JJF(京) 145-2024 石墨烯散熱片熱擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試技術(shù)規(guī)范

北京市地方計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF(京)145-2024石墨烯散熱片熱擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試技術(shù)規(guī)范2024-05-16發(fā)布2024-07-01實(shí)施北京市市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)"布Vjgtocn'Fkhhwukxk{'"Qh'TtcJJF(京)145-2024趙霞(北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院)鄒濤(北京市科學(xué)技術(shù)研究院分析測(cè)試研究所趙瑾(北京市科學(xué)技術(shù)研究院分析測(cè)試研究所王貞(中航試金石檢測(cè)科技(大廠)有限公司)李碩(中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院)張崢(北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院)楊瑩(北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院)I 2引用文件 3術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位 4概述 5計(jì)量特性 6測(cè)試條件 7測(cè)試方法 8測(cè)試結(jié)果的處理 9測(cè)試報(bào)告 附錄A石墨烯散熱片測(cè)試報(bào)告原始記錄格式 附錄B測(cè)試報(bào)告證書內(nèi)頁(yè)格式 附錄C石墨烯散熱片熱擴(kuò)散系數(shù)不確定度評(píng)定 ⅡJJF1071—2010《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》,JF1001—2011《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》和JJF1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》共同構(gòu)成支撐本規(guī)范制定工本規(guī)范參考GB/T22588-2008《閃光法測(cè)量熱擴(kuò)散系數(shù)或?qū)嵯禂?shù)》,GB/T2421.1-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)概述和指南》和GJB1201.1A-2021《固體材料高溫?zé)釘U(kuò)散率試驗(yàn)方法第1部分：激光脈沖法》等技術(shù)文件。1本規(guī)范適用于熱擴(kuò)散系數(shù)在(0.01~1000)mm2/s范圍內(nèi)，石墨烯散熱片的熱2引用文件GB/T22588-2008閃光法測(cè)量熱擴(kuò)散系數(shù)或?qū)嵯禂?shù)GB/T2421.1-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)概述和指南GJB1201.1A-2021固體材料高溫?zé)釘U(kuò)散率試驗(yàn)方法第1部分：激光脈沖法DB32/T3596-2019石墨烯材料熱擴(kuò)散系數(shù)及導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定閃光法又稱導(dǎo)溫系數(shù)，是表征非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程中溫度傳播能力的物理參數(shù)，單位為平方毫米每秒(mm2/s)[GJB1201.1A-2021,術(shù)語(yǔ)2]。3.2橫向熱擴(kuò)散系數(shù)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(kuò)散系數(shù)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(kuò)散系數(shù)是通過(guò)閃光法直接測(cè)得。在某一設(shè)定的溫度下，光源在瞬間發(fā)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(shí)升高。此表面作為熱端，能量以一維熱傳導(dǎo)的方式向冷端(上表時(shí)間),測(cè)量原理如圖1所示。溫度檢測(cè)信號(hào)紅外檢測(cè)器溫度檢測(cè)信號(hào)紅外檢測(cè)器根據(jù)Fourier傳熱方程計(jì)算材料的熱擴(kuò)散系數(shù)，如公式(1)所示：式(1)中：石墨烯散熱片表面應(yīng)平整且平行誤差在厚度的0.5%以內(nèi)。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(cè)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(shí)樣品尺寸應(yīng)為長(zhǎng)11mm,寬(3~5)mm,注：以上所有參數(shù)僅提供參考。6測(cè)試條件6.1環(huán)境條件環(huán)境溫度：(15～35)℃;環(huán)境濕度：(25～75)%RH。測(cè)試用的儀器及配套設(shè)備的技術(shù)要求和參數(shù)如表2所示：序號(hào)設(shè)備名稱1熱物理參數(shù)測(cè)試儀/閃射法導(dǎo)熱儀溫度范圍：(-100~500)℃熱擴(kuò)散系數(shù)：(0.01~1000)mm2/s檢測(cè)器頻率：不能低于2MHz熱擴(kuò)散系數(shù)測(cè)2熱片厚度3水浴箱溫度范圍：(-35~200)℃溫度穩(wěn)定性：±0.02℃保持恒定溫度4氮?dú)?氬氣純度：大于99.999%4數(shù)據(jù))。選擇支架，設(shè)置激光電壓、脈沖寬度、采樣時(shí)間等參數(shù)，如表3所示，設(shè)置測(cè)量方向電壓(V)采樣時(shí)間(ms)脈沖寬度(μs)法向滿量程(75%~92%)半升溫時(shí)間的(10~12)倍≤半升溫時(shí)間的2%橫向半升溫時(shí)間的(10~12)倍注：法向熱擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量時(shí)：電壓設(shè)置應(yīng)與石墨烯散熱片的厚度成正相關(guān)，石墨烯電壓應(yīng)設(shè)置得越高；橫向熱擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量時(shí)：在保證溫升曲線高度、信噪比、擬合度的情況下，f)測(cè)量及計(jì)算。將石墨烯散熱片重復(fù)測(cè)量10次，溫升曲線高度應(yīng)在(3~10)JJF(京)145-20245石墨烯散熱片熱擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算公式如下所示：γ試樣熱擴(kuò)散系數(shù)的平均值；Y第i次熱擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量值；n——測(cè)量次數(shù)。7.1.3熱擴(kuò)散系數(shù)重復(fù)性熱擴(kuò)散系數(shù)重復(fù)性用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，計(jì)算公式如下所示：Y熱擴(kuò)散系數(shù)Y的平均值，mm2/s;Y第i個(gè)熱擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量值，mm2/s;8測(cè)量結(jié)果的處理8.1在進(jìn)行不確定度合成時(shí)，由于各項(xiàng)不確定度分量的來(lái)源不同，并且各項(xiàng)之間互不關(guān)聯(lián)，因此應(yīng)分別給出各個(gè)分量的不確定度。8.2測(cè)量結(jié)果參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)修約，保留2位有效數(shù)字。9測(cè)試報(bào)告測(cè)試報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容：所使用的儀器；6所測(cè)得的Y值；7記錄編號(hào)：證書編號(hào)：委托單位：外觀檢查：檢測(cè)地點(diǎn)：名稱型號(hào)規(guī)格最大允許誤差/準(zhǔn)確度等級(jí)/不確定度儀器編號(hào)證書編號(hào)及有效期測(cè)試溫度(℃)熱擴(kuò)散系數(shù)(mm2/s123456789檢測(cè)員：核驗(yàn)員：8測(cè)量溫度(℃)熱擴(kuò)散系數(shù)(mm2/s)熱擴(kuò)散系數(shù)不確定度 (以下空白)JJF(京)145-20249石墨烯散熱片熱擴(kuò)散系數(shù)不確定度評(píng)定實(shí)例u?(Y)=√[Pu?(L)]2+[Pu?(L)]2+[PJJF(京)145-2024表C.1石墨烯散熱片熱擴(kuò)散系數(shù)10次測(cè)量結(jié)果123456789熱擴(kuò)散系數(shù)熱擴(kuò)散系數(shù)重復(fù)性的相對(duì)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(shù))123根據(jù)試樣的平行誤差在厚度的0.5%要求和厚度3次測(cè)JJF(京)145-2024C.4.3半升溫時(shí)間的不確定度u(t)因?yàn)闇y(cè)試儀器與測(cè)溫時(shí)間一體，半升溫時(shí)間的相對(duì)不確定度取測(cè)試儀器本身的