熱傳導-TC 材料厚度與熱阻的關係-以GHFM測試Mylar聚酯薄膜為例

材料厚度與熱阻的關係-以GHFM測試Mylar聚酯薄膜為例

Mylar是一種聚酯薄膜，也稱為 BoPET 或雙向拉伸聚對苯二甲酸乙二醇酯。在種類眾多的Mylar 聚酯薄膜之中我們該如何比較各類型的熱特性(熱傳導或熱阻)呢？市面上有許多檢測熱特性的瞬態或穩態的測試方法以及儀器，但往往會受限於樣品的材質特性、尺寸大小、厚度、組成物等等。由於熱阻與厚度相關，因此樣品的每個不同厚度或不同層數都將具有不同的電阻變化。而當樣品為低導熱(即高熱阻)時，通常都需較長的測試時間，才能讓樣品內部溫度達到平衡，以測得有效結果。但若厚度不足又需較長時間測試，往往會產生熱散失，導致結果不準確。因此在此情況下，我們可以採用穩態且保護型的測試方式進行。比如防護式穩態熱流法。


▲圖一不同顏色與應用類型的Mylar聚酯薄膜	▲圖二 GHFM-01防護式穩態熱流量計

Thermtest的GHFM-01防護式穩態熱流量計遵循ASTM-E1530-19國際標準測試方法，主要針對金屬、聚合物和複合材料等固體的熱阻和熱導率進行測試。具體來說，其是通過測量熱阻來計算熱導率，而這種方式是測試異質材料真實熱導率的最準確方法。熱阻的穩態測量代表了完整樣品的厚度和傳熱特性。在Mylar薄膜的實驗中，Thermtest採用的是層疊法，通過堆疊不同數量的已知厚度的材料層，來創建線性的擬合數據。依前文所提及，不同厚度具有成比例的熱阻，因此我們可以根據已知厚度來繪製熱阻，而這種擬合斜率的倒數即是材料的最終熱導。在此實驗樣品單層的厚度約為 0.055 mm，最小層數為5，以此堆疊成0.275~1.65mm的樣品堆，並透過GHFM-01的計算軟體，使用者只需輸入的幾個參數，便可計算出結果。