当材料在x轴和垂直方向y轴（两者均处于平面内）导热性能不同时，Hot Disk®各向异性测试将得到这两个方向上热性能的几何平均值。碳纺织品：是拥有三维（3D）各向异性的常见材料类型，使用单独的制造设备生产（如3D打印设备）为了获取此类材料在所有三个正交方向上的热性能，Hot Disk AB推出了Hot Strip®方法。该方法采用特殊的Hot Strip®传感器进行操作（具体见图1）。
图1. Hot Strip传感器示例
为实现精准控制热量流动方向，特将热条传感器（Hot Strip sensor）精确置于样品之上。如图2所示，此设置能有效限制热量在平面内的某一特定方向传播，同时确保热量在另一平面方向上自由流动。在图2中，传感器在y方向上略小于样品尺寸，确保热波能在瞬态记录过程中迅速抵达样品y方向边界。一旦热波到达样品边界，剩余测量时间内，大部分热量将仅在x方向上传播，从而便于我们获取x方向上的导热系数和热扩散系数数据。
图2. Hot Strip设置示意图，彩色区域描绘了瞬态记录过程中热波前端在样品内的移动情况。黄色代表瞬态记录的初始阶段，红色则代表瞬态记录的最终阶段。
为获取样品在y方向的热物性，需将样品切割，确保施加的热波仅沿x方向移动，并重复进行测量（见图3）。若不希望切割样品，可采用长度远大于宽度的Hot Strip传感器（见图4）。传感器先沿y轴放置以测量x方向的热物性，随后旋转90度与x轴对齐，重复测试。
图3. 样品制备和传感器取向
图4. 使用延长Hot Strip探头旋转90度进行测试
上述示例假设样品为薄且导热性能优异的片材，其导热系数超过1 W/mK。由于样品较薄，热传递在垂直平面（z轴方向）上受到限制。因此，在测量此类样品时，所获得的热性能数据仅代表单一平面方向（x轴或y轴方向）。若样品足够厚，热量能在z轴方向传播而不触及样品边界，可采用改进的测量方法。此方法旨在同时获取垂直方向及一个平面方向上的热性能数据。此类测量的具体设置如图5所示。
图5：Hot Strip法测量厚样品示意图，图中彩色区域形象地表示了热波前端在瞬态记录过程中于样品内的运动情况。黄色代表瞬态记录的初始阶段，红色则代表最终阶段。
同薄样品类似，通过限制热流在特定平面方向扩散，能够从单次测量中分别获得样品在x和z方向或y和z方向的导热系数和热扩散系数。
将Hot Strip方法应用于碳纳米管（CNT）纺织品:
这个示例中，碳纺织品被切割成两种不同方式，以分别限制热在y方向和x方向的运动（具体见图6）。样品的具体参数参见表1。
图7. 碳纳米管（CNT）纺织品的测试设置。CNT纤维沿x方向延展。
表1.CNT纺织品样品参数
表2中的数据为5次连续测量的平均值，每次测量间隔30分钟。测量时间为2到3秒，加热功率设定为0.25W。
表2。利用Hot Strip法测得的CNT纺织品的3D各向异性数据。导热系数（λ）：单位为W/mK，热扩散系数（α）：单位为mm²/s
在两个测试装置中，z方向上的导热系数值存在微小差异，这很可能源于施加压力的细微不同。当施加更大压力时，层间的热阻会相应减小。
导热系数在x、y、z三个方向上的计算依据以下方程：
本应用说明介绍了一种独特的3D导热系数测量技术，适用于3D各向异性材料。通过调整样品与传感器的相对几何形状，该技术能精确控制热流方向。在CNT纺织品上的实验结果显示，其平面外导热系数显著低于平面内值，差距达两个数量级，这归因于CNT纺织层间的接触热阻。此外，平面内导热系数的比较显示，x方向的导热系数更高，这与纤维沿此方向排列的特点相符。
我们自主研发的Hot Strip技术在精确测定薄至厚型3D各向异性样品的导热系数方面取得了显著突破。
