열전도율이 가장 높은 10대 소재 - 열전도율이 가장 높은 10대 소재

열 전도성열 전도성은 열을 전달하는 재료의 능력을 측정하는 척도입니다. 열전도율이 높은 소재는 열을 효율적으로 전달하고 환경으로부터 열을 쉽게 흡수할 수 있습니다. 열전도율이 낮은 소재는 열 흐름을 방해하고 주변에서 열을 천천히 흡수합니다. 재료의 열전도율은 S.I(System International) 가이드라인에 따라 켈빈당 미터당 와트(W/m-K) 단위로 측정됩니다.

측정된 열전도도 상위 10가지 재료와 그 값은 아래에 요약되어 있습니다. 열전도도는 사용된 장비와 측정 환경에 따라 달라질 수 있으므로 이러한 전도도 값은 평균값입니다.

자연적으로 발생하는 열 전도성 소재 #

1. 다이아몬드 - 2000 - 2200 W/m-K #

다이아몬드는 미국에서 가장 많이 생산되는 금속인 구리보다 전기 전도도가 5배나 높은 자연 최고의 열 전도성 물질입니다. 다이아몬드 원자는 효율적인 열 전달을 위한 이상적인 분자 구조인 단순한 탄소 골격으로 구성되어 있습니다. 일반적으로 가장 단순한 화학 성분과 분자 구조를 가진 물질이 열전도율이 가장 높습니다.

다이아몬드는 많은 최신 휴대용 전자 기기의 중요한 부품입니다. 전자기기에서 다이아몬드의 역할은 열 방출을 촉진하고 민감한 컴퓨터 부품을 보호하는 것입니다. 다이아몬드의 높은 열전도율은 보석의 진위 여부를 판별하는 데도 유용합니다. 도구와 기술에 소량의 다이아몬드를 추가하면 열전도율에 극적인 영향을 미칠 수 있습니다.

2. 실버 - 429W/m-K #

은은 비교적 저렴하고 풍부한 열 전도성 금속입니다. 은은 많은 전기 제품의 구성 요소이며 연성 때문에 가장 다재다능한 금속 중 하나입니다. 미국산 은은 전동 공구와 전자제품에 35%가 사용됩니다(미국 지질조사 광물 커뮤니티 2013). 은의 부산물인 실버 페이스트는 환경 친화적인 에너지 대안으로 사용되면서 수요가 증가하고 있습니다. 실버 페이스트는 태양전지 패널의 주요 구성 요소인 광전지 생산에 사용됩니다.

구리 - 398W/m-K #

구리는 미국에서 전도성 가전제품 제조에 가장 일반적으로 사용되는 금속입니다. 구리는 녹는점이 높고 부식 속도가 적당합니다. 또한 열 전달 시 에너지 손실을 최소화하는 데 매우 효율적인 금속입니다. 금속 냄비와 프라이팬, 온수 파이프, 자동차 라디에이터는 모두 구리의 전도성 특성을 활용하는 가전제품입니다.

4. 금 - 315W/m-K #

금은 특정 전도성 애플리케이션에 사용되는 희귀하고 값비싼 금속입니다. 은이나 구리와 달리 금은 거의 변색되지 않으며 광범위한 부식 조건을 견딜 수 있습니다.

5. 질화 알루미늄 - 310W/m-K #

질화 알루미늄은 종종 산화 베릴륨의 대체물로 사용됩니다. 산화 베릴륨과 달리 질화 알루미늄은 제조 과정에서 건강에 해를 끼치지는 않지만 산화 베릴륨과 유사한 화학적 및 물리적 특성을 보입니다. 질화알루미늄은 열전도율과 전기 절연성이 높은 몇 안 되는 소재 중 하나입니다. 열충격에 대한 저항성이 뛰어나며 기계 칩에서 전기 절연체 역할을 합니다.

