界面减缓了结构中热量的传播。这可以用边界区域的温度下降来表示,如图所示。因此,即使材料的本征导热系数很高,粉末的表观导热系数也很低。接触热阻在任何具有大量界面的结构中都很重要,例如层压板、粉末、复合材料等。

在此应用中,测试了一叠抛光0.2 mm厚的铜片。堆叠后施加轴向的机械压力。为了比较,在两种不同的压力下重复测量,较高的压力是初始压力的四倍多。

各向异性测量表明,在径向(平行板的表面方向)的导热系数在块体铜的预期范围内,略低于400W/mK。然而,在垂直于铜片的方向上,数值要低得多。在1.8 kPa压力的情况下,与平面内导热系数相比,沿界面轴向的导热系数要低650倍。当压力增大时,压力方向上的电导率有所提高,但各向异性仍然显著,平面上导热系数高出460倍。

由于层与层之间不存在介质,导热系数的下降可归因于接触热阻。这清楚地说明了固体表面之间接触热阻的重要性。

 

1. 堆叠0.2毫米厚的铜片导热系数结果。轴向压力1.8 kPa。
测试序号 λ径向
[W/m/K]
λ轴向
[W/m/K]
κ径向
[mm2/s]
κ轴向
[mm2/s]
1 384.6 0.5963 111.8 0.1734
2 388.3 0.5862 112.9 0.1704
3 389.0 0.5884 113.1 0.1710
4 383.7 0.5999 111.5 0.1744
Avg. 386.4 0.5927 112.3 0.1723

 

2. 堆叠0.2毫米厚的铜片导热系数测试结果。轴向压力7.5 kPa。
测试序号 λ径向
[W/m/K]
λ轴向
[W/m/K]
κ径向
[mm2/s]
κ轴向
[mm2/s]
1 386.2 0.8483 112.3 0.2466
2 390.1 0.8328 113.4 0.2421
3 385.5 0.8534 112.1 0.2481
4 387.7 0.8458 112.7 0.2459
Avg. 387.4 0.8458 112.6 0.2457