在航天飛行器的運行過程中，航天材料經常會處于高溫或幾千度以上的超高溫環(huán)境，有時還會有高溫突變過程發(fā)生，高溫下航天材料的熱性能參數(shù)是設計各種類型航天器安全運行的關鍵數(shù)據(jù)。而傳統(tǒng)的測試系統(tǒng)和測量方法已經無法準確測得材料在高溫下的熱物理性能參數(shù)。基于此背景，迫切需要研究材料高溫熱物性參數(shù)準確測量的方法和系統(tǒng)。
最近，中國科學院工程熱物理研究所傳熱傳質研究中心科研人員研究出基于3ω技術的高溫熱物性測試技術及系統(tǒng)（如圖1所示）�？蒲腥藛T先在待測樣品上沉積百納米厚金屬四電極結構，再利用專門設計的試樣卡具通過陶瓷片將四電極結構與鉬絲引線壓緊，測試時將試樣卡具置于高溫真空爐的特定底座上。高溫真空爐采用感應加熱的方式，最高加熱溫度可達2500 ℃，控溫精度可達0.2 %。應用該試驗系統(tǒng)測量了AlN陶瓷從室溫到1100 K高溫下的熱導率，測量結果與K. Watari等的結果吻合很好，說明該系統(tǒng)在該溫度范圍內具有較高的測量精度（如圖2所示）。在此基礎上，科研人員進一步研究了鍺酸鹽玻璃陶瓷的熱導率隨溫度的變化（如圖3所示），結果表明鍺酸鹽玻璃陶瓷的有效熱導率主要由聲子導熱和光子導熱共同決定。
上述工作得到了國家自然科學基金項目、國家重點基礎研究發(fā)展計劃（“973”計劃）的支持。研究成果已在熱物性研究領域國際雜志International Journal of Thermophysics, 2014, 35(2): 336-345上發(fā)表。
圖1 基于3ω技術的高溫熱物性測試系統(tǒng)：（a）高溫真空爐，（b）試樣卡具
圖2 該系統(tǒng)測量AlN陶瓷有效熱導率溫度依賴性的驗證
圖3 鍺酸鹽玻璃陶瓷熱導率隨溫度的變化關系
