科创中国

         基于三次谐波法，结合不同形状和特性的传感器开发的热物性测量系统，实现宽材型普适和多参数一体测量效果。其基本原理为，通过对待测材料输入直流焦耳发热，产生伴随着一种载有待测材料热物性的温度波，并与输入的一次谐波电压合并后，便会产生具有三次谐波的电压值，通过测量得到该电压值并进行分析，便可以获得待测材料的热传输信息。目前该设备已实现微纳米线材、薄膜、粉体、流体和块体的精确测量，并且在对传感器进行柔性和封装处理后，还可以实现人体皮肤热物性的表征，达到热物性与人体健康诊断的关联分析效果。

        1. 具有自主知识产权，研究成果已授权发明专利10项，申请1项。

        2. 技术先进性：率先开辟出基于独立型传感器的新一代三次谐波方法，通过建立“基于频域的多层结构二维传热模型”解析解，结合交流热波穿透深度衰减损失小、易通过频率进行调制的特点，实现了多维多尺度材料多个热物性参数的准确集成测量。全面解决了传统三次谐波方法无法进行纳米孔材料、纳米级接触热阻、微纳米柔软弯曲薄膜等精确测量的难题，将热物性的测量范围从宏观尺度延伸到纳米尺度（薄膜厚度<100 nm；超晶格单层厚度<50 nm；纤维直径<10 nm；多孔材料孔径<10 nm；粉末粒径<100 nm）。新一代三次谐波方法测试对象全面覆盖一维纳米管/纤维、二维单/多层微/纳米薄膜/阵列、三维各向同/异性块体/粉体/流体、接触热阻、生物组织多层结构等。建立了基于蒙特卡洛模拟的最佳扫频测量波段的确定方法，实现了三次谐波方法多参数拟合精度提升3%。开发了基于压紧连接的微型探测器与引线端的三次谐波方法高温高压测试样品台、控制电路及程序，实现了1243 K高温下陶瓷材料热导率的测量、10 MPa高压下煤油热导率的测量。

技术优势：

1. 材料适用的广泛性：微纳尺度线材、薄膜、流体、粉体和块材，材料界面热阻，以及皮肤热物性参数的测量。

2. 测量参数的多样性：热导率、热扩散率、电阻温度系数和界面热阻等热物性参数。

3. 微弱信号的高灵敏度：电压信号精度可达10^-7V，电阻值可精确到0.01Ω，真空腔压强最低可达0.1Pa。

性能指标：

1. 产品结构：分体式设计（传感器、控温系统、真空系统和测量系统）。

2. 输入电源：AC 220V±10% 50Hz。

3. 功率：1400 W左右（视不同系统启动情况而定）。

4. 电源系统：功控直流开关电源。

5. 接口：1.锁相通道接口（2个）；2.信号接口（1个）；3.探测器接口（1个）；4.电阻箱接口（1个）；5.抽气泵接口（1个）；6.循环水箱接口（2个）；7.电源接口（若干）。

6. 控温环境：-60℃～200℃，精度0.1℃。

7. 真空环境：0.1 Pa。

8. 最佳使用环境：温度5℃～25℃，湿度<60%（无结露）。

市场分析：

应用于微纳尺度线材、薄膜、流体、粉体和块材热物性参数的表征，材料界面热阻的测量，以及皮肤热物性参数的测量。适用于与热物性相关的材料研究所、公司企业。

        “多尺度与能源材料热特性”创新学术团队及”纳米传热”实验室于2015年组建。团队在冯妍卉教授带领下，致力于能源材料热物性与热测量、微尺度热质传递、相变储热、工业节能和降碳技术等方向的研究。团队包括1名教授，4名副教授，先后承担了国家自然科学基金、国家重点研发计划、北京市自然科学基金等项目20余项。研发了微纳孔组装储热材料、保温阻燃复合板等，已用于建筑保温阻燃以及航空航天绝热等领域；开发了基于独立型传感器的谐波法热物性探测系统，实现了薄膜材料、界面材料等的传蓄热特性精准测量，相继为国内30余家单位提供测试服务近100余次。近5年，团队发表高水平论文70余篇，授权发明专利3项，获国家科技进步奖一等奖1项。

1. 劳动占用和劳动耗费较少。在完成自动化采集系统后，劳动占用和劳动耗费将大幅减少，相关经济效益将增大。

2. 对于同一个材料，根据测量数据和拟合分析，将一次获得较多的热物性参数产出。

3. 符合高新领域材料热物性分析需要。材料上测量宽材型普适，热物性参数上多参数一体测量，可满足较广泛的测量需求。

合作方式：技术许可、合作开发

推广应用情况：已销往国内（北京市科协、中山大学、上海应用技术大学、南京盛津源生物技术有限公司）和国外（英国利兹大学）。

期望技术转移成交价格（大概金额）：27万元。