独立微米薄膜，例如石墨烯均热膜、聚酰亚胺薄膜等，被广泛应用到新能源、芯片散热等领域，掌握其各向异性热输运性质至关重要。随着薄膜厚度减少到了微米量级，表面形貌、导电性等都存在巨大差异，表征这些材料的热输运性质成为了重大挑战。目前业内基本都采用商用化的激光闪光分析仪（LFA）进行薄膜热输运性质表征。但是当薄膜厚度降低到微米级，无论是面内（薄膜表面方向）还是面外（薄膜厚度方向）热输运性质，LFA测量数据的可靠性都被广泛质疑。

针对各向异性微米薄膜热测量的巨大应用需求，我院王建立教授课题组经过近3年的努力，开发了一种基于激光周期加热的测试系统，用于测量微米薄膜的各向异性热扩散率(图1)和热导率。论文连续发表在工程技术类TOP期刊《国际传热传质》( Int  J Heat Mass Transf, JCR分区 1区)。有别于LFA和锁相红外技术，该测试方法将相位的空间分布分为线性和非线性区域，分别采用一维和三维热传导模型测量得到微米薄膜的面内和面外热扩散率。目前测试结果表明，该系统测试范围涵盖热扩散率：1×10⁻⁸ m²/s到1×10⁻³ m²/s，厚度：微米到毫米，温度：80K到500K。目前，通过与浙江大学、宁波材料所等国内诸多单位合作，该系统已经成功测量了包括石墨烯均热膜、聚酰亚胺薄膜、木制纤维薄膜等多种各向异性薄膜，对薄膜材料研发具有重要意义。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.125536; https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.124870

图1. 微米薄膜热扩散率测量系统以及部分各向同性、各向异性薄膜测量结果

    我院王建立教授课题组长期致力于自主研发微纳米结构热电性质的测试方法和实验系统，主要研究方向为测试系统开发和检测，机器学习和优化设计。研究工作长期得到国家自然科学基金的资助（52376159，51876041，51476033，51106029）。