Топ-10 материалов с самой высокой теплопроводностью - Топ-10 теплопроводных материалов

ТеплопроводностьТермопроводность - это показатель способности материала передавать тепло. Материалы с высокой теплопроводностью эффективно передают тепло и легко поглощают его из окружающей среды. Плохие теплопроводники препятствуют тепловому потоку и медленно забирают тепло из окружающей среды. Теплопроводность материала измеряется в ваттах на метр на Кельвин (Вт/м-К) в соответствии с рекомендациями S.I (Systems International).

Ниже приведены 10 лучших материалов с измеренной теплопроводностью и их значения. Поскольку теплопроводность зависит от используемого оборудования и условий, в которых проводились измерения, эти значения теплопроводности являются усредненными.

Теплопроводящие материалы природного происхождения #

1. алмазы - 2000 - 2200 Вт/м-К #

Алмаз - лучший в природе теплопроводник, а его электропроводность в пять раз выше, чем у меди, самого производимого металла в США. Атомы алмаза состоят из простого углеродного скелета - идеальной молекулярной структуры для эффективной теплопередачи. Как правило, материалы с самым простым химическим составом и молекулярной структурой имеют самые высокие показатели теплопроводности.

Алмазы являются важной частью многих современных портативных электронных устройств. Их роль в электронике - способствовать отводу тепла и защищать чувствительные компьютерные компоненты. Высокая теплопроводность алмазов также оказалась полезной при определении подлинности камней в ювелирных изделиях. Добавление небольшого количества алмаза в инструменты и технологии может существенно повлиять на теплопроводность.

2. серебро - 429 Вт/м-К #

Серебро - относительно дешевый и богатый проводник тепла. Серебро входит в состав многих электроприборов и является одним из самых универсальных металлов благодаря своей пластичности. Серебро 35% американского производства используется в электроинструментах и электронике (U.S. Geological Survey Minerals Community 2013). Побочный продукт серебра - серебряная паста - пользуется повышенным спросом благодаря использованию в экологически чистых энергетических альтернативах. Серебряная паста используется в производстве фотоэлектрических элементов, которые являются основным компонентом солнечных панелей.

3. медь - 398 Вт/м-К #

Медь - самый распространенный металл для производства токопроводящих приборов в США. Медь имеет высокую температуру плавления и умеренную скорость коррозии. Кроме того, это очень эффективный металл для минимизации потерь энергии при передаче тепла. Металлические кастрюли и сковородки, трубы с горячей водой и автомобильные радиаторы - все это приборы, использующие проводящие свойства меди.

4. золото - 315 Вт/м-К #

Золото - редкий и дорогой металл, используемый для особых проводящих целей. В отличие от серебра и меди, золото редко потускнеет и может выдержать условия сильной коррозии.

5. нитрид алюминия - 310 Вт/м-К #

Нитрид алюминия часто используется в качестве замены оксида бериллия. В отличие от оксида бериллия, нитрид алюминия не представляет опасности для здоровья при производстве, но при этом обладает схожими с оксидом бериллия химическими и физическими свойствами. Нитрид алюминия - один из немногих материалов с высокой теплопроводностью и электроизоляцией. Он обладает исключительной устойчивостью к тепловому удару и выступает в качестве электроизолятора в механических микросхемах.

6. карбид кремния - 270 Вт/м-К #

Карбид кремния - это полупроводник, состоящий из сбалансированной смеси атомов кремния и углерода. При изготовлении и сплавлении кремний и углерод образуют чрезвычайно твердый и прочный материал. Эта смесь обычно используется в качестве компонента автомобильных тормозов, турбин и стальных смесей.

7. алюминий - 247 Вт/м-К #

Алюминий часто используется в качестве экономичной альтернативы меди. Хотя алюминий не так электропроводен, как медь, его много, и с ним легко работать из-за низкой температуры плавления. Алюминий является важным компонентом ламп L.E.D (светоизлучающих диодов). Медно-алюминиевые смеси становятся все более популярными, потому что они могут использовать свойства как меди, так и алюминия и могут быть изготовлены по более низкой цене.

8. вольфрам - 173 Вт/м-К #

Вольфрам имеет высокую температуру плавления и низкое давление паров, что делает его идеальным материалом для электроприборов, подверженных воздействию электричества высокой интенсивности. Химическая инертность вольфрама позволяет использовать его в качестве электрода в электронном микроскопе без изменения тока. Он также часто используется в компонентах ламп накаливания и катодно-лучевых трубок.

9. графит 168 Вт/м-К #

Графит - распространенная, недорогая и легкая альтернатива другим изомерам углерода. Он часто используется в качестве добавки в полимерные смеси для повышения их теплопроводности. Батареи - распространенный пример устройств, в которых используется высокая теплопроводность графита.

10. цинк 116 Вт/м-К #

Цинк - один из немногих металлов, которые легко соединяются с другими металлами, образуя металлические сплавы (смеси двух или более металлов). Цинковые приборы из US 20% изготавливаются из цинкового сплава. Для гальванизации используется чистый цинк марки 40%. Гальванизация - это процесс нанесения цинкового покрытия на сталь или железо, предназначенного для защиты металла от атмосферных воздействий и ржавчины.

Источник:

• 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 Преобразование единиц измерения

Материалы для искусственной обработки поверхности #

• Алмазоподобное покрытие DLC - нанопокрытие, изготовленное методом PVD с использованием вакуумной технологии нанесения. Обладает хорошей изоляцией и теплопроводностью
• Покрытие из оксида алюминия Al2O3 - нанопокрытие, полученное методом CVD. Это более распространенная композитная функциональная пленка с хорошей изоляцией + теплопроводностью. По сравнению с термическим напылением, контроль толщины пленки и склеивание имеют очевидные преимущества. Но высокая цена затрудняет популяризацию. Теплопроводность: 23-32 (Вт/м*к)
• Покрытие из гексагонального нитрида бора HBN - 33 (Вт/м*к), лучшее керамическое покрытие для теплопроводности при температуре выше 500°C. Также лучшая керамическая изоляция при высоких температурах (напряжение пробоя 3 кВ/мм). Высокая химическая инертность, низкий коэффициент трения 0,16. Устойчивость к окислению, 900°C с кислородом, 2000°C без кислорода. Процесс нанесения композитных вакуумных покрытий TiB2 компании Nasco может быть индивидуализирован с помощью сверхстойких к температуре и сверхтвердых нанопокрытий.
• BeO Оксид бериллия - теплопроводность аналогична пурпурной меди. Порошок очень токсичен. Начинает улетучиваться при 1000C. Начинает выводиться из употребления.