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导热率最高的前10名材料-Top 10 Thermally Conductive Materials

热导率Thermally Conductive是衡量材料传递热量的能力。 具有高导热性的材料可以有效地传递热量并容易从环境中吸收热量。 不良的热导体会阻碍热流并从周围缓慢获取热量。 根据 S.I(国际系统)指南,材料的热导率以瓦特每米每开尔文 (W/m•K) 为单位进行测量。

测量的前 10 种导热材料及其值概述如下。 由于热导率的变化取决于所使用的设备和获得测量值的环境,这些电导率值是平均值。

自然界导热材料 #

1、钻石 – 2000 – 2200 W/m•K #

金刚石是自然界最好的导热材料,其电导率测量值比铜高 5 倍,铜是美国制造最多的金属。金刚石原子由简单的碳骨架组成,是有效传热的理想分子结构。通常,具有最简单化学成分和分子结构的材料具有最高的热导率值。

金刚石是许多现代手持电子设备的重要组成部分。它们在电子产品中的作用是促进散热和保护敏感的计算机部件。在确定珠宝中宝石的真伪时,钻石的高导热性也被证明是有用的。在工具和技术中加入少量金刚石会对导热性能产生巨大影响。

2、银 – 429 W/m•K #

银是一种相对便宜且丰富的热导体。银是众多电器的组成部分,并且由于其延展性而成为用途最广泛的金属之一。美国制造的 35% 的银用于电动工具和电子产品(美国地质调查矿产社区 2013)。银的副产品银浆由于用于环保能源替代品而需求增加。银浆用于生产光伏电池,而光伏电池是太阳能电池板的主要组成部分。

3、铜 – 398 W/m•K #

铜是美国制造导电器具最常用的金属。铜具有高熔点和中等腐蚀速率。它也是一种非常有效的金属,可以最大限度地减少热传递过程中的能量损失。金属锅、热水管和汽车散热器都是利用铜的导电特性的电器。

4、金 – 315 W/m•K #

金是一种稀有且昂贵的金属,用于特定的导电应用。与银和铜不同,金很少变色,可以承受大量腐蚀的条件。

5、氮化铝 – 310 W/m•K #

氮化铝经常用作氧化铍的替代品。与氧化铍不同,氮化铝不会对制造造成健康危害,但仍显示出与氧化铍相似的化学和物理特性。氮化铝是为数不多的具有高导热性和电绝缘性的材料之一。它具有非凡的抗热震性,并在机械芯片中充当电绝缘体。

6、碳化硅 – 270 W/m•K #

碳化硅是一种半导体,由硅和碳原子的平衡混合物组成。当制造并融合在一起时,硅和碳结合形成一种极其坚硬和耐用的材料。这种混合物通常用作汽车制动器、涡轮机和钢混合物的成分。

7、铝 – 247 W/m•K #

铝通常用作铜的具有成本效益的替代品。虽然导电性不如铜,但铝含量丰富且易于操作,因为它的熔点低。铝是 L.E.D 灯(发光二极管)的重要组成部分。铜铝混合物越来越受欢迎,因为它们可以利用铜和铝的特性,并且可以以较低的成本制造。

8、钨 – 173 W/m•K #

钨具有高熔点和低蒸气压,使其成为暴露于高强度电力的电器的理想材料。钨的化学惰性使其能够在不改变电流的情况下用于作为电子显微镜一部分的电极。它也经常用于灯泡和阴极射线管的组件。

9、石墨 168 W/m•K #

与其他碳同素异形体相比,石墨是一种资源丰富、成本低且重量轻的替代品。它经常用作聚合物混合物的添加剂,以增强其导热性能。电池是利用石墨的高导热性的电器的一个常见例子。

10、锌 116 W/m•K #

锌是少数可以轻松与其他金属结合形成金属合金(两种或多种金属的混合物)的金属之一。美国 20% 的锌器具是由锌合金制成的。镀锌使用 40% 的制造纯锌。镀锌是在钢或铁上涂上锌涂层的过程,旨在保护金属免受风化和生锈。

 

资料来源:

  • 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   单位换算

 


 

人工表面处理材料 #

  • DLC 类金刚石涂层——利用真空镀膜技术,PVD工艺制造的纳米涂层。拥有良好的绝缘性和热传导性
  • Al2O3氧化铝涂层——CVD工艺制造的纳米涂层。是比较常见的绝缘+热传导好的复合功能膜。相比热喷涂,膜厚控制和结合力会有明显优势。但价格高很难普及。导热系数:23-32(W/m*k)
  • HBN六方氮化硼涂层——33(W/m*k),500℃环境以上,导热性最好的陶瓷涂层。同时也是高温下最好的陶瓷绝缘材料(击穿电压3kv/mm)。常规化学惰性,0.16的低摩擦系数。耐氧化,有氧900℃,无氧2000℃。纳狮可的TiB2复合真空镀膜工艺,可定制超耐温和超硬纳米涂层。
  • BeO氧化铍——与紫铜类似的导热性。粉末有剧毒。1000℃开始挥发。开始被淘汰。

 

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