材料热物性最新发展动态

 

热物性学在科学技术发展中的作用日益巨大,世界各国在热物性学的研究方

面都十分重视,投入了很大的力量,促进了热物性学的不断发展。根据斯麦尔测试中心最新的调研,总结如下。

(l)有关热物性的国际学术活动十分频繁。目前,已经有五个定期举行的热物性

国际学术会议,即国际热物性会议(STP)、国际热导率会议 (ITCC)、国际热膨胀系数会议 (IFEs)、欧洲热物性会议(ETPC)和亚洲热物性会议(ATPC)

(2)从事热物性研究的机构越来越多。其中在国际上有较大影响的有美国的国家

标准局(NBS)、英国的国家物理研究所困(NPL)、前苏联科学院的高温研究所和热物理研究所以及联邦德国的物理技术研究所伊(NTB)的热学处等。此外,前苏联科学院的传热传质和热物理研究所、全苏热工研究所的石油、化工、冶金、建筑等工业部门的专业热物理研究所也进行了大量的热物性测试研究工作;西德的慕尼黑工业大学和卡斯罗大学在工质热物性的测试研究方面也有很长的研究历史。

(3)各国正在加紧建立自己的热物性数据库。由于热物性数据的重要性和热物性

数据对各种因素非常敏感而引起的多样性,以及为了避免测试工作不必要的重复,一些国家正在系统搜集、科学整理和大量积累国际上己经测定的浩瀚的热物性数据,从而建立自己的热物性数据库。在热物性数据库工作方面,做得最有成效因而最有权威的是美国的普渡大学的热物性资料和数据分析综合中心CIDAS

(4)有关热物性微观机理的研究、导热性能的研究以及热物性经验方程的研究非

常活跃。微观机理方面的研究比热理论研究的历史更悠久,也更成熟。导热性能方面的研究,可以用分子、电子、声子和光子的碰撞理论分别对金属、无机非金属(包括晶体和非晶体)、流体的导热行为以及热导率随温度的变化规律做出定性的比较满意的解释。经验方程方面的研究对于工程应用和新材料的配方设计等方面有较大的指导意义,如根据大量实验数据结果建立的计算热导率的厄根(Eucken)方程、计算热膨胀系数的特纳(Turner)和科纳(Kemer)方程等。

(5)热物性测试技术取得了可喜的进展。已经建立了对不同温度和状态以及不同

物质的各种测试方法和装置,测试的温度范围己经扩大到从接近绝对零度到30K

右。另外,在测试技术的研究中一个值得注意的动向是,随着计算机、红外线(包括

热象仪)、激光、微电子技术、光声技术等新技术在热物性测试技术上越来越广泛的

应用,使测试的准确度和精度不断提高,测试功能不断扩大,试样尺寸和体积明显减小,促使热物性测试技术不断向高速化、自动化、多功能化发展。测试技术研究的另一个动向是,为了对实际工程部件和整体的热物性进行直接的现场非破坏性的测试或检测,在热导率、热发射率和吸收率等测试方面,己经研制出了多种形式不同原理的热物性小型化或便携式快速检测装置和仪器,其中有的还兼有对部件或材料进行探伤的功能。

(6)热物性与材料科学交叉是一个令人瞩目的领域。通过隔热材料导热因子的理

论分析影响热导率诸因素的实验研究,建立和发展超级隔热材料的热设计原理。如美国哥伦比亚号航天飞机用的防热瓦、美国琼斯门威拉研究和工程中心研制的热导率比空气还小的明克(Mink)材料,都是按照热设计原理取得成功的实例。