Độ dẫn nhiệt Độ dẫn nhiệt là thước đo khả năng truyền nhiệt của vật liệu. Vật liệu có độ dẫn nhiệt cao có thể truyền nhiệt hiệu quả và dễ dàng hấp thụ nhiệt từ môi trường. Một chất dẫn nhiệt kém sẽ cản trở dòng nhiệt và từ từ thu nhiệt từ môi trường xung quanh. Theo hướng dẫn của SI (System International), độ dẫn nhiệt của vật liệu được đo bằng watt trên mét trên kelvin (W/mK).
10 vật liệu dẫn nhiệt hàng đầu được đo và giá trị của chúng được tóm tắt bên dưới. Vì độ dẫn nhiệt thay đổi tùy thuộc vào thiết bị được sử dụng và môi trường thực hiện phép đo, các giá trị độ dẫn này là giá trị trung bình.
Vật liệu dẫn nhiệt tự nhiên
1. Kim cương - 2000 - 2200 W/mK
Kim cương là vật liệu dẫn nhiệt tốt nhất trong tự nhiên, với phép đo độ dẫn điện cao gấp 5 lần so với đồng, kim loại được sản xuất nhiều nhất ở Hoa Kỳ. Các nguyên tử kim cương bao gồm một khung carbon đơn giản, khiến nó trở thành cấu trúc phân tử lý tưởng để truyền nhiệt hiệu quả. Thông thường, các vật liệu có thành phần hóa học và cấu trúc phân tử đơn giản nhất có giá trị dẫn nhiệt cao nhất.
Kim cương là một thành phần quan trọng của nhiều thiết bị điện tử cầm tay hiện đại. Vai trò của chúng trong thiết bị điện tử là tăng cường tản nhiệt và bảo vệ các thành phần nhạy cảm của máy tính. Độ dẫn nhiệt cao của kim cương cũng tỏ ra hữu ích khi xác định tính xác thực của đá quý trong đồ trang sức. Việc đưa một lượng nhỏ kim cương vào các công cụ và công nghệ có thể có tác động đáng kể đến tính dẫn nhiệt.
2. Bạc - 429 W/mK
Bạc là một chất dẫn nhiệt tương đối rẻ và dồi dào. Bạc là một phần không thể thiếu của nhiều thiết bị điện và là một trong những kim loại linh hoạt nhất do tính dễ uốn của nó. Ba mươi lăm phần trăm bạc được sản xuất tại Hoa Kỳ được sử dụng trong các dụng cụ điện và thiết bị điện tử (Cộng đồng Khoáng sản Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ 2013). Một sản phẩm phụ của bạc, bột nhão bạc, đang có nhu cầu ngày càng tăng do được sử dụng như một nguồn năng lượng thay thế thân thiện với môi trường. Bột nhão bạc được sử dụng trong sản xuất tế bào quang điện, là thành phần chính của các tấm pin mặt trời.
3. Đồng - 398 W/mK
Đồng là kim loại được sử dụng phổ biến nhất để sản xuất các thiết bị dẫn điện ở Hoa Kỳ. Đồng có nhiệt độ nóng chảy cao và tốc độ ăn mòn trung bình. Nó cũng là một kim loại rất hiệu quả trong việc giảm thiểu tổn thất năng lượng trong quá trình truyền nhiệt. Chảo kim loại, ống nước nóng và bộ tản nhiệt xe hơi đều là những thiết bị sử dụng đặc tính dẫn điện của đồng.
4. Vàng - 315 W/mK
Vàng là kim loại hiếm và đắt tiền được sử dụng cho các ứng dụng dẫn điện cụ thể. Không giống như bạc và đồng, vàng hiếm khi bị xỉn màu và có thể chịu được các điều kiện ăn mòn nghiêm trọng.
5, Nhôm Nitrua - 310 W/mK
Nhôm nitride thường được sử dụng để thay thế cho berili oxit. Không giống như ôxít berili, nhôm nitrit không gây nguy hiểm cho sức khỏe khi sản xuất, nhưng vẫn cho thấy các tính chất vật lý và hóa học tương tự như ôxít berili. Nhôm nitride là một trong số ít vật liệu có đặc tính dẫn nhiệt và cách điện cao. Nó có khả năng chống sốc nhiệt đặc biệt và hoạt động như một chất cách điện trong các chip cơ học.
