首頁 技術支援 技術文章分享 C-Therm Trident™ 熱傳導儀應用:真空條件下的特性分析
技術支援

C-Therm Trident™ 熱傳導儀應用:真空條件下的特性分析

2026/02/10

C-Therm Trident™ 熱傳導儀應用:真空條件下的熱傳導率分析

本文章探討使用改良式瞬態平面熱源法 (Modified Transient Plane Source, MTPS) 在真空條件下測量材料的表現。

前言

在真空條件下準確測量泡棉、氣凝膠及其他多孔結構等絕熱材料的熱傳導率至關重要。因為在這種環境下多孔材料中的對流減少,傳導與輻射成為主要的熱傳模式,而熱傳導率也會隨之改變。

以下領域皆使用到多孔的絕熱材料,並且在真空狀態下使用:

航太系統:太空船與衛星在極高真空環境中運行,需要可靠的熱絕緣材料來保護電子設備並維持熱穩定性 。

圖 1 衛星的隔熱多層材料

低溫技術:包括液化氣體儲存、超導系統及科學儀器,皆依賴真空環境來減少熱量進入。瞭解絕熱材料在真空下的性能,能讓工程師與研究人員選擇並設計符合熱性能要求的材料,確保關鍵系統的安全、效率與壽命。

圖 2 由液態氮冷卻的超導體將磁石懸浮起來

現有技術的侷限性

傳統上,絕熱材料多採用穩態法進行測試,例如熱流計法 (HFM) 和護熱板法 (GHP) 。雖然穩態法的準確度高,也可以用於多層結構樣品,但其原理及假設限制了樣品的尺寸及量測速度,且難以在真空環境下測試。

另一方面,雷射閃光法 (LFA) 雖然支援真空測試且樣本較小,但由於絕熱材料的熱傳導率極低,而LFA僅能量測到最低0.1 W/m·K的熱傳導率,通常不被視為合適的測試方法。

這導致了科學家難以在真空環境下量測絕熱材料的熱傳導率。

C-Therm 的解決方案:MTPS 技術

C-Therm的Trident™平台提供了一套多功能的工具,用於在廣泛的測試條件(包括真空環境)下評估各種材料。其MTPS感測器可整合至壓力容器中,實現在高壓及真空條件下的精確熱傳導率測量 。

圖 3 (左)標準MTPS偵測器 (右)可模擬真空環境的MTPS可變壓力偵測器

實驗案例:聚氨酯泡沫 (Polyurethane Foam)

聚氨酯泡沫是一種極其高效的絕熱體,典型的熱傳導率範圍在0.02至0.03 W/m·K之間。下圖數據展示了該材料在常壓下與部分真空條件下的熱傳導率變化:

圖 4 熱傳導率在常壓下與部分真空下測得的熱傳導率,分別為0.028 m/K及0.008 m/K。

測試結果顯示,測試環境對熱傳導率測量有顯著影響(下降約 71%)。在模擬真實應用環境的條件下進行測試,對於獲得準確的性能數據、做出可靠的材料選擇及設計決策至關重要。

關於C-Therm

C-Therm的TRIDENT設備能夠讓用戶在兼顧精準度、速度與靈活性的情況下,充分發揮了瞬態測試方法的優勢。無論是測量粉末樣品、液體還是高熱傳導率材料,Trident平台都能提供卓越的測量性能與使用便捷性。

資料來源:https://ctherm.com/resources/tech-library/thermal-conductivity-under-vacuum-mtps/

 

TOP