Hotdisk 导热系数测试仪，凭借独特设计与原理在材料热物性检测领域备受青睐。我将从核心构造、工作过程、计算逻辑等方面，为你详细解析其原理。
Hotdisk 导热系数测试仪基于瞬态平面热源法（Transient Plane Source，简称 TPS），能够快速、准确地测量材料的导热系数、热扩散系数和比热等热物理性能参数，广泛应用于建筑材料、电子材料、食品、生物组织等多种领域。下面从仪器结构、工作过程和数据计算等方面详细介绍其原理。
Hotdisk 导热系数测试仪的核心是一个双螺旋结构的探头，该探头由厚度极薄（通常约 10 微米）的金属箔制成，金属箔表面覆盖有绝缘保护层。探头兼具加热源和温度传感器的双重功能：一方面，可通过通入电流对样品进行加热；另一方面，能够实时监测自身温度变化。
探头的独特设计是其实现高效测量的关键，双螺旋结构不仅增大了与样品的接触面积，还能确保热量均匀传递，同时其作为温度传感器的高灵敏度特性，可精确捕捉微小的温度变化。
样品准备与探头放置：将样品制成合适尺寸（通常为片状或块状，样品尺寸需大于探头直径），确保样品表面平整。把探头置于两个相同样品之间，或紧贴在大尺寸样品的平整表面上，使探头与样品紧密接触，保证良好的热传导。
加热与温度监测：向探头通入恒定电流，探头因自身电阻产生热量，作为平面热源向周围样品传递热量。与此同时，探头实时监测自身温度变化，并将温度数据传输至仪器控制系统。由于探头与样品之间存在热交换，随着热量的传递，探头温度会按照特定规律上升。
数据采集：仪器在短时间内（通常数秒到数十秒）持续采集探头的温度随时间的变化数据。整个测试过程处于瞬态阶段，即热量传递尚未达到稳态，这也是瞬态平面热源法名称的由来。
Hotdisk 导热系数测试仪通过求解非稳态导热微分方程来计算材料的热物性参数。在测试过程中，探头温度T随时间t的变化遵循特定的数学关系，这个关系与样品的导热系数λ、热扩散系数α以及比热Cp等参数密切相关。
对于无限大介质中平面热源的非稳态导热问题，根据传热学理论，在一定假设条件下（如忽略样品与外界环境的对流和辐射散热、认为样品为各向同性等），探头温度上升量ΔT与时间t的对数之间存在线性关系：
ΔT=4πλQln(t)+C
其中，Q为单位面积的热流量（可由通入探头的电流和探头电阻计算得出），C为与样品初始温度、探头几何尺寸等相关的常数。
通过对采集到的探头温度 - 时间数据进行线性拟合，得到直线的斜率，进而根据上述公式计算出样品的导热系数λ。热扩散系数α则可通过探头温度上升的初始阶段数据，结合特定的数学模型计算得出，再根据公式λ=αρCp（其中ρ为样品密度）计算出比热Cp。
快速高效：单次测试仅需数秒到数十秒，相比传统稳态法大幅缩短测试时间，尤其适用于批量样品检测。
多参数同步测量：一次测试可同时获得导热系数、热扩散系数和比热等多个热物性参数，提高检测效率。
适用范围广：可测量从高导热的金属材料到低导热的保温材料等不同导热性能的材料，并且对样品形状和尺寸要求相对宽松，既可以测试块状、片状样品，也能对粉末、颗粒状样品进行封装后测试 。
非破坏性测量：在测试过程中无需对样品进行特殊处理，也不会对样品造成破坏，便于后续对样品进行其他性能测试。
Hotdisk 导热系数测试仪凭借独特的瞬态平面热源法原理，实现了快速、准确、多参数的热物性测量，在材料研发、质量控制和性能评估等领域发挥着重要作用。