节约与*效利用能源

历史上从来没有哪一时代象今天这样，节约与*效利用能源的主题在经济与政治领域吸引了如此之多的关注。世界各国的工业与学术领域，都在讨论与节能、替代能源相关的话题。

在绝热材料领域，在与住宅、商业建筑的有效隔热相关的领域，存在着巨大的研发与市场潜力。人们期望绝热材料能够以高而稳定的质量水准进行制造，在严格控制其特性的情况下投入市场。为了确保这一点，国际上已经发布了众多的相关标准与规范。

材料参数：导热系数

对于绝热材料的性能考核，导热系数（λ值）是其中*重要的一项。导热系数指的是对于 1 米厚、1 m² 面积的材料，在 1 K 的温差下，每秒流经材料层的热量。热阻（R值）则定义为材料的厚度除以导热系数。热量流经的材料层越厚，材料层所表现的对于热传递的阻抗越大。热阻的倒数是传热系数（U 值），是结构性材料的常见表征参数。

德国耐驰公司全新推出的热流法导热仪 HFM 446 Lambda，为导热系数的测量建立了新的标准化方法，可应用于研究开发与质量控制领域。其适用的行业与材料，包括膨胀聚苯乙烯（EPS），挤出聚苯乙烯（XPS），PU 坚硬泡沫，矿物棉，膨胀珍珠岩，泡沫玻璃，软木塞，羊毛，天然纤维材料，包含相变材料、气凝胶、混凝土、石膏或聚合物的建筑材料，等等。

测试时将待测材料置于两块平板之间，平板间维持一定的温度梯度。通过平板上两个高精度的热流传感器，测量进入与穿出材料的热流。在系统达到平衡状态的情况下，热流功率为常数，在样品的测量面积与厚度已知的情况下，使用傅立叶传热方程可以计算导热系数。

HFM 446 Lambda 包括如下子型号：

Small 版：样品规格 200*200*50 mm
Medium 版：样品规格 300*300*100 mm
Large 版：样品规格 600*600*200 mm

HFM 446 Lambda - 仪器特点

导热系数测量：
- 针对绝热材料，聚合物，相变材料，气凝胶，非编织材料，等等...
基于以下标准：
- ASTM C518
- ASTM C1784
- ISO 8301
- DIN EN 12664
- DIN EN 12667
- JIS A1412
支持以下两种测量方式：
- 连接到计算机，使用全新的功能强大的 SmartMode 软件进行测量与数据分析。
- 直接使用带有集成的打印机的单独的仪器。
数据的可跟踪、可溯源性：
- 经出厂标定、带有证书的参比材料（IRMM 440 与 NIST SRM 1450D）
*佳测试条件：
- 密闭的测试腔，减少了环境的影响，减少了水气凝聚的可能。
ge命性的样品厚度与平行度测量：
- 使用双轴倾角仪。
高的测样效率：
- 借助于马达驱动的平板与炉门的移动，可以减少对板温的干扰，实现快速的样品更换。
覆盖从较低到较高的导热系数范围：
- 使用外部热电偶，将仪器的导热系数测量拓展至更宽的范围。
在实际环境下进行测量：
- 可变的外部负载，用于测量可压缩材料。
节省时间：
- 仅需鼠标点击即可生成完整的 QA 文档，包括 Lambda 90/90 计算。
任何场合，任何人都可使用：
- 支持多操作系统与多语言界面。
测量比热容（Cp）：
- 基于 ASTM C1784

