Теплопровідність Теплопровідність — це показник здатності матеріалу передавати тепло. Матеріали з високою теплопровідністю можуть ефективно передавати тепло і легко поглинати його з навколишнього середовища. Поганий теплопровідник буде перешкоджати потоку тепла та повільно отримувати тепло від навколишнього середовища. Згідно з рекомендаціями SI (System International), теплопровідність матеріалу вимірюється у ватах на метр на кельвін (Вт/мК).
Нижче наведено 10 найкращих виміряних теплопровідних матеріалів та їх значення. Оскільки теплопровідність змінюється залежно від використовуваного обладнання та середовища, в якому проводяться вимірювання, ці значення теплопровідності є середніми.
Теплопровідні матеріали природного походження
1. Алмаз - 2000 - 2200 Вт/мК
Алмаз є матеріалом з найкращою теплопровідністю в природі, який у 5 разів перевищує електропровідність міді, металу, який найчастіше виготовляють у США. Атоми алмазу складаються з простого вуглецевого скелета, що робить його ідеальною молекулярною структурою для ефективної теплопередачі. Як правило, найвищі значення теплопровідності мають матеріали з найпростішим хімічним складом і молекулярною структурою.
Алмаз є важливим компонентом багатьох сучасних портативних електронних пристроїв. Їх роль в електроніці полягає у сприянні розсіюванню тепла та захисті чутливих компонентів комп’ютера. Висока теплопровідність діамантів також виявилася корисною для визначення автентичності дорогоцінних каменів у ювелірних виробах. Включення невеликої кількості алмазу в інструменти та технології може мати різкий вплив на теплопровідність.
2. Срібло - 429 Вт/мК
Срібло є відносно дешевим і багатим провідником тепла. Срібло є невід’ємною частиною багатьох електроприладів і є одним із найбільш універсальних металів завдяки своїй ковкості. Тридцять п’ять відсотків срібла, виробленого в США, використовується в електроінструментах та електроніці (Спільнота мінералів Геологічної служби США, 2013 р.). Побічний продукт срібла, срібна паста, користується все більшим попитом через його використання як екологічно чисту альтернативу енергії. Срібна паста використовується у виробництві фотоелементів, які є основним компонентом сонячних панелей.
3. Мідь - 398 Вт/мК
Мідь є найбільш часто використовуваним металом для виробництва електропровідних приладів у Сполучених Штатах. Мідь має високу температуру плавлення і середню швидкість корозії. Це також дуже ефективний метал для мінімізації втрат енергії під час теплопередачі. Металеві каструлі, труби для гарячої води та автомобільні радіатори — це прилади, які використовують електропровідні властивості міді.
4. Золото - 315 Вт/мК
Золото є рідкісним і дорогим металом, який використовується для спеціальних електропровідних застосувань. На відміну від срібла та міді, золото рідко тьмяніє та може протистояти сильній корозії.
5, нітрид алюмінію - 310 Вт/мК
Нітрид алюмінію часто використовується як заміна оксиду берилію. На відміну від оксиду берилію, нітрид алюмінію не становить небезпеки для здоров’я на виробництві, але все ще демонструє подібні хімічні та фізичні властивості до оксиду берилію. Нітрид алюмінію є одним з небагатьох матеріалів з високими показниками теплопровідності та електроізоляційними властивостями. Він має виняткову стійкість до термічного удару та діє як електричний ізолятор у механічних мікросхемах.
6. Карбід кремнію - 270 Вт/мК
Карбід кремнію - це напівпровідник, який складається із збалансованої суміші атомів кремнію та вуглецю. При виготовленні та сплавленні разом кремній і вуглець утворюють надзвичайно міцний і міцний матеріал. Ця суміш зазвичай використовується як компонент автомобільних гальм, турбін і сталевих сумішей.
7. Алюміній - 247 Вт/мК
Алюміній часто використовується як економічна альтернатива міді. Незважаючи на те, що алюміній є менш провідним, ніж мідь, він поширений і з ним легко працювати через низьку температуру плавлення. Алюміній є важливим компонентом світлодіодних ламп (Light Emitting Diodes). Мідно-алюмінієві суміші стають все більш популярними, оскільки вони можуть використовувати переваги як міді, так і алюмінію, і можуть бути виготовлені з меншою ціною.
8, Вольфрам - 173 Вт/мК
Вольфрам має високу температуру плавлення та низький тиск пари, що робить його ідеальним матеріалом для приладів, які піддаються впливу високої інтенсивності електрики. Хімічна інертність вольфраму дозволяє використовувати його як електрод в електронному мікроскопі без зміни струму. Він також часто використовується в компонентах для лампочок і електронно-променевих трубок.
9. Графіт 168 Вт/мК
Графіт є винахідливою, дешевою та легшою альтернативою іншим ізомерам вуглецю. Його часто використовують як добавку до полімерних сумішей для підвищення їх теплопровідності. Батареї є поширеним прикладом приладів, які використовують високу теплопровідність графіту.
10. Цинк 116 Вт/мК
Цинк є одним із небагатьох металів, який легко поєднується з іншими металами для утворення металевого сплаву (суміш двох або більше металів). Двадцять відсотків цинкових приладів у США виготовляються зі сплавів цинку. Для гальванізації використовується 40 відсотків виготовленого чистого цинку. Оцинкування - це процес нанесення цинкового покриття на сталь або залізо для захисту металу від атмосферних впливів та іржі.
Штучні матеріали для обробки поверхні
DLC Diamond Like Coating - нанопокриття, виготовлене методом вакуумного напилення, процес PVD. Має хорошу теплоізоляцію і теплопровідність
Покриття з оксиду алюмінію Al2O3 - нанопокриття, отримані за допомогою процесу CVD. Це більш поширена композитна функціональна плівка з хорошою ізоляцією та теплопровідністю. Контроль товщини плівки та склеювання матиме значні переваги перед термічним напиленням. Однак висока ціна навряд чи користується популярністю. Теплопровідність: 23-32 (Вт/м*к)
Гексагональне покриття нітриду бору HBN {{0}} (Вт/м*к), найкраще керамічне покриття для теплопровідності вище 500 градусів навколишнього середовища. Також найкращий керамічний ізоляційний матеріал при високих температурах (напруга пробою 3 кВ/мм). Традиційно хімічно інертний, низький коефіцієнт тертя 0,16 Стійкий до окислення, 900 градусів з киснем, 2000 градусів без кисню. Вакуумний процес нанесення композитного покриття TiB2 від NAXICO дозволяє наносити індивідуальні надтемпературні та надтверді нанопокриття.
Оксид берилію BeO - теплопровідність подібна до фіолетової міді. Порошок дуже токсичний. випаровування починається при 1000 градусах. Початок поступового виведення.
