【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种材料的各向异性热导率测量方法及系统，尤其涉及一种小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法及系统。
技术介绍
1、在现代材料科学中，各向异性热导率的测量对于理解和优化材料性能至关重要。许多小尺寸单晶材料，尤其是层状氧化物，展现出显著的各向异性特征，即其热导率在不同方向上存在差异。这种各向异性不仅影响材料的热管理性能，也对其在电子器件、热电材料和其他高性能应用中的表现产生重要影响。
2、在微电子和纳米技术的迅速发展背景下，传统热导率测量方法在面对小尺寸单晶样品时常常无法有效解决热接触不良、稳定性不足和测量误差等问题。此外，小尺寸样品的特性导致其热导率的各向异性特征更加明显，直接影响到材料的散热能力和工作效率。因此，准确测量小尺寸单晶材料的各向异性热导率，不仅是基础研究的重要环节，也是推动新材料开发和应用的必要条件。
3、在热导率的测量技术方面，常用的方法包括微桥法、热线法、激光脉冲法和时域热反射谱(tdtr)法。然而，这些方法在某些情况下可能面临测量精度不足或样品处理复杂等问题。
4、因此，开发一种高效、精确的热导率测量技术，尤其是针对厚度较大(大于50μm)的薄膜或单晶材料的面内热导率测量，显得尤为重要。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种可提高测量稳定性和精确性的小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法；
2、本专利技术的第二个目的是提供上述的方法所使用的系统。
3、技术方案：本专利技
4、(1)提供薄膜样品或小尺寸单晶材料样品；
5、(2)将多个样品分别以不同的晶面取向垂直固定于模具内；
6、(3)对样品进行抛光，使不同方向暴露的晶面均被抛光打磨，从而使不同取向的晶面均被暴露出来；
7、(4)通过测量样品的面内热导率和面外热导率，计算材料的各向异性热导率。
8、其中，步骤(1)中，所述薄膜样品厚度大于50μm；样品为层状氧化物材料。
9、其中，步骤(2)中，首先将多个样品分别以不同的晶面取向垂直粘贴于模具底面，然后将固化剂浇筑于模具内，使样品被固化剂固定在模具内。
10、其中，样品被固化剂固定后，将样品与固化剂整体取出，进行抛光。
11、其中，所述固化剂包括环氧树脂与硬化剂；所述环氧树脂与硬化剂的混合比例为环氧树脂与硬化剂的质量比为2.5:1-3.5:1。当混合比例接近2.5:1时，环氧树脂在固化过程中的硬度可能会相对较低，但柔韧性会有所增加，这在一些对柔韧性有要求的应用场景中可能更为合适。而当混合比例接近3.5:1时，固化后的环氧树脂会更加坚硬和耐用，但可能会相对较脆。这种比例适用于需要较高强度和耐磨性的情况。
12、其中，所述环氧树脂为含有脂肪胺或芳香胺的环氧树脂。
13、其中，步骤(3)中，利用抛光机进行至少两次不同粒度的抛光，以获得平滑的样品表面，样品粘贴时呈不规则取向，抛光后即可获得不同方向暴露的晶面，以进行各向异性热导率测量。
14、其中，粗粒度在几十微米到几百微米之间，细粒度通常在几微米到几十微米之间。粗粒度抛光主要是为了去除样品表面的较大瑕疵和不平整部分，为后续的细粒度抛光打下基础；粗粒度在几十微米到几百微米之间。细粒度抛光是在粗粒度抛光的基础上，进一步提高样品表面的平整度和光洁度，以满足热导率测量的要求；细粒度抛光粒度通常在几微米到几十微米之间。
15、其中，步骤(4)中，使用时间域热反射法测量面内、面外热导率；在测量过程中监控样品的温度变化，以确保测量精度。测量之后，与拉曼光谱法或热桥法的测量结果进行对比，以验证本方法的有效性。
16、上述的方法使用的系统，包括用于固定样品的模具，用于对样品进行分级抛光的抛光机，用于测量样品的面内和面外热导率的热导率测量仪器。
17、有益效果：本专利技术与现有技术相比，取得如下显著效果：
