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1。2 研究现状

1。3 T 形法

稳态 T 形法是张兴教授等[9,21]提出并成功用于单根纤维热导率测量的实验方法。T 形法采 用热电特性已知的白金细丝作为热电加热源和电阻温度计。对白金热线施加微小的直流电流， 然后通过测量搭接待测纤维前后白金热线平均温升的变化来获取待测纤维的热导率。2005 年 Fujii 教授等[22]采用稳态 T 形法测量了单根多壁碳纳米管热导率，得到热导率随直径减少而增 大的实验现象。T 形法也成为能有效测量单根碳纳米管热导率的仅有的几种方法之一。2007 年 Dames 和陈刚等人[23]也采用 T 形法测量单壁碳纳米管的热导率，并且对辐射换热，中点偏 移等误差因素进行了误差分析。

在实际测量过程中，热线、待测纤维和热沉间均是通过高导热胶粘结在一起，因此它们 两两间的接触处均存在接触热阻。会对待测纤维热导率的测量结果产生影响。接触热阻是接触式测量方法中普遍存在的问题。2009 年，王建立等[24]利用改变碳纤维与热沉之间接触点位 置的方法，在不改变纤维与热线接触点的情况下，同时得到纤维热导率以及节点的接触热阻， 即变长度 T 形法。解决了传统 T 形法中的接触热阻问题。王建立等用该方法测量得到了单根 沥青基碳纤维的真实热导率，并验证了变长度 T 形法的可行性。文献综述

在变长度 T 形法的测量过程中，要求环境温服尽量稳定，从而使得热线平均温升的变化 完全取决于待测线长度的改变量：另外，用机械的方式在改变待测纳米线长度的同时，很难 保证悬空的纳米加热线不发生损坏。因此，王建立等[24]提出一种通过改变交流电频率来改变 待测线热渗透厚度的方法，即 3ω-T 形法，该方法可用于测量包括节点热阻抗、接触热阻以及 待测线吸热系数等参数。

如图 1。4 所示，在 T 形结构的热线中通入一定频率的交流电，由于部分热量从待测线中 导走，每个时刻热线温度均呈双拱形。待测线的热物性只是在接触节点处以边界条件的形式 来影响热线温度，所以对待测线的导电性没有要求，也不受待测线阻温系数稳定性的限制， 从而极大地扩展了可测细丝样品的范围。与 3ω 法测量薄膜、液体等材料的热物性实验相比， 在 3ω-T 形法的测量过程中，待测线只通过一个节点与加热线接触，而不是整个表面，因此对 实验测量提出了更高的要求。该方法提供了一个通过改变通电频率来改变待测线有效长度的 途径。

图 1。4 3ω-T 形法测量原理

T 形法凭借其适用性广（能够用于测量各种导电和非导电微纳米尺度纤维材料），系统 装置简单、操作方便、测量精度高和没有一般稳态法测量耗时长等一系列优点而受到测试人 员的青睐。但在实际测量中，T 形法仍然存在许多问题。首先是接触热阻问题。试验中，热 线、待测纤维和热沉间均是通过高导热胶粘结在一起，因此它们两两间的接触处均存在接触 热阻。会对待测纤维热导率的测量结果产生影响。其次是环境散热对测量的影响，这是包括 T 形法在内的稳态测量方法共有的一个问题。为了消除这类辐射散热的影响，需要在数学模 型中引入辐射换热项，并推到引入辐射换热项后的模型的理论解析解。还有一个常见的问题 就是 T 形法用于变温测量时所产生的热电效应。其消除方法顾明[25]也已经提出了解决办法： 一种方法是改变电源输出电流的方向，前后测量两次热线的电压，然后通过加和平均消除该 温差电动势；第二种方法是每次测量前进行电压表归零操作，将由于热电效应产生的回路电 动势设置为基准零点，然后开始测量。来-自~优+尔=论.文,网www.youerw.com +QQ752018766- (责任编辑：qin)