气凝胶导热系数检测

气凝胶作为纳米多孔结构材料，其导热系数检测是评估隔热性能的核心指标。

检测通过量化热流传导速率，揭示气凝胶孔隙率、孔径分布与骨架结构对热阻的影响，为建筑保温、航空航天等领域的应用提供数据支撑。

检测前样品制备

样品尺寸：根据测试方法不同，需制备规整形状样品：

平板法：200mm×200mm×25mm（厚度误差≤0.1mm）；

热线法：直径 50mm、高度 30mm 的圆柱体，表面打磨至粗糙度 Ra＜1μm；

状态控制：检测前样品需在真空干燥箱（60℃，24h）中去除吸附水（含水率＞1% 会使导热系数骤升 20% 以上）；

边缘处理：用铝箔包裹样品边缘，避免热辐射损失，影响中心区域热流均匀性。

核心检测方法与流程

稳态平板法（GB/T 10294-2008）

原理：在样品两侧建立稳定温度场（温差≥10℃），测量热流密度，通过热流计（精度 ±2%）与温度传感器（Pt100，精度 ±0.1℃）计算导热系数；

装置构成：

热板（温度控制 40-80℃）、冷板（20℃恒温），中间夹持样品，四周用保温棉（导热系数＜0.03W/(m・K)）密封；

测试时间：需持续至热流稳定（波动＜0.5%），气凝胶因低导热性，平衡时间通常需 4-6h。

瞬态热线法（ASTM D5334-14）

传感器：直径 50μm 的铂丝埋入样品中心，通脉冲电流（10-20mA）加热，记录温度随时间的变化曲线；

数据解析：通过温度 - 时间曲线斜率计算导热系数，适用于导热系数＜0.1W/(m・K) 的超低热导材料，测试时间仅需 30-60s；

优势：无需建立稳态，避免气凝胶长期受热导致的结构变化（如纳米骨架收缩）。

激光闪射法测热扩散系数

适用场景：针对气凝胶粉体或复合板材，测量方向垂直于热流传导方向；

测试流程：

激光脉冲（能量 1-5J）照射样品前表面，红外探测器接收后表面温升信号；

结合样品密度与比热容，间接计算导热系数（λ=α・ρ・Cₚ，需配合其他方法校准）。

检测影响因素控制

孔隙率干扰：气凝胶孔隙率＞80% 时，空气对流换热不可忽略，需在真空环境（压力＜1Pa）中测试，消除气体导热影响；

骨架导热修正：纳米二氧化硅气凝胶的骨架导热占比不足 10%，但高温（＞300℃）下需考虑声子传热，可通过变温测试（25-500℃）建立温度 - 导热系数模型；

湿度控制：环境湿度＞40% 时，气凝胶孔道吸附水汽会形成导热通道，测试需在干燥室（湿度＜20%）中进行。

结果评估与应用标准

性能分级：

超隔热级：导热系数＜0.013W/(m・K)（如纳米二氧化硅气凝胶），适用于 LNG 储罐保温；

工业级：0.013-0.025W/(m・K)，可用于建筑外墙保温板；

国际对比：ISO 8302 标准要求导热系数检测重复性误差＜5%，再现性误差＜10%；

特殊场景：航空航天用气凝胶需额外测试高低温循环（-196℃至 + 200℃）下的导热稳定性，避免热震导致结构破坏。

如需补充气凝胶 - 纤维复合体系的导热各向异性检测、高温明火环境下的瞬态导热测试，或纳米尺度（如单根气凝胶骨架）的热传导模拟方法，可进一步说明需求。