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2025.Dec.08

热传导-TC 以Hot Disk论文为基础制定ISO 22007-7 Termal Effusivity 正式公告

文章-横幅
Plastics — Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity — Part 7: Transient measurement of thermal effusivity using a plane heat

What is a standard?(什么是标准?)

依照全球最具权威性的国际标准化组织(ISO)的说法,标准可被视为「描述最佳实践方式的公式。它可以关于制造产品、管理流程、提供服务或供应材料——标准涵盖广泛的活动。标准是由具备相关专业知识、了解其所代表组织需求的人士所提炼出的智慧——例如制造商、销售者、买家、客户、行业协会、使用者或监管者。」

在我们的科学领域中,获 ISO 认可的量测方法是一个关键的品质与可靠度指标,尤其代表热导率量测在时间上的可追溯性与稳定度。当开发一种将用于精密产品的材料时,在过程中采用国际公认的标准,是避免错误与事故的保障。例如建筑材料:工程师通常需要取得正确的材料热导率资料。若相关规格是依循被认可的标准进行量测,他们就能确信所得数据可靠,并能轻易比较使用同一 ISO 认可方法测试的材料,做出明智选择。
 

热扩散率(Thermal Effusivity)

除了热导导热系数(Thermal Conductivity)和热扩散系数(Thermal Diffusivity)之外,还有第三个较不为人所知但却十分重要的热传输特性,称为热扩散率(Thermal Effusivity)。材料的热扩散率衡量的是其与周围环境交换热能的能力。它用于热量通过薄表面区域的流动。如果已知薄材料的导热系数和热扩散系数,则可以透过热传导系数与热扩散系数平方根的比值来计算热扩散率。因此,可以采用Hot Disk®(ISO 22007-2)同时测试导热系数和热扩散系数,从而间接获得热扩散率。然而,依照 ISO 22007-2 标准,在测试薄、低密度、低导热系数的材料(例如纺织品)时,很难获得高精度的导热系数和热扩散系数。

为了更精确、便利地测试此类薄型、低密度、低导热材料的热传输性能,Hot Disk 开发了一种直接测试热扩散率的新技术。此方法基于成熟的 Hot Disk® 方法,但采用了一些不同的测量参数和计算程序。这意味着相同的硬体(Hot Disk® 仪器和 Hot Disk® 感测器)也可用于直接测试热扩散率(Thermal Effusivity)。新的测量参数包括使用极短的测量时间和更大直径的 Hot Disk® 感测器。
 
 
 ISO 22007-7 热扩散率
 
图一、热扩散(Thermal Effusivity)
 
 
直到最近,精确热扩散率测量的需求还比较有限。但在2018年和2019年,由于缺乏可靠的替代方案,纺织品、塑胶片材和薄膜等工业生产商开始向我们提出相关需求。在ISO工作小组(TC 61、SC 5、WG 8)就可能的方法和建议进行了一些讨论后,Hot Disk 公司主动提出根据我们上述的直接热扩散率测试方法撰写一份草案。 2020年秋季,工作草案在工作小组内传阅,并最终于2021年7月提交CD委员会进行投票。

仅仅一年后,经过少量社论修改的版本就被安排在2022年底提交给DIS委员会进行投票。这个新草案也顺利通过,没有收到重大批评。到2023年初,最终的FDIS版本发布。在随后的截止日期之后,热扩散率标准22007-7被接受并发布。这可能是ISO组织审核和认可过的最快标准项目!从2020年底的初稿到2023年中期的最终发布,整个过程只花了两年半的时间!

Hot Disk的科学家们目标明确、意志坚定,全程参与,并在高效的开发过程中作为共同开发者提供了宝贵的帮助,及时回应了预期回馈。
 

Hot Disk的科学论文是ISO 22007-7 的基础 


参考资料:
 M. Gustavsson et. al., “Thermal effusivity measurements of insulating liquids using micro-sized hot strip probes”. Rev. Sci. Instrum. 74, pp. 4542-4548 (2003).

 
 ISO 22007-7 热扩散率
图二、ISO 22007-7 Termal diffusivity

 
ISO 22007-7:2023 标准资讯总览
ID-number ISO 22007-7:2023
Title Plastics — Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity — Part 7: Transient measurement of thermal effusivity using a plane heat source
Abstract This document specifies a method for the determination of the thermal effusivity. This document is applicable to materials with thermal effusivity in the approximate range 40 W⋅s1/2⋅m−2⋅K−1 
Publication date    2023/4
Edition 第一版
Number of pages 16 页
Technical Committee ISO/TC 61/SC 5 — Physical-chemical properties
ICS 83.080.01 — Plastics in general
Purchase link https://www.iso.org/standard/81222.html


 
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