La conductivitat tèrmica és una mesura de la capacitat d’un material per realitzar calor. Els materials amb una conductivitat tèrmica alta transfereixen la calor de manera eficient i absorbeixen la calor ràpidament del medi ambient. Per contra, els conductors tèrmics pobres impedeixen el flux de calor i absorbeixen lentament la calor del medi ambient. Segons les directrius de S.I (System International), la unitat de conductivitat tèrmica dels materials és Watts per metre Kelvin (w/m•K). A continuació, es resumeixen els deu primers materials conductors tèrmicament i les seves mesures de conductivitat tèrmica. Atès que la conductivitat tèrmica varia amb els equips de prova de conductivitat tèrmica utilitzats i l’entorn de mesurament, aquests valors de conductivitat tèrmica són valors mitjans.
Els deu primers materials conductors tèrmics utilitzats habitualment
1. Diamant-2000 ~ 2200 W/m•K
El diamant és un dels materials més conductors tèrmicament, amb valors cinc vegades superiors al coure, el metall més produït als Estats Units. Els àtoms de diamants consisteixen en una simple columna vertebral de carboni, una estructura molecular ideal per a una transferència de calor eficient. En general, els materials amb la composició química més senzilla i l'estructura molecular solen tenir els valors de conductivitat tèrmica més alts. Els diamants són un component essencial de molts dispositius electrònics de mà moderns. En productes electrònics, pot afavorir la dissipació de la calor i protegir les parts sensibles dels ordinadors. L’elevada conductivitat tèrmica de Diamond també és molt útil per autenticar pedres precioses en joieria. Afegir només una petita quantitat de diamants a les vostres eines i tècniques pot tenir un impacte enorme en el rendiment tèrmic.
2. Silver-429 w/m•K
La plata és un conductor de calor relativament barat i abundant. La plata és un material per a molts estris i és maleable, convertint -lo en un dels metalls més versàtils. El 35% de la plata produïda als Estats Units s’utilitza en eines elèctriques i electrònica (EUA Geological Survey Minerals World 2013). Paste de plata, un producte de Silver, creix en demanda a causa del seu ús com a alternativa energètica respectuosa amb el medi ambient. La pasta de plata es pot utilitzar per produir cèl·lules fotovoltaiques, que són un component important de les plaques solars.
3. Coure-398 w/m•K
Als Estats Units, el coure és el metall més utilitzat per fer aparells de transferència de calor. El coure té un punt de fusió elevat i una taxa de corrosió moderada. I pot reduir eficaçment la pèrdua d’energia en el procés de transferència de calor. Les paelles metàl·liques, les canonades d’aigua calenta i els radiadors de cotxes són només uns quants electrodomèstics que aprofiten les propietats de calor del coure.
4. Or-315 w/m•K
L’or és un metall rar i preciós que s’utilitza en aplicacions específiques de transferència de calor. A diferència de la plata i el coure, l’or generalment no es molesta i és altament resistent a la corrosió.
5. Nitrur d’alumini-310 w/m•K
El nitrur d’alumini s’utilitza sovint com a substitut de l’òxid de berili. A diferència de l’òxid de berili, el nitrur d’alumini no suposa un perill per a la salut en la producció, però encara presenta propietats químiques i físiques similars a l’òxid de berili. El nitrur d’alumini és un dels pocs materials coneguts que són aïllants elèctricament i tenen una alta conductivitat tèrmica. Té una excel·lent resistència al xoc tèrmic i es pot utilitzar com a aïllant elèctric per a xips mecànics.
6. Carbur de silici-270 W/m•K
El carbur de silici és un semiconductor compost per àtoms de silici i àtoms de carboni en equilibri. Una fusió de silici i carboni, els dos es combinen per crear un material molt dur i durador. Aquesta barreja s’utilitza habitualment en frens d’automòbils, components de les turbines i també s’utilitza habitualment en la fabricació d’acer.
7. Alumini-247 W/m•K
L’alumini és menys costós i s’utilitza sovint com a substitut del coure. Tot i que no és tan conductiu tèrmicament com el coure, l’alumini és abundant i té un punt de fusió baix, cosa que fa que sigui fàcil de processar. L’alumini és un material clau en la producció de llums LED (díode emissor de llum). Els híbrids d’alumini de coure són cada cop més populars perquè aprofiten les propietats tant de coure com d’alumini i són més barats de produir.
8. Tungsten-173 w/m•K
Tungsten té un punt de fusió elevat i una baixa pressió de vapor, cosa que el converteix en un material ideal per contactar amb els electrodomèstics d’alt corrent. El tungstè és químicament estable i es pot utilitzar en els elèctrodes de microscopis electrònics sense canviar el flux de corrent. També s'utilitza habitualment en bombetes o com a components dels tubs de raigs càtodes.
Hora del post: juny - 14 - 2023