18、(1)本专利技术的测量方法将多个样品分别以不同的晶面取向进行固定，抛光时截取某一界面，此时所有样品不同取向的晶面即可暴露出来，获得了不同方向暴露的晶面，因此进行各向异性热导率测量时更加准确。(2)本专利技术通过机械抛光处理样品，确保其表面平整，从而有效降低粗糙度对热导率测量结果的影响。结合tdtr技术，能够获得高精度的面内热导率数据，反映材料的真实导热特性。(3)本专利技术适用于多种层状材料，特别是厚度大于50μm的薄膜和单晶，满足现代材料研究对不同类型材料面内热导率测量的需求。(4)传统热导率测量方法在层状材料中存在热接触不良和环境影响等问题，本专利技术通过环氧树脂固定和机械抛光，有效改善了这些问题，确保测量过程的稳定性和准确性。(5)本专利技术简化了样品制备和测量步骤，能够有效减少实验时间和人力成本，提高实验效率。(6)测量结果与其他传统方法相比显示良好一致性，进一步验证了本方法在面内热导率测量中的有效性；这为研究人员提供了可靠的数据支持，帮助深入分析材料特性。
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1.一种小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法，其特征在于，步骤(3)中，利用抛光机进行至少两次不同粒度的抛光，以获得平滑的样品表面，样品粘贴时呈不规则取向，抛光后即可获得不同方向暴露的晶面，以进行各向异性热导率测量。
3.根据权利要求2所述的小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法，其特征在于，粗粒度在几十微米到几百微米之间，细粒度通常在几微米到几十微米之间。
4.根据权利要求1所述的小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法，其特征在于，步骤(2)中，首先将多个样品分别以不同的晶面取向垂直粘贴于模具底面，然后将固化剂浇筑于模具内，使样品被固化剂固定在模具内。
5.根据权利要求4所述的小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法，其特征在于，样品被固化剂固定后，将样品与固化剂整体取出，进行抛光。
6.根据权利要求4所述的小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法，其特征在于，所述固化剂包括环氧树脂与硬化剂；所述环氧树脂与硬化剂的质量比为2.5:
7.根据权利要求6所述的小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法，其特征在于，所述环氧树脂为含有脂肪胺或芳香胺的环氧树脂。
8.根据权利要求1所述的小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法，其特征在于，步骤(4)中，使用时间域热反射法测量面内、面外热导率。
9.根据权利要求1所述的小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法，其特征在于，步骤(1)中，所述薄膜样品厚度大于50μm；样品为层状氧化物材料。
10.一种权利要求1所述的方法使用的系统，其特征在于，包括用于固定样品的模具(1)，用于对样品进行分级抛光的抛光机(5)，用于测量样品的面内和面外热导率的热导率测量仪器。
...【技术特征摘要】
1.一种小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法，其特征在于，步骤(3)中，利用抛光机进行至少两次不同粒度的抛光，以获得平滑的样品表面，样品粘贴时呈不规则取向，抛光后即可获得不同方向暴露的晶面，以进行各向异性热导率测量。
3.根据权利要求2所述的小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法，其特征在于，粗粒度在几十微米到几百微米之间，细粒度通常在几微米到几十微米之间。
4.根据权利要求1所述的小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法，其特征在于，步骤(2)中，首先将多个样品分别以不同的晶面取向垂直粘贴于模具底面，然后将固化剂浇筑于模具内，使样品被固化剂固定在模具内。
5.根据权利要求4所述的小尺寸单晶样品的各向异性热导率测量方法，其特征在于，样品被固化剂固定后，将样品与固化剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢明辉，郑佳慧，狄琛，颜学俊，姚淑华，吕洋洋，陈延峰，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：
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