熱傳導-TC 以Hot Disk論文為基礎制定ISO 22007-7 Termal Effusivity 正式公告

文章-橫幅
Plastics — Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity — Part 7: Transient measurement of thermal effusivity using a plane heat

What is a standard?（什麼是標準？）

依照全球最具權威性的國際標準化組織（ISO）的說法，標準可被視為「描述最佳實踐方式的公式。它可以關於製造產品、管理流程、提供服務或供應材料——標準涵蓋廣泛的活動。標準是由具備相關專業知識、了解其所代表組織需求的人士所提煉出的智慧——例如製造商、銷售者、買家、客戶、行業協會、使用者或監管者。」

在我們的科學領域中，獲 ISO 認可的量測方法是一個關鍵的品質與可靠度指標，尤其代表熱導率量測在時間上的可追溯性與穩定度。當開發一種將用於精密產品的材料時，在過程中採用國際公認的標準，是避免錯誤與事故的保障。例如建築材料：工程師通常需要取得正確的材料熱導率資料。若相關規格是依循被認可的標準進行量測，他們就能確信所得數據可靠，並能輕易比較使用同一 ISO 認可方法測試的材料，做出明智選擇。

熱擴散率(Thermal Effusivity)

除了熱導導熱係數(Thermal Conductivity)和熱擴散係數(Thermal Diffusivity)之外，還有第三個較不為人所知但卻十分重要的熱傳輸特性，稱為熱擴散率(Thermal Effusivity)。材料的熱擴散率衡量的是其與周圍環境交換熱能的能力。它用於熱量通過薄表面區域的流動。如果已知薄材料的導熱係數和熱擴散係數，則可以透過熱傳導係數與熱擴散係數平方根的比值來計算熱擴散率。因此，可以採用Hot Disk®（ISO 22007-2）同時測試導熱係數和熱擴散係數，從而間接獲得熱擴散率。然而，依照 ISO 22007-2 標準，在測試薄、低密度、低導熱係數的材料（例如紡織品）時，很難獲得高精度的導熱係數和熱擴散係數。

為了更精確、便利地測試此類薄型、低密度、低導熱材料的熱傳輸性能，Hot Disk 開發了一種直接測試熱擴散率的新技術。此方法基於成熟的 Hot Disk® 方法，但採用了一些不同的測量參數和計算程序。這意味著相同的硬體（Hot Disk® 儀器和 Hot Disk® 感測器）也可用於直接測試熱擴散率(Thermal Effusivity)。新的測量參數包括使用極短的測量時間和更大直徑的 Hot Disk® 感測器。

圖一、熱擴散(Thermal Effusivity)

直到最近，精確熱擴散率測量的需求還比較有限。但在2018年和2019年，由於缺乏可靠的替代方案，紡織品、塑膠片材和薄膜等工業生產商開始向我們提出相關需求。在ISO工作小組（TC 61、SC 5、WG 8）就可能的方法和建議進行了一些討論後，Hot Disk 公司主動提出根據我們上述的直接熱擴散率測試方法撰寫一份草案。 2020年秋季，工作草案在工作小組內傳閱，並最終於2021年7月提交CD委員會進行投票。

僅僅一年後，經過少量社論修改的版本就被安排在2022年底提交給DIS委員會進行投票。這個新草案也順利通過，沒有收到重大批評。到2023年初，最終的FDIS版本發布。在隨後的截止日期之後，熱擴散率標準22007-7被接受並發布。這可能是ISO組織審核和認可過的最快標準項目！從2020年底的初稿到2023年中期的最終發布，整個過程只花了兩年半的時間！

Hot Disk的科學家們目標明確、意志堅定，全程參與，並在高效的開發過程中作為共同開發者提供了寶貴的幫助，及時回應了預期回饋。

Hot Disk的科學論文是ISO 22007-7 的基礎

參考資料：
M. Gustavsson et. al., “Thermal effusivity measurements of insulating liquids using micro-sized hot strip probes”. Rev. Sci. Instrum. 74, pp. 4542-4548 (2003).

圖二、ISO 22007-7 Termal diffusivity

ISO 22007-7:2023 標準資訊總覽
ID-number	ISO 22007-7:2023
Title	Plastics — Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity — Part 7: Transient measurement of thermal effusivity using a plane heat source
Abstract	This document specifies a method for the determination of the thermal effusivity. This document is applicable to materials with thermal effusivity in the approximate range 40 W⋅s1/2⋅m−2⋅K−1 <bn < 40000 W⋅s1/2⋅m‑2⋅K‑1, and temperatures in the range of 50 K < T < 1 000 K.
Publication date	2023-04
Edition	1st Edition
Number of pages	16 pages
Technical Committee	ISO/TC 61/SC 5 — Physical-chemical properties
ICS	83.080.01 — Plastics in general
Purchase link	https://www.iso.org/standard/81222.html