數：(0.01~1000)mm2/s檢測器頻率：不能低于2MHz熱擴散系數測2熱片厚度3水浴箱溫度范圍：(-35~200)℃溫度穩定性：±0.02℃保持恒定溫度4氮氣/氬氣純度：大于99.999%4數據)。選擇支架，設置激光電壓、脈沖寬度、采樣時間等參數，如表3所示，設置測量方向電壓(V)采樣時間(ms)脈沖寬度(μs)法向滿量程(75%~92%)半升溫時間的(10~12)倍≤半升溫時間的2%橫向半升溫時間的(10~12)倍注：法向熱擴散系數測量時：電壓設置應與石墨烯散熱片的厚度成正相關，石墨烯電壓應設置得越高；橫向熱擴散系數測量時：在保證溫升曲線高度、信噪比、擬合度的情況下，f)測量及計算。將石墨烯散熱片重復測量10次，溫升曲線高度應在(3~10)JJF(京)145-20245石墨烯散熱片熱擴散系數計算公式如下所示：γ試樣熱擴散系數的平均值；Y第i次熱擴散系數的測量值；n——測量次數。7.1.3熱擴散系數重復性熱擴散系數重復性用標準偏差表示，計算公式如下所示：Y熱擴散系數Y的平均值，mm2/s;Y第i個熱擴散系數測量值，mm2/s;8測量結果的處理8.1在進行不確定度合成時，由于各項不確定度分量的來源不同，并且各項之間互不關聯，因此應分別給出各個分量的不確定度。8.2測量結果參照國家標準修約，保留2位有效數字。9測試報告測試報告應包含以下內容：所使用的儀器；6所測得的Y值；7記錄編號：證書編號：委托單位：外觀檢查：檢測地點：名稱型號規格最大允許誤差/準確度等級/不確定度儀器編號證書編號及有效期測試溫度(℃)熱擴散系數(mm2/s123456789檢測員：核驗員：8測量溫度(℃)熱擴散系數(mm2/s)熱擴散系數不確定度 (以下空白)JJF(京)145-20249石墨烯散熱片熱擴散系數不確定度評定實例u?(Y)=√[Pu?(L)]2+[Pu?(L)]2+[PJJF(京)145-2024表C.1石墨烯散熱片熱擴散系數10次測量結果123456789熱擴散系數熱擴散系數重復性的相對不確定度為：(1)厚度均勻性引入的不確定度u?(L)(B類)i(次數)123根據試樣的平行誤差在厚度的0.5%要求和厚度3次測JJF(京)145-2024C.4.3半升溫時間的不確定度u(t)因為測試儀器與測溫時間一體，半升溫時間的相對不確定度取測試儀器本身的