基本简介

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根据傅立叶定律，热导率的定义式为

其中，x为热流方向。

为该方向上的热通量，W/m2

历史沿革

通常，物质的导热系数可以通过理论和实验两种方式来获得。

理论上，从物质微观结构出发，以量子力学和统计力学为基础，通过研究物质的导热机理，建立导热的物理模型，经过复杂的数学分析和计算可以获得导热系数。但由于理论的适用性受到限制，而且随着新材料的快速增多，人们迄今仍尚未找到足够精确且适用于范围广泛的理论方程，因此对于导热系数实验测试方法和技术的探索，仍是物质导热系数数据的主要来源。2

导热系数的测试分为动态法和稳态法，稳态法又分为热流计法和防护热板法。考虑到仪器精度以及控温范围，参照GB/T10294-2008标准，采用防护热板法进行测试。

实验仪器如图所示，包括主体、冷热源控制系统和智能测量仪3部分。

防护热板

主体由热板、冷板和试件夹紧系统组成。热板包括主加热板、护加热板以及背护加热板3个主要部分。主加热板和护加热板由电阻加热器及智能测量仪控温，背护加热板由精密恒温水槽控温，使3块加热板的温度保持一致。冷板由铝板、半导体制冷体和冷却水套组成，可精确控制冷板温度在设定值。智能测量仪用于整个测试系统的温度测量及控制，以实现全自动的测试。

每种材料各制备3~6个尺寸为30cm×30cm×3~5cm的试件，在不同温度和含湿量下对导热系数进行12~35次测试。测试前先将试件培养至不同的含湿量，然后将试件的各面用4层塑料薄膜包裹起来。薄膜的水蒸气渗透阻Sd > 1.5m，可视为不透气。其厚度和热阻分别为0.0225mm和0.000537m2K/W，均可以忽略。

影响因素

不同物质导热系数各不相同；相同物质的导热系数与其的结构、密度、湿度、温度、压力等因素有关。同一物质的含水率低、温度较低时，导热系数较小。一般来说，固体的热导率比液体的大，而液体的又要比气体的大。这种差异很大程度上是由于这两种状态分子间距不同所导致。工程计算上用的系数值都是由专门试验测定出来的。

随着温度的升高或含湿量的增大，所测5种典型建筑材料的导热系数都呈增大的趋势。下面从微观机理上对此加以分析。对多孔材料而言，当其受潮后，液态水会替代微孔中原有的空气；而在常温常压下，液态水的导热系数（约为0.59W/（m·K））远大于空气的导热系数（约为0.026W/（m·K）），因此，含湿材料的导热系数会大于干燥材料的导热系数，且含湿量越高，导热系数也越大。若在低温下水分凝结成冰，由于冰的导热系数高达2.2W/（m·K）），因此材料整体的导热系数也将增大。

与受潮带来的影响不同，温度升高会引起分子热运动的加快，促进固体骨架的导热及孔隙内流体的对流传热。此外，孔壁之间的辐射换热也会因为温度的升高而加强。若材料含湿，则温度梯度还可能造成重要影响：温度梯度将形成蒸汽压梯度，使水蒸气从高温侧向低温侧迁移；在特定条件下，水蒸气可能在低温侧发生冷凝，形成的液态水又将在毛细压力的驱动下从低温侧向高温侧迁移。如此循环往复，类似于热管的强化换热作用，使材料表现出来的导热系数明显增大。

材料热导率

固体