HFM 446 Lambda Small - 技术参数

测量标准：ASTM C518, ASTM C1784, ISO 8301, JIS A1412, DIN EN 12667, EN 12664
主机：集成打印机，可du立使用
样品室为气密性设计，可通入吹扫气
热板：马达驱动升降
导热系数测量：
- 范围：*大 2.0 W/(m*K)。（对于硬质、导热系数高于 1.0 W/m*K 的样品，需配备高导热测量附件）
- 精度: ± 1% ... 2%
- 重复性: 0.5%
- 再现性: ± 0.5%
→ 以上性能参数使用 NIST SRM 1450 D (厚度 2.5 cm) 进行验证。
平板温度范围：-20 ... + 90 °C（Medium 版可选 -30 ... + 90 °C）
Small 版
- 样品*大尺寸：203 x 203 mm
- 样品*大厚度：51 mm
- 检测面积：102 x 102 mm
Medium 版
- 样品*大尺寸：305 x 305 mm
- 样品*大厚度：105 mm
- 检测面积：102 x 102 mm
Large 版
- 样品*大尺寸：611 x 611 mm
- 样品*大厚度：200 mm
- 检测面积：254 x 254 mm
leng却系统：外部，温度点恒定（板温范围内）
板温控制：Peltier 系统
板开启：由操作者控制。快速样品更换，快速返回到测试点
板热电偶：上下板各有三个 K 型热电偶（高导热附件另有两个额外的热电偶）
热电偶分辨率：± 0.01°C
测试点数量：zui大 10 个
可变负载/接触力：
- Small 版: 0 ... 854 N（21 kPa 压强作用于 203×203 mm² 表面)
- Medium 版: 0 ... 1930 N（21 kPa 压强作用于 305×305 mm² 表面）
- Large 版: 约 1900 N (5 kPA 压强作用于 611 x 611 mm2 表面)
→ 可以实现精que的负载控制，并可调控可压缩材料的密度；基于负载传感器信号，由软件计算接触压力。
厚度测量:
- 使用倾角仪进行四角的厚度测定
- 可以顺应非平行的样品表面

HFM 446 Lambda Small - 软件特性

智能模式：包括自动校正、自动创建报告、数据导出、向导、用户方法、预定义的仪器参数、用户定义的参数、比热测量等功能。
校正与测量文件的保存与恢复
显示板温/平均温度与导热系数值相关图谱
热流传感器信号监控

HFM 应用实例

膨胀聚苯乙烯

膨胀聚苯乙烯是在绝热建筑材料领域使用得*多的材料之一。例中显示了对一种商业化的膨胀聚苯乙烯材料（EPS 040）的质量检测结果。在 24°C 、以及按照 DIN EN 13163 标准在 10°C 下测量了同一批号中的十个样品。可以清晰地看到不同样品之间的测量偏差小于 1%。根据 DIN 13163 计算得到的导热系数 λ 90/90 为 0.03808 W/(m*K)。

纳米多孔气凝胶

为了验证热流法与其他标准导热测试方法（如作为jue对法的保护热板法 GHP）的测量结果的可比性，进行了一系列的测试，图中显示了对其中一种纳米多孔气凝胶板使用两台热流法导热仪（HFM）与一台保护热板法导热仪（GHP）的测量结果比较。由不同仪器获得的数据在各对应温度内偏差均小于 2.5%。这清楚地证明了 HFM 系列仪器的优异性能。

绝热玻璃纤维 -- 不同载荷下的测试

因为 Netzsch HFM 具有可变载荷的功能，特别适合于测量可压缩材料（导热性能和密度有关），这里介绍的案例展示了绝热玻璃纤维的热传导测量结果。当载荷（载荷表示为表面压力）增加时，试样逐步被压缩，由于热辐射的减少而导致综合的热导率下降，随着压力进一步*大，由于试样自身的热传导增加而使热导率又有所上升。

混凝土 -- 高导热材料测试

Netzsch HFM 测试较高导热系数材料的关键是配备扩展配件（Instrumentation kit）。下图对三种类型的混凝土样品进行测试，得到的热导率结果与保护热板法（GHP）测得的热导率结果十分吻合。

矿物纤维绝缘材料—导热系数

矿棉是一种用途广泛的材料，主要用于住宅建筑的保温。本例使用保护热板法（GHP 456 Titan）和热流法（HFM 436 series），对矿物纤维在 10℃ 到30℃ 之间进行循环测试，研究其导热性能。和其他大多数保温材料类似，矿物纤维在室温附近的导热系数随着温度的升高呈线性增加。用不同的测试仪器得到的结果有很好的一致性。通过循环测试进一步证明，保护热板法的测试精度可以达到 2 %。