材料热性能领域的顶尖科学家最近强调，我们只有一个真正的热传输系数，即热导率。他们的理由是，只有热导率才能衡量某种材料传输热能的程度。这反过来又对如何正确处理热扩散率产生了影响，因为热扩散率同样也不会被称为热传输性能。事实上，该公理的一个有趣结果是，无论是热扩散率还是最近备受讨论的热流出率都不会被视为热传输性能。原因是，为了从热扩散率和热流出率的测量结果中计算出热导率，必须知道体积比热。
这种称为激光闪光的光学方法最早由 Parker 等人在1961年J. Appl. Phys. 32, 1679中描述。从那时起，大多数固体材料在大温度范围内的热扩散率测量都是通过这种方法进行的。然而，这种方法的明显缺点是，如果需要热导率的信息，必须对体积热容量进行单独测量。
但是，需要注意的是，可以通过瞬态平面源 (Hot Disk) 方法从单个瞬态记录中获得热导率和热扩散率，如 2008 年国际标准ISO 22007-2中所述。由于体积比热只是热导率和热扩散率之间的比率，因此 Hot Disk 方法自此成为测量较大体积均质固体体积热容量的最可靠实验方法。Taylor 等人在卡文迪什实验室的 2019 年技术报告中证明了这一点，他们在报告中测量了 25 K 至 300 K 温度范围内的热容量。
最近，关于确定热流率的实验方法的问题引起了激烈的争论。2022 年在马萨诸塞州洛厄尔举行的国际热导率会议组织了一个特别研讨会来讨论这个问题。有人提出，科学界应该彻底放弃对热流率的测量。然而，无论人们对此事持何种观点，都不应放弃获取有关热传输信息（包括热流率）的可能性，只要该量能以可靠的方式测量。自 2022 年以来，事情进展迅速，现在，我们有了一项关于热流率测量的国际标准–––ISO 22007-7–––采用 TPS（Hot Disk）装置。
这里简单说一下热扩散率的测量。在求解热传导方程时，假设一根无限长且隔热的棒，被两个配合表面之间的平面加热和传感探头分成两部分，一维热流的解将显示简单的时间依赖性。从温度记录与时间平方根的斜率可以得到一个常数，它是热导率和体积热容量乘积的平方根。在经典研究《固体热传导》（1959 年）中，这个常数被表示为“b”。作者：HS Carslaw 和 JC Jaeger。如果已知体积热容量，我们便可以通过热扩散率计算出棒材的热导率。
使用 TPS（Hot Disk）方法的另一种方法是将Hot Disk探针放置在基板的两个平面之间，探针直径略大于探针直径。然后进行实验，实验中止，以便探测深度保持在探针半径的一小部分以下。这样可以避免对棒状基板进行热绝缘。这里还可以提到，最近引入了与Hot Disk探针设计不同的探针，称为 MTPS（改进的瞬态平面）探针。S. Yeon 和 DG Cahill 在《Rev. Sci. Instrum. 95(3) 10.1063/ 5.0191859》中对所谓的 MTPS 探针方法（严格来说，不是 TPS 方法，也不符合 ISO 22007-2 或 7）在确定热流率方面的局限性进行了批判性研究。
与使用 TPS 方法测量热扩散率相关的一种独特设施是，可以获得与探针平面相关的平面方向的热扩散率和热导率。在所有其他探针测量中（使用各向同性、各向异性或平板配置），热扩散率是在平面内方向确定的。
Silas Gustafsson 博士，
TPS 技术发明者、
Hot Disk公司 联合创始人兼高级顾问。