JJF(京) 145-2024 石墨烯散热片热扩散系数测试技术规范

北京市地方计量技术规范JJF(京)145-2024石墨烯散热片热扩散系数测试技术规范2024-05-16发布2024-07-01实施北京市市场监督管理局发"布Vjgtocn'Fkhhwukxk{'"Qh'TtcJJF(京)145-2024赵霞(北京市计量检测科学研究院)邹涛(北京市科学技术研究院分析测试研究所赵瑾(北京市科学技术研究院分析测试研究所王贞(中航试金石检测科技(大厂)有限公司)李硕(中国计量科学研究院)张峥(北京市计量检测科学研究院)杨莹(北京市计量检测科学研究院)I 2引用文件 3术语和计量单位 4概述 5计量特性 6测试条件 7测试方法 8测试结果的处理 9测试报告 附录A石墨烯散热片测试报告原始记录格式 附录B测试报告证书内页格式 附录C石墨烯散热片热扩散系数不确定度评定 ⅡJJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》,JF1001—2011《通用计量术语及定义》和JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工本规范参考GB/T22588-2008《闪光法测量热扩散系数或导热系数》,GB/T2421.1-2008《电工电子产品环境试验概述和指南》和GJB1201.1A-2021《固体材料高温热扩散率试验方法第1部分：激光脉冲法》等技术文件。1本规范适用于热扩散系数在(0.01~1000)mm2/s范围内，石墨烯散热片的热2引用文件GB/T22588-2008闪光法测量热扩散系数或导热系数GB/T2421.1-2008电工电子产品环境试验概述和指南GJB1201.1A-2021固体材料高温热扩散率试验方法第1部分：激光脉冲法DB32/T3596-2019石墨烯材料热扩散系数及导热系数的测定闪光法又称导温系数，是表征非稳态导热过程中温度传播能力的物理参数，单位为平方毫米每秒(mm²/s)[GJB1201.1A-2021,术语2]。3.2横向热扩散系数thermaldiffusivityin-plane在石墨烯散热片中，热量沿平行于材料表面方向，在材料中传递快慢的物理3.3法向热扩散系数thermaldiffusivitythrough-plane在石墨烯散热片中，热量沿垂直于材料表面方向，在材料中传递快慢的物理4概述石墨烯散热片的热扩散系数是通过闪光法直接测得。在某一设定的温度下，光源在瞬间发射一束脉冲，均匀照射在石墨烯散热片的下表面，使其表层吸收能2量后温度瞬时升高。此表面作为热端，能量以一维热传导的方式向冷端(上表时间),测量原理如图1所示。温度检测信号红外检测器温度检测信号红外检测器根据Fourier传热方程计算材料的热扩散系数，如公式(1)所示：式(1)中：石墨烯散热片表面应平整且平行误差在厚度的0.5%以内。不允许有任何表面缺陷(砂眼、划痕、条纹)[GB/T22588-2008,样品8.3]。石墨烯散热片尺寸要求如表1所示：测试方向直径(mm)厚度(mm)3法向横向备注与厚度的比值不低于3;时样品尺寸应为长11mm,宽(3~5)mm,注：以上所有参数仅提供参考。6测试条件6.1环境条件环境温度：(15～35)℃;环境湿度：(25～75)%RH。测试用的仪器及配套设备的技术要求和参数如表2所示：序号设备名称1热物理参数测试仪/闪射法导热仪温度范围：(-100~500)℃热扩散系数：(0.01~1000)mm²/s检测器频率：不能低于2MHz热扩散系数测2热片厚度3水浴箱温度范围：(-35~200)℃温度稳定性：±0.02℃保持恒定温度4氮气/氩气纯度：大于99.999%4数据)。选择支架，设置激光电压、脉冲宽度、采样时间等参数，如表3所示，设置测量方向电压(V)采样时间(ms)脉冲宽度(μs)法向满量程(75%~92%)半升温时间的(10~12)倍≤半升温时间的2%横向半升温时间的(10~12)倍注：法向热扩散系数测量时：电压设置应与石墨烯散热片的厚度成正相关，石墨烯电压应设置得越高；横向热扩散系数测量时：在保证温升曲线高度、信噪比、拟合度的情况下，f)测量及计算。将石墨烯散热片重复测量10次，温升曲线高度应在(3~10)JJF(京)145-20245石墨烯散热片热扩散系数计算公式如下所示：γ试样热扩散系数的平均值；Y第i次热扩散系数的测量值；n——测量次数。7.1.3热扩散系数重复性热扩散系数重复性用标准偏差表示，计算公式如下所示：Y热扩散系数Y的平均值，mm²/s;Y第i个热扩散系数测量值，mm²/s;8测量结果的处理8.1在进行不确定度合成时，由于各项不确定度分量的来源不同，并且各项之间互不关联，因此应分别给出各个分量的不确定度。8.2测量结果参照国家标准修约，保留2位有效数字。9测试报告测试报告应包含以下内容：所使用的仪器；6所测得的Y值；7记录编号：证书编号：委托单位：外观检查：检测地点：名称型号规格最大允许误差/准确度等级/不确定度仪器编号证书编号及有效期测试温度(℃)热扩散系数(mm²/s123456789检测员：核验员：8测量温度(℃)热扩散系数(mm²/s)热扩散系数不确定度 (以下空白)JJF(京)145-20249石墨烯散热片热扩散系数不确定度评定实例u₂(Y)=√[Pu₂(L)]²+[Pu₂(L)]²+[PJJF(京)145-2024表C.1石墨烯散热片热扩散系数10次测量结果123456789热扩散系数热扩散系数重复性的相对不确定度为：(1)厚度均匀性引入的不确定度u₁(L)(B类)i(次数)123根据试样的平行误差在厚度的0.5%要求和厚度3次测JJF(京)145-2024C.4.3半升温时间的不确定度u(t)因为测试仪器与测温时间一体，半升温时间的相对不确定度取测试仪器本身的