[发明专利]一种基于温差发电的材料热导率测试装置与方法

权利要求书

1.一种基于温差发电的材料热导率测试装置，其特征在于，包括测试支架、上传热结构、下传热结构、待测试试样和保温层；所述测试支架包括顶板、支撑支架和底板，所述顶板和底板分别设置于支撑支架的顶部和底部，所述上传热结构、待测试试样和下传热结构由上而下依次装配在顶板和底板之间；所述上传热结构包括隔热层、加热装置和上热电片，由上而下依次设置；所述下传热结构包括下热电片和散热装置，由上而下依次设置；所述待测试试样的外侧包覆保温层减少径向热损失；通过测量上传热结构和下传热结构中热电片电压与温差，得到待测试试样上下表面温度数据，通过傅里叶导热定律计算待测试试样热导率。

2.根据权利要求1所述的一种基于温差发电的材料热导率测试装置，其特征在于，所述加热装置包括均温加热板、上电子调压器和上温控仪；上温控仪与上电子调压器电性连接，上电子调压器与均温加热板电性连接，均温加热板为待测试试样提供热源；所述散热装置包括均温散热板、下电子调压器和下温控仪；下温控仪与下电子调压器电性连接，下电子调压器与均温散热板电性连接，均温散热板作为待测试试样的热沉。

3.根据权利要求2所述的一种基于温差发电的材料热导率测试装置，其特征在于，所述上热电片或下热电片由陶瓷基底、金属导体、P型半导体、N型半导体组成；P型半导体、N型半导体焊接在金属导体上，并通过上下陶瓷基底封装而成；当启动加热装置控制均温加热板产生热流通过热电片，可近似热流沿热电片纵向一维传热，上陶瓷基底顶部均温加热板与下陶瓷基底底部待测试试样间形成温度梯度。

4.根据权利要求2所述的一种基于温差发电的材料热导率测试装置，其特征在于，温度传感器与均温加热板和均温散热板电性连接，用于采集均温加热板和均温散热板的温度数据；数据采集元件与上热电片和下热电片电性连接，用于采集上热电片和下热电片的电压数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于温差发电的材料热导率测试装置，其特征在于，应力加载装置位于测试支架底部，用于对待测试试样施加压力；压力传感器位于应力加载装置与测试支架底板之间，用于测量应力加载装置施加压力大小；隔热层位于测试支架顶板与均温加热板之间；原位测厚单元与待测试试样上下表面连接，用于测量待测试试样实际厚度。

6.一种基于温差发电的材料热导率测试方法，所述方法基于权利要求1-5所述的任意一种基于温差发电的材料热导率测试装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对上热电片、下热电片热电特性性能曲线进行标定；

步骤2、待标定完成上热电片、下热电片后对测试装置及待测试试样进行预处理；

步骤3、测试装置及待测试试样预处理完成后，测试装置与待测试试样之间紧密贴合，启动应力加载装置和加热装置，加载压应力和热流；

步骤4、压应力和热流加载稳定后，启动原位测厚单元，实时测量试样在热导率测试过程中的试样厚度d；

步骤5、利用标定的上热电片、下热电片热电特性性能曲线获得待测试试样上下表面温差，利用均温加热板获得通过待测试试样热流量，利用原位测厚单元获得待测试试样实际厚度，通过傅里叶导热定律进行热导率计算。