基本理论
傅立叶方程
对界面材料的热传导,一般按一维来处理,其热传导过程可用傅立叶方程描述:
Q=KA△T/d┄┄┄┄(1)
式中:Q:传热量 K:导热系数,W/m-k A:接触面积,m2 △T:热量流入面与流出面之间的温差 d:壁面的厚度,m
导热系数
导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,°C),在1秒内,通过1平方米面积传递的热量,单位为W/m-K(瓦/米·度),是描述材料导热能力的一个物理量,为单一的固有特性,与材料的大小、形状无关。而对于采用玻璃丝网或聚合物膜加固的界面材料,由于其导热系数取决于不同材料层的相对厚度及导热的方向性能,所以用相对导热系数来表明材料的导热性能更为合适。

热阻
热阻表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力,表示为
Rθ=d/K……………………….(2)
对于单一材料,材料的热阻与材料的厚度成正比,对于非单一材料,总的趋势是材料的热阻的厚度增加而增大,但不是纯粹的线性关系。
导热系数和热阻用来描述热量进入材料后在材料中的传递。由于实际表面永远不会真正的平坦或光滑,因此表面和材料之间的接触面也可能会产生对热流的阻力。实际产品会出现微观尺度上的表面不规则和宏观尺度上的表面扭曲,实际接触在高点发生。凹陷处会形成空气间隙。空气间隙抵抗热的流动,迫使更多的热接触点流过,这种限制阻力叫做表面接触阻力,可以在所有相互接触的表面上发生。
热抗阻
对于界面材料,用特定的装配条件下的热阻抗来表明界面材料导热性能的高低更合适,热阻抗定义为其热阻和接触表面的接触热阻之和,表示如下:
Zθ=d/(K.A)+Ri………………(3)
表面平直度,表面粗糙度,紧固压力、材料厚度和压缩模量将对接触热阻产生影响,而这些因素又与实际应用条件有关,所以界面材料的热阻抗也将取决于实际的装配条件。
热阻抗影响因素有
接触面积A:接触面积增加,装配热阻即减小。
材料厚度d:绝缘厚度增加,材料的装配热阻增大。
装配压力(Pressure):在理想状态下,装配压力增加,热阻减小但压力增加到一定值后,热阻减小的幅度很小,该点的压力则为材料的最佳压力值。另外,装配热阻的大小还跟测试方法有关,由于这些表面条件在不同的应用在可能或有所不同,材料的热阻抗也将会随应用的不同而不同。
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