ACAIC2024主題論壇六：下一代熱分析與量熱儀器創新與應用論壇

主題論壇六：下一代熱分析與量熱儀器創新與應用論壇

　　2024年11月15-16日，第九屆中國分析儀器學術大會（ACAIC 2024）在廣東深圳隆重召開。會議次日，主題論壇六：下一代熱分析與量熱儀器創新與應用論壇如期舉辦。該論壇由中國計量大學計量測試與儀器學院組織，廈門海恩邁科技有限公司支持，清華大學化學系尉志武教授擔任論壇主席， 中國計量大學計量測試與儀器學院丁炯副教授負責召集，匯聚了來自國內外知名高校、科研機構及行業領軍企業的專家學者，共同圍繞下一代熱分析與量熱儀器的技術創新、性能提升、應用領域拓展等前沿議題展開了深入交流與探討。

清華大學化學系 尉志武教授致辭

西北工業大學 Pavel Neuzil教授

報告題目：Advanced Microcalorimetric Analysis using Stationary Droplets and Flow-through Systems

　　微量熱法早已被確立用于測量熱功率、焓和熱容。我們的工作重點是使用兩個量熱計研究水和KCI溶液液滴的結晶過程：一個基于液滴的微量熱計和一個流通式量熱計，以高精度和最小的變化記錄和分析暴露于LED源周期性熱脈沖的固定液滴的實時溫度變化。流通式熱量計通過持續監測流動樣品的熱性能，進一步補充了這些觀察結果。在水和KCl溶液液滴的蒸發過程中，水蒸發的吸熱過程和KCl的放熱結晶是可區分的。這些發現突顯了該研究在理解復雜結晶動力學方面的潛力。在這些過程中解耦熱事件對材料科學、生化分析和制藥等各個領域特別有益。這項研究強調了微量熱法在研究結晶中的重要作用，為動態熱分析提供了一種穩健的方法，并有助于更廣泛地了解材料行為。

中國科學院大連化學物理研究所 史全研究員

報告題目：液氦溫區絕熱量熱儀器研制

　　液氦溫區絕熱量熱儀器能夠準確測定凝聚態物質熱容數據，研究與理解物質晶格振動、電子、磁性、相變等相關的能量信息，建立物質結構與功能性質的熱力學關聯，是開展實驗熱力學研究的重要手段。本報告介紹了研究團隊在液氦溫區絕熱量熱儀器研制及其應用于材料熱力學性質研究方面的研究進展。

中國科學技術大學 丁延偉教授級高工

報告題目：新形勢下我國熱分析與量熱儀器的發展機遇與挑戰

　　經過近半個多世紀的發展，商品化熱分析儀器在材料相關的多個領域中得到了日益廣泛的應用，受到了越來越多的研究人員的重視。然而，在目前我國大多數科研實驗室中進口熱分析儀器仍然占據主導地位。報告人主要基于當前進口儀器廠商的多種不同型號熱分析與量熱儀器的特點和熱點應用領域，結合多年從事熱分析與量熱儀研制和產業化的工作經歷分析在當前形勢下我國熱分析儀器的發展機遇與面臨的挑戰。

廈門海恩邁科技有限公司 于海濤研究員

報告題目：基于變溫諧振集成微懸臂梁的熱分析儀器技術

　　針對傳統熱重分析儀樣品消耗量大、靈敏度低、熱滯后效應嚴重、測試耗時長、樣品和氣氛受限制等缺點，顛覆已有的天平稱重、爐管加熱和熱電偶測溫的技術與方法，開發了具有片上熱分析功能的基于MEMS諧振傳感器的新一代熱重分析儀——芯片式熱重分析儀。與傳統儀器相比，在檢測分辨率、溫度控制范圍、升降溫速率、測試時間、樣品消耗量等方面，有巨大甚至數量級的提升。此外，該儀器還可以在對材料進行熱重分析的同時，進行原位實時的拉曼、紅外等光譜聯用分析，從而獲取程序升溫過程中樣品形貌、成分、基團等的變化情況。除了熱重分析，該儀器還可進行程序升溫分析、氣敏/吸附性能表征等，可廣泛應用于各類材料的研究開發、工藝優化與質量監控等領域。

中國計量大學計量測試與儀器學院 丁炯副教授

報告題目：鋰離子電池熱安全熱管理中的熱分析與量熱技術

　　鋰離子電池安全性和性能衰減是行業的關注重點，研究鋰離子電池熱失控及熱管理參數測試方法是探索電池安全邊界與失效危害、開展熱管理優化的基礎。報告從熱分析及量熱技術出發，開展了針對鋰離子電池材料、單體熱穩定性的測試方法，鋰離子電池單體充放電產熱測試技術，鋰離子電池單體比熱容、導熱系數等熱物性測試方法等研究，研制并產業化了一系列面向電池熱安全及熱管理參數測試的儀器設備，為鋰離子電池行業的熱安全和熱管理發展提供的完整的測試技術支撐。此外，得益于我國鋰離子電池行業由跟跑、并跑、領跑的發展經歷，催生了很多前所未有的鋰電池熱安全、熱管理測試新需求，報告也將分享我國面向鋰離子電池熱安全熱管理中的熱分析與量熱技術發展經歷。

中國工程物理研究院化工材料研究所 陳捷正高級工程師

報告題目：補償測壓多通道等溫熱分解測試系統

　　熱分解測試技術是建立含能材料熱分解動力學模型，為能量計算傳遞參數，評估制備安全性和老化壽命的必要手段，也是含能材料從實驗室走向工程應用不可或缺的實驗內容。針對布氏壓力計在用于測試含能材料等溫熱分解過程中，單支試驗效率低、長時人工測試耗時耗力以及明火熔封布氏壓力計操作安全風險高等問題，課題組發展了多通道布氏壓力計測量方式，攻克了指針偏移圖像識別聯動氣體補償的智能化壓力測試、壓力計樣品池自動熔封等關鍵技術，配備了溫度保護與電話值守聯動模塊，建立了國內首臺基于補償測壓原理的智能化多通道等溫熱分解測試系統，實現了“加樣自動化、測試智能化”的技術構想，可對32個樣品在16個不同溫度下同時進行長時連續測試。

北京科技大學能源與環境工程學院 邱琳教授

報告題目：諧波法熱物性測量技術

　　2018年到2023年，我國數據中心能耗持續增長，2023年占全社會總能耗的比重為3.7%。數據中心傳熱設備所涉及材料種類多、尺寸跨度大、需要測量物理量多，對熱物性測試提出了挑戰。基于諧波法設計的多種構型傳感器，可以實現微米級以上線型、薄膜、塊體和流體粉末材料的熱導率、熱擴散系數和接觸熱阻測量。同時諧波法可實現高壓高溫的極端測量環境。結合3ω方法和掃描熱顯微鏡(SThM)，實現了樣品形貌和熱物理性質的同步納米尺度表征。測量得到單個二氧化硅納米顆粒的熱導率為0.95Wm^-1K^-1。同時對赤蘚糖醇和各種硅基導熱增強復合材料的局部熱導率和楊氏模量進行了表征，明晰了模量與熱導率間相關性。對Si₃N₄/SiO₂范德華點接觸界面熱阻進行了測量，結果與分子動力學模擬吻合較好。