6. 실리콘 카바이드 - 270W/m-K #

실리콘 카바이드는 실리콘과 탄소 원자의 균형 잡힌 혼합물로 구성된 반도체입니다. 제조 및 융합 시 실리콘과 탄소가 결합하여 매우 단단하고 내구성이 뛰어난 물질을 형성합니다. 이 혼합물은 일반적으로 자동차 브레이크, 터빈 및 강철 혼합물의 구성 요소로 사용됩니다.

7. 알루미늄 - 247W/m-K #

알루미늄은 구리의 비용 효율적인 대안으로 자주 사용됩니다. 구리만큼 전기 전도성이 뛰어나지는 않지만 알루미늄은 녹는점이 낮기 때문에 풍부하고 작업하기 쉽습니다. 알루미늄은 L.E.D 램프(발광 다이오드)의 중요한 구성 요소입니다. 구리-알루미늄 혼합물은 구리와 알루미늄의 특성을 모두 활용할 수 있고 저렴한 비용으로 제조할 수 있기 때문에 점점 더 인기를 얻고 있습니다.

8. 텅스텐 - 173W/m-K #

텅스텐은 녹는점이 높고 증기압이 낮아 고강도 전기에 노출되는 전기 기기에 이상적인 소재입니다. 텅스텐의 화학적 불활성으로 인해 전류의 변화 없이 전자 현미경의 전극으로 사용할 수 있습니다. 또한 전구 및 음극선관의 구성 요소에도 자주 사용됩니다.

흑연 168 W/m-K #

흑연은 다른 탄소 이성질체에 비해 풍부하고 저렴하며 가벼운 대안입니다. 열전도율을 높이기 위해 폴리머 블렌드에 첨가제로 사용되는 경우가 많습니다. 배터리는 흑연의 높은 열전도율을 활용하는 대표적인 가전제품의 예입니다.

아연 116 W/m-K #

아연은 다른 금속과 쉽게 결합하여 금속 합금(두 가지 이상의 금속 혼합물)을 형성할 수 있는 몇 안 되는 금속 중 하나입니다. 미국 20%의 아연 가전제품은 아연 합금으로 만들어집니다. 아연 도금은 40%에서 제조된 순수 아연을 사용합니다. 아연 도금은 금속이 풍화 및 녹슬지 않도록 보호하기 위해 강철이나 철에 아연 코팅을 적용하는 공정입니다.

출처:

• https://thermtest.com/thermal-resources/top-10-resources/top-10-thermally-conductive-materials
• https://thermtest.com/thermal-resources/materials-database
• https://www.unitconverters.net/thermal-conductivity-converter.html 단위 변환

인공 표면 처리 재료 #

• DLC 다이아몬드 라이크 코팅 - 진공 코팅 기술을 사용하여 PVD 공정으로 제조한 나노 코팅. 우수한 절연성과 열 전도성 보유
• Al2O3 알루미늄 산화물 코팅 - CVD 공정으로 만든 나노 코팅. 단열 + 열전도율이 좋은 보다 일반적인 복합 기능성 필름입니다. 용사 방식에 비해 필름 두께 조절 및 접착이 용이하다는 장점이 있습니다. 그러나 높은 가격은 대중화하기 어렵습니다. 열전도율: 23-32(W/m*k)
• HBN 육각형 질화붕소 코팅 - 33(W/m*k), 주변 온도 500°C 이상의 열전도율을 위한 최고의 세라믹 코팅. 또한 고온(항복 전압 3kv/mm)에서 최고의 세라믹 절연성을 제공합니다. 일상적인 화학적 불활성, 0.16의 낮은 마찰 계수. 산화 저항성, 산소 사용 시 900°C, 산소 미사용 시 2000°C. 나스코의 TiB2 복합 진공 코팅 공정은 초고온 내성 및 초경질 나노 코팅으로 맞춤화할 수 있습니다.
• BeO 베릴륨 산화물 - 보라색 구리와 비슷한 열 전도성. 분말은 독성이 강하며 1000℃에서 휘발하기 시작합니다. 단계적으로 퇴출되기 시작함.