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申请/专利权人：西安特种设备检验检测院;西安石油大学

摘要：本发明提供了一种超级隔热材料杨氏模量的测试方法，该方法基于材料声速、热导率和弹性力学参数之间的耦合关系，通过测试超级隔热材料热导率推算出材料的声速，进而获得超级隔热材料的杨氏模量。本发明克服了现有测试方法在超高温和低温环境下材料杨氏模量不易测量的劣势，利用超级隔热材料更易测量的热导率参数来获取材料的杨氏模量，因此，本发明可测试超级隔热材料杨氏模量的温度范围相对较宽，尤其在超高温和低温的极端温度下更具优势，可以大幅度降低超级隔热材料杨氏模量的测试难度和成本，此外，热导率的测试不会对材料造成破坏，是一种“无损”的测试方法，保证了测试精度，且无论柔性还是脆性材料均适用。

主权项：1.一种超级隔热材料杨氏模量的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：S1、通过测试出超级隔热材料的有效热导率，再根据多孔结构传热公式计算得到超级隔热材料的固相热导率；若热导率测试在常压条件下，则ks＝keff-kr-kg-kc；若热导率测试在真空条件下：kg+kc≈0，则ks＝keff-kr；式中，keff、ks、kr、kg、kc分别为超级隔热材料的有效热导率、固相热导率、辐射热导率、气相热导率、气固耦合热导率；S2、计算热导率测试温度下超级隔热材料的横波、纵波声速，具体方法为：根据超级隔热材料的泊松系数计算出纵横波速比，再基于多孔材料固相热导率的最小热导率理论模型计算出超级隔热材料的横波、纵波声速；泊松系数计算公式： 式中，μ为超级隔热材料的泊松系数，vt为超级隔热材料的横波声速，vl为超级隔热材料的纵波声速；多孔材料固相热导率的最小热导率理论模型表达式： 式中，kB为Boltzmann常数，n为超级隔热材料的原子数密度；vi表示材料中的声波速度，其中i指代三个声波，两个横波与一个纵波，即i＝t，t，l；T为热导率测试时的温度，Θi为原子振动截断频率下的温度，具体为为约化普朗克常量；S3、根据弹性力学模型获得超级隔热材料的杨氏模量；弹性力学模型为：式中，E、ρ、μ、vt分别为超级隔热材料的杨氏模量、密度、泊松系数和横波声速；所述超级隔热材料为无序多孔结构、且材料各个孔隙相互联通、孔隙率为0.05-0.95％的多孔材料；所述有效热导率通过热导率测试仪直接测量；所述辐射热导率的计算方法为：通过测定超级隔热材料的光谱比衰减系数，根据Rosseland平均求出平均比衰减系数，再代入CapsFrrike光子扩散方程求得辐射热导率；Rosseland平均： 式中，EsT为当前热导率测试温度T下的超级隔热材料的平均比衰减系数，λ为光子辐射波长，Esλ为在光子辐射波长λ下超级隔热材料的光谱比衰减系数，kB为Boltzmann常数，T为热导率测试时的温度，h为普朗克常量，c为光速；CapsFrrike光子扩散方程： 式中，nc为复折射率，σB为Stefan-Boltzmann常量，ρ为密度，T为热导率测试时的温度，Es为超级隔热材料的平均比衰减系数；所述气相热导率kg与气固耦合热导率kc之和为：超级隔热材料在常压和抽真空条件下的有效热导率之差；当测试超级隔热材料热导率无法抽真空时，气相热导率基于稀薄气体温度跳跃理论计算获得，气固耦合热导率基于气固耦合传热模型计算获得。

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