江苏
激光闪射法（Laser Flash Analysis, LFA）作为瞬态导热性能表征的核心技术之一，其测试原理基于脉冲激光在样品单侧瞬时释热，通过采集另一侧温度响应曲线计算热扩散系数，结合材料密度与比热容进一步推导热导率，测试时间尺度通常控制在毫秒级别。该方法凭借测试高效、精度可控的优势，被广泛应用于各类材料的导热性能检测，但在金刚石/铜复合材料的测试实践中，受异质界面效应的显著影响，易产生典型测试假象，导致测试结果严重偏离材料真实导热性能。
金刚石/铜复合材料
金刚石/铜复合材料（图1）作为典型的异质金属基高导热复合材料，金刚石颗粒本身具有极高的本征热导率，但金刚石与铜基体之间存在显著的界面热阻，热量从铜基体传递至金刚石颗粒需跨越界面，存在一定的界面热弛豫时间。在激光脉冲加热后，热量会优先在导热性能较好的铜基体内部快速扩散，而由于 LFA 测试的时间窗口较短，热量来不及充分穿过两相界面进入金刚石颗粒，此时金刚石颗粒相当于“热惰性夹杂”，几乎未参与整个热输运过程（如图2所示）。因此，最终测得的热扩散系数和热导率结果会趋近于纯铜的导热水平，无法体现金刚石相带来的高导热增益，严重低估复合材料的真实导热能力。
图2：激光闪射法测试金刚石/铜复合材料热传导示意图
短时间尺度下热量仅在铜基体扩散，未穿透界面进入金刚石颗粒
这种测试偏差的本质并非 LFA 设备本身故障，而是测试时间尺度与材料界面热弛豫时间不匹配所致。与 LFA 短脉冲瞬态测试形成鲜明对比的是瞬态平面热源法（TPS），后者属于长时瞬态测试，可通过设置更长的测试采集时间，为热量提供充足的时间反复跨越铜-金刚石两相界面，使金刚石颗粒充分参与热输运过程（如图3所示），从而更准确地反映复合材料本身的等效导热性能。但需注意的是，TPS 测试时间并非越长越好，过长的测试时间会引发侧向热损失、辐射对流损耗等问题，同样可能导致测试误差，因此也需进行测试时间参数的合理校验。
图3 ：TPS 法测试金刚石/铜复合材料热传导示意图
长时间尺度下热量充分跨越界面，金刚石颗粒参与热输运
图4 ：炎怀科技TPS导热仪测试金刚石/铜复合材料
炎怀科技TPS导热仪更能测得材料的宏观稳态等效导热性能
为采用 LFA 获得相对可靠的测试数据，可从两方面进行优化：一是适当增大样品厚度，利用热穿透特征时间与样品厚度的平方正比关系，拉长热量穿透样品的特征时间，使其大于界面热弛豫时间，为热量跨越界面提供充足时间；二是优化复合材料制备工艺，通过金刚石表面金属化（如镀 Ti、Cr 等过渡层）改善两相浸润性，或优化浸渗、烧结工艺减少界面孔洞、缝隙，从而降低铜-金刚石界面热阻，缩短界面传热弛豫时间。
值得注意的是，当前部分文献在采用 LFA 测试金刚石/铜复合材料导热性能时，未开展时间尺度校验和对照测试，直接输出偏低的导热系数结果，落入了界面时间尺度陷阱。即便复合材料中金刚石体积分数较高，在 LFA 短时间测试条件下，金刚石相仍未被“激活”参与传热，此时测得的结果并非复合材料的宏观稳态等效导热性能，而是受界面弛豫限制的瞬态表观导热性能。这种时间尺度陷阱并非仅存在于金刚石/铜复合材料中，在 SiC/Al、金刚石-铜等存在显著界面热阻的高导热颗粒填充基体复合材料中，LFA 测试均可能出现类似的低估现象，因此在相关材料的导热性能测试中，均需重视时间尺度的匹配性校验。
注：热弛豫效应主要涉及材料中的基本结构单位，比如多晶体、晶体、分子、聚合物等。这些结构单位在不同温度下，会发生各种不同的行为变化。例如，晶体的晶格周期会随着温度变化而扭曲、膨胀或收缩，而分子则会从原有的结构中脱离出来。
除了物质结构的改变，热弛豫效应还会对物质的热传导、热膨胀、电导率、磁性质等产生重要影响。由于这种效应的存在，我们有时候需要在制备材料时仔细考虑温度和时间因素。例如，热塑性材料的延伸性会随着温度的升高而增加，因此在加工这种材料时需要掌握温度的范围，以避免出现过度塑性的情况。
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