前言

含碳材料、有机物和聚合物高温加热后通常会燃烧掉，因此，对这类材料的热分解研究有点特殊，在大多数情况下，首先需要在惰性气氛中进行加热，而不是在空气中进行，以便能够看到分解和热解的效果，随后将惰性气体切换成氧气或空气，使材料所含的碳燃烧掉。如果在同步热分析仪（STA）上执行此程序，则可以测量碳含量，无机物含量和释放的热量。

实验

使用同步热分析仪 STA L81 测量工业橡胶样品，样品分三步进行加热测量，升温速率均为 30 k/min ，开始通入 N₂ 气氛。

蓝色曲线表示该样品相对失重百分比。在第一个失重步骤中，发生样品脱水。水分含量为 9.3 % 。对应的 DTA 信号（紫色曲线）在水分蒸发过程中没有表现出任何变化。

在第二步反应中，挥发性组分在 N₂ 气氛下热解释放。这些成分的含量为 36.0 % 。它们的释放可以通过 DTA 曲线上的放热反应峰来识别。在第三步反应中，将气氛切换成 O₂ ，使剩余的碳燃烧掉，样品重量减少了 14.3 % ，剩下的 40.4 % 为无机成分，如灰烬、污泥或填料。

前言

所研究的样品由堆叠的金属板组成，金属板与金属板之间涂覆绝缘的粘合剂。该样品配置用于汽车电气化领域。测量的目的是检查接触压力对导热系数和热阻抗的影响。

实验

样品分别在室温和 100 ℃ 温度下，施加 0.1 MPa 和 1 MPa 的接触压力进行测量。如下图显示了热阻抗与不同堆叠金属板厚度的关系，导热系数对应于线性拟合斜率的倒数，接触热阻对应于与 y 轴的交点。导热系数和接触热阻的计算结果如下：

从室温至 100 ℃ ，金属复合板的导热系数随温度的升高而降低。同时，从结果也可以看出，在较低的接触压力下，测量得到的热阻抗较高，导热系数和接触热阻也较高。这意味着，样品的导热性能随着所施加的接触压力的不同而发生变化，这种变化可能与金属板之间的可变形粘结层有关。因此可通过施加不同的接触压力来满足实际的应用需求。

前言

聚酰亚胺是一种高性能聚合物，适用于极端热、电和机械应力的环境，具有尺寸热稳定性，低导热性和导电性，优异的耐磨损和承载性能，耐化学腐蚀和耐辐射等显著的性能。与传统的金属材料、陶瓷和聚合物相比，聚酰亚胺的优势还在于使许多元器件可以制作得更轻便、更耐腐蚀。聚酰亚胺的应用非常广泛，主要用于航空航天，半导体和汽车技术等领域。

实验

使用 TIM-Tester 在 50 °C（TH = 70 °C，TC = 30 °C）和 1 MPa 的接触压力下测量尺寸为 25 mm × 25 mm 的聚酰亚胺样品的热阻抗。为确定导热系数和热接触电阻，测量了在 1.1 mm 到 3.08 mm 之间的三个不同厚度的样品。如下图所示，测得的导热系数为拟合直线斜率的倒数（0.35 W/(m·K)），接触热阻对应于与 y 轴的交点（截距）。

前言

橡胶具有良好的动态性能，具有较高的抗拉强度、高弹性和回弹性。通过添加不同的聚合物，可以开发出具有优异性能的橡胶制品，如良好的耐化学性、阻燃性和耐油性。因此，橡胶制品具有广泛的应用领域，如汽车行业，食品工业，化学工业和机械工程等。橡胶的导热系数是衡量其导热性能的指标，这一数据对于了解橡胶在不同应用场景下的热传导性能至关重要。

实验

如图所示，使用 THB-100（新型号 THB Basic，Advance，Ultimate）测量了 5 种不同橡胶制品的导热系数。将传感器放置在两个样品之间，使用夹具将两个样品和传感器压实，以便于样品和传感器具有良好的接触。并将该装置放置在一个高温炉中，从室温至 150 ℃ 的温度下进行测量。结果表明，不同的橡胶制品分别具有不同或较为相似的热导率。在测量的温度范围内，所有样品的导热系数均随着温度的升高而增加。

前言

热分析不仅包括高温下的测量，还涵盖极低温度下的实验。有许多领域对低温甚至极低温下的测量很感兴趣，例如，在卫星技术、太空旅行或者量子计算机中，所使用材料必须承受的温度低于 10 K（-260 ℃）。

当然，在这个温度范围内，材料的热膨胀、相变以及反应活性等特性都必须了解清楚。对于热膨胀测量，林赛斯 DIL L75 系列热膨胀仪可以配备一个闭路循环的氦低温恒温器，从而能够在 10 K 的温度范围内进行测量。

实验

在这个例子中，使用林赛斯 DIL L75 垂直低温热膨胀仪对一个铜标准样品在 10 K 到 400 K（-260 ℃ 到 125 ℃）的温度区间内进行了测量。将样品放置在仪器中，对样品室抽真空，然后以可控的冷却速率将样品冷却至 10 K ，接着以 5 K/min 的可控升温速率进行指定的膨胀测量。正如曲线所示，在 -260 ℃ 到 -200 ℃ 之间存在一个非线性膨胀区域，随后从 -200 ℃ 到 125 ℃ 的温度区间内则是呈现线性膨胀的趋势。