Conductivitat tèrmica La conductivitat tèrmica és una mesura de la capacitat d'un material per transferir calor. Els materials amb alta conductivitat tèrmica poden transferir la calor de manera eficient i absorbir-la fàcilment de l'entorn. Un mal conductor tèrmic impedirà el flux de calor i adquirirà lentament calor del seu entorn. D'acord amb les directrius SI (System International), la conductivitat tèrmica d'un material es mesura en watts per metre per kelvin (W/mK).
A continuació es resumeixen els 10 principals materials conductors tèrmics mesurats i els seus valors. Com que la conductivitat tèrmica varia en funció de l'equip utilitzat i de l'entorn en què s'obtenen les mesures, aquests valors de conductivitat són valors mitjans.
Materials conductors tèrmics naturals
1. Diamant - 2000 - 2200 W/mK
El diamant és el millor material de conductivitat tèrmica de la natura, amb una mesura de conductivitat 5 vegades superior a la del coure, el metall més fabricat als EUA. Els àtoms de diamant consisteixen en un simple esquelet de carboni, el que el converteix en l'estructura molecular ideal per a una transferència de calor eficient. Normalment, els materials amb la composició química i l'estructura molecular més simples tenen els valors de conductivitat tèrmica més alts.
El diamant és un component important de molts dispositius electrònics de mà moderns. El seu paper en l'electrònica és promoure la dissipació de calor i protegir els components sensibles de l'ordinador. L'alta conductivitat tèrmica dels diamants també s'ha demostrat útil a l'hora de determinar l'autenticitat de les pedres precioses en joieria. La inclusió de petites quantitats de diamant a les eines i la tecnologia pot tenir un impacte espectacular en la conductivitat tèrmica.
2. Plata - 429 W/mK
La plata és un conductor de calor relativament barat i abundant. La plata és una part integral de molts aparells elèctrics i és un dels metalls més versàtils per la seva mal·leabilitat. El trenta-cinc per cent de la plata fabricada als EUA s'utilitza en eines elèctriques i electrònica (US Geological Survey Mineral Community 2013). Un subproducte de la plata, la pasta de plata, té una demanda creixent a causa del seu ús com a alternativa energètica respectuosa amb el medi ambient. La pasta de plata s'utilitza en la producció de cèl·lules fotovoltaiques, que són un component important dels panells solars.
3. Coure - 398 W/mK
El coure és el metall més utilitzat per a la fabricació d'aparells conductors als Estats Units. El coure té un punt de fusió elevat i una taxa de corrosió mitjana. També és un metall molt eficient per minimitzar la pèrdua d'energia durant la transferència de calor. Les paelles metàl·liques, les canonades d'aigua calenta i els radiadors dels cotxes són tots aparells que utilitzen les propietats conductores del coure.
4. Or - 315 W/mK
L'or és un metall rar i car utilitzat per a aplicacions conductores específiques. A diferència de la plata i el coure, l'or rarament s'embruta i pot suportar condicions molt corrosives.
5, nitrur d'alumini - 310 W/mK
El nitrur d'alumini s'utilitza sovint com a substitut de l'òxid de beril·li. A diferència de l'òxid de beril·li, el nitrur d'alumini no representa un perill per a la salut per a la fabricació, però encara mostra propietats químiques i físiques similars a l'òxid de beril·li. El nitrur d'alumini és un dels pocs materials amb alta conductivitat tèrmica i propietats d'aïllament elèctric. Té una resistència excepcional al xoc tèrmic i actua com a aïllant elèctric en xips mecànics.
6. Carbur de silici - 270 W/mK
El carbur de silici és un semiconductor que consisteix en una barreja equilibrada d'àtoms de silici i carboni. Quan es fabriquen i es fusionen, el silici i el carboni es combinen per formar un material extremadament dur i durador. Aquesta mescla s'utilitza habitualment com a component de frens d'automòbil, turbines i mescles d'acer.
7. Alumini - 247 W/mK
L'alumini s'utilitza sovint com una alternativa rendible al coure. Tot i que menys conductor que el coure, l'alumini és abundant i fàcil de treballar a causa del seu baix punt de fusió. L'alumini és un component important de les làmpades LED (Light Emitting Diodes). Les mescles de coure-alumini són cada cop més populars perquè poden aprofitar les propietats tant del coure com de l'alumini i es poden fabricar a un cost més baix.
8, tungstè - 173 W/mK
El tungstè té un alt punt de fusió i una baixa pressió de vapor, el que el converteix en un material ideal per a aparells exposats a electricitat d'alta intensitat. La inercia química del tungstè permet que s'utilitzi com a elèctrode com a part d'un microscopi electrònic sense alterar el corrent. També s'utilitza amb freqüència en components de bombetes i tubs de raigs catòdics.
9. Grafit 168 W/mK
El grafit és una alternativa enginyosa, de baix cost i més lleugera a altres isòmers de carboni. Sovint s'utilitza com a additiu a les barreges de polímers per millorar la seva conductivitat tèrmica. Les bateries són un exemple comú d'aparells que utilitzen l'alta conductivitat tèrmica del grafit.
10. Zinc 116 W/mK
El zinc és un dels pocs metalls que es poden combinar fàcilment amb altres metalls per formar un aliatge metàl·lic (una mescla de dos o més metalls). El vint per cent dels aparells de zinc als EUA estan fets d'aliatges de zinc. La galvanització utilitza el 40 per cent de zinc pur fabricat. La galvanització és el procés d'aplicar un recobriment de zinc a l'acer o al ferro per protegir el metall de la intempèrie i l'oxidació.
Materials de tractament de superfícies artificials
DLC Diamond Like Coating: un nano recobriment fabricat mitjançant la tècnica de recobriment al buit, procés PVD. Té un bon aïllament i conductivitat tèrmica
Recobriments d'òxid d'alumini Al2O3: nano-recobriments produïts pel procés CVD. És la pel·lícula funcional composta més comuna amb un bon aïllament més conductivitat tèrmica. El control i l'enllaç del gruix de la pel·lícula tindran avantatges significatius respecte a l'esprai tèrmic. No obstant això, el preu elevat no és gaire popular. Conductivitat tèrmica: 23-32 (W/m*k)
Recobriment hexagonal de nitrur de bor HBN {{0}} (W/m*k), el millor recobriment ceràmic per a una conductivitat tèrmica per sobre de 500 graus ambient. També el millor material aïllant ceràmic a altes temperatures (tensió de ruptura 3kv/mm). Convencionalment químicament inert, baix coeficient de fricció de 0,16 Resistent a l'oxidació, 900 graus amb oxigen, 2000 graus sense oxigen. El procés de recobriment al buit compost TiB2 de NAXICO permet nano recobriments personalitzats súper resistents a la temperatura i súper durs.
Òxid de beril·li BeO: conductivitat tèrmica similar al coure morat. La pols és altament tòxica. la volatilització comença a 1000 graus. Es comença a eliminar gradualment.