6. Cacbua silic - 270 W/mK
Cacbua silic là một chất bán dẫn bao gồm một hỗn hợp cân bằng giữa các nguyên tử silic và cacbon. Khi được sản xuất và hợp nhất với nhau, silicon và carbon kết hợp với nhau để tạo thành một vật liệu cực kỳ cứng và bền. Hỗn hợp này thường được sử dụng như một thành phần của phanh ô tô, tua-bin và hỗn hợp thép.
7. Nhôm - 247 W/mK
Nhôm thường được sử dụng như một giải pháp thay thế hiệu quả về chi phí cho đồng. Mặc dù kém dẫn điện hơn đồng, nhưng nhôm rất dồi dào và dễ gia công vì nhiệt độ nóng chảy thấp. Nhôm là thành phần quan trọng của đèn LED (Light Emitting Diodes). Hỗn hợp đồng-nhôm ngày càng trở nên phổ biến vì chúng có thể tận dụng các đặc tính của cả đồng và nhôm và có thể được sản xuất với chi phí thấp hơn.
8, Vonfram - 173 W/mK
Vonfram có nhiệt độ nóng chảy cao và áp suất hơi thấp, khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các thiết bị tiếp xúc với dòng điện cường độ cao. Tính trơ về mặt hóa học của vonfram cho phép nó được sử dụng làm điện cực như một phần của kính hiển vi điện tử mà không làm thay đổi dòng điện. Nó cũng thường được sử dụng trong các thành phần của bóng đèn và ống tia âm cực.
9. Than chì 168 W/mK
Than chì là một chất thay thế tiết kiệm, chi phí thấp và trọng lượng nhẹ hơn so với các đồng phân cacbon khác. Nó thường được sử dụng làm chất phụ gia cho hỗn hợp polyme để tăng cường độ dẫn nhiệt của chúng. Pin là một ví dụ phổ biến của các thiết bị sử dụng tính dẫn nhiệt cao của than chì.
10. Kẽm 116 W/mK
Kẽm là một trong số ít kim loại có thể dễ dàng kết hợp với các kim loại khác để tạo thành hợp kim kim loại (hỗn hợp của hai hoặc nhiều kim loại). Hai mươi phần trăm thiết bị kẽm ở Hoa Kỳ được làm từ hợp kim kẽm. Mạ kẽm sử dụng 40 phần trăm kẽm nguyên chất được sản xuất. Mạ kẽm là quá trình phủ một lớp kẽm lên thép hoặc sắt để bảo vệ kim loại khỏi thời tiết và rỉ sét.
Vật liệu xử lý bề mặt nhân tạo
DLC Diamond Like Coating - lớp phủ nano được sản xuất bằng kỹ thuật phủ chân không, quy trình PVD. Có khả năng cách nhiệt và dẫn nhiệt tốt
Lớp phủ oxit nhôm Al2O3 - lớp phủ nano được sản xuất bởi quy trình CVD. Đây là màng chức năng tổng hợp phổ biến hơn với khả năng cách nhiệt tốt cộng với tính dẫn nhiệt. Kiểm soát và liên kết độ dày màng sẽ có những lợi thế đáng kể so với phun nhiệt. Tuy nhiên, mức giá cao hầu như không phổ biến. Độ dẫn nhiệt: 23-32 (W/m*k)
Lớp phủ nitrua boron lục giác HBN {{0}} (W/m*k), lớp phủ gốm tốt nhất để dẫn nhiệt trên 500 độ xung quanh. Cũng là vật liệu gốm cách điện tốt nhất ở nhiệt độ cao (điện áp đánh thủng 3kv/mm). Thông thường trơ về mặt hóa học, hệ số ma sát thấp 0,16 Chống oxy hóa, 900 độ với oxy, 2000 độ không có oxy. Quy trình phủ chân không hỗn hợp TiB2 của NAXICO cho phép tùy chỉnh các lớp phủ nano siêu cứng và chịu nhiệt độ cao.
BeO berili oxit - tính dẫn nhiệt tương tự như đồng tím. Bột có độc tính cao. sự bay hơi bắt đầu ở 1000 độ. Bắt đầu được loại bỏ dần.
