穩態法是指在待測試樣內建立不隨時間變化的溫度場，使其達到熱量一維傳導的狀態，測量溫度梯度和試樣單位面積上的熱流量，就可以確定材料的導熱系數，其測試的原理公式如下

式中：λ為導熱系數，W·m-1·K-1；Q為熱流密度，W·m-2；ΔT為待測試樣溫度梯度兩端的溫差，K；L為待測試樣溫度梯度兩端的距離，m；B為儀器常數，與所用測試裝置及試樣類型有關。

穩態法立足于傅里葉定律，具有計算簡單、直觀易行的特點，是導熱系數測試的常用方法。但由于穩態法中構建穩定溫度梯度較為困難，所以穩態法的測試周期一般比較長。常用的穩態測試法有防護熱板法、熱流計法、水流量平板法、圓管法等。

防護熱板法(Guarded Hot Plate Method，GHP)的測試機理如圖1所示。兩塊相同的待測試樣交替地夾在冷、熱板之間，熱量由中心計量面板與內防護面板垂直通過試樣傳遞到冷卻面板上，而外防護面板的溫度為冷、熱板的平均溫度，以降低試樣的邊緣熱交換，進而保證試樣上能形成一維垂直熱流。此外，若將其中的一塊試樣換作輔助加熱模塊，就可構建單試樣結構的測試裝置。

圖1 防護熱板法測試導熱系數原理示意圖（雙試樣結構）

當試樣中形成穩定溫度梯度后，測量各模塊的溫度和熱功率，就可以計算得到試樣的導熱系數，其計算公式如下

式中：λ為試樣導熱系數，W·m-1·K-1；Q為計量面板的加熱功率，W；L為待測試樣的厚度，m；A為量熱面積，m2；Th為試樣熱面溫度，K；Tc為試樣冷面溫度，K。

防護熱板法是絕熱材料導熱系數測試的經典方法，表1給出了目前國內外典型防護熱板法導熱系數測試裝置的基本參數。

表1 國內外典型防護熱板法導熱系數測試裝置基本參數

由表1可知，國內裝置的測試溫度主要停留在常中溫區域，且準確度相對較差，而國外裝置測試溫域更寬，準確度更好。

從總體上來說，防護熱板法一般適用于導熱系數在3W·m-1·K-1以下材料的測試，是低導熱材料測試的經典方法，而不適于導熱系數較大的情況，這是因為當材料導熱系數較大時，通過材料的熱流大，構建穩定的溫度梯度較為困難。另外，防護熱板法裝置可以用于低溫測試，但高溫測試溫度一般不超過800℃，這是因為防護熱板法高溫區測試的準確度較差。

有文獻顯示，不同防護熱板法測試裝置在-20~80℃的測試結果差異約為2％~3％，而高溫區差異可以達到10％以上。因此，防護熱板法適于絕熱材料導熱系數的測試，測試溫度較低，測試周期較長。防護熱板法對于絕熱材料的測試準確度和重復性最好，一般以其為仲裁方法，并可用該方法來開發絕熱材料導熱系數參比板。

防護熱板法在高溫區測試時，存在測試數據分散性大、重復性差的情況。而許多保溫絕熱材料的的工作溫度往往比較高，高溫導熱系數是其重要的熱物理性能。因此，需要分析高溫測試條件對防護熱板法的影響，并用以提高其測試準確度。為消除防護熱板法高溫狀態帶來的影響，就需要使用導熱系數參比板來統一測試結果，實現高溫條件下導熱系數的量值溯源。表2給出了目前國內外幾種導熱系數參比板的基本參數。

表2 國內外典型導熱系數參比板的基本參數

由表2可知，目前可用的導熱系數參比板的使用溫度均在200℃以下，無法滿足防護熱板法的高溫測試要求，高溫狀態對導熱系數測試準確度的影響依然存在，需要研究耐高溫的導熱系數參比板來提高其在高溫條件下的測試準確度。

熱流計法(Heat Flow Method，HFM)是在試樣與冷板之間插入熱流傳感器，來測量通過試樣的熱流。另外，熱流計法是一種相對的測試方法，通過測試試樣與標準樣品熱阻比值而確定導熱系數。標準樣品的熱阻依據ISO 8302：1991Themal Insulation—Determination of Steady-State Thermal Resistance and Related Properties—Guarded Hot Plate Apparatus進行標定。表3給出了典型的幾種熱流計法導熱系數測試裝置的基本參數。

表3 國內外典型熱流計法導熱系數測試裝置基本參數

由表3可知，與國外建立的測試裝置相比，國內裝置在測試范圍、溫度、準確度及周期上均存在較大差距。另外，與防護熱板法相比，熱流計法的導熱系數測試范圍更大，在測試溫度上，熱流計法的測試溫域更窄，在測試準確性上也不及防護熱板法的，但其測試周期較防護熱板法的短，測試效率較高，因而也是材料導熱系數測試的常用方法。

水流量平板法(Water Flow Plate Method，WFP)是通過測量流過中心量熱器水流吸收的熱量來進行導熱系數的計算，其基本原理如圖2所示。

圖2 水流量平板法測試導熱系數原理示意圖

在支承塊保證試樣平行后，加熱模塊提供的熱量通過均熱板均勻地加到試樣的上表面，熱量通過試樣向下一維傳導，經過墊塊和玻璃纖維布后被量熱器中的水流帶走。測量試樣冷、熱兩面的溫度以及水流帶走的熱量，就可計算試樣的導熱系數。穩態情況下，水流量帶走的熱量與試樣導熱系數、試樣溫差、量熱面積成正比，與試樣厚度成反比，其導熱系數的計算公式如下

λ ＝ QL/（AΔT） （3）

式中：λ為試樣導熱系數，W·m-1·K-1；Q為單位時間內水流吸收的熱量，W；L為試樣厚度，m；A為量熱面積，m2；ΔT為冷、熱面溫差，K。

水流量平板法的測試范圍與防護熱板法的基本一致，適于對導熱系數為0.03~2W·m-1·K-1的耐火材料進行測試；在測試溫度范圍上，較防護熱板法的要高，為200~1300℃；其測試準確度整體上不如防護熱板法的。此外，水流量平板法還可以通過固定環來測試不定形耐火材料散料的導熱系數。