Топлопроводимост Термопроводимостта е мярка за способността на материала да пренася топлина. Материалите с висока топлопроводимост могат ефективно да пренасят топлината и лесно да я абсорбират от околната среда. Лошият топлопроводник ще възпрепятства потока на топлина и бавно ще получава топлина от заобикалящата го среда. Съгласно насоките на SI (System International), топлопроводимостта на даден материал се измерва във ватове на метър на келвин (W/mK).
Най-добрите 10 измерени топлопроводими материала и техните стойности са обобщени по-долу. Тъй като топлопроводимостта варира в зависимост от използваното оборудване и средата, в която се извършват измерванията, тези стойности на проводимост са средни стойности.
Естествено срещащи се топлопроводими материали
1. Диамант - 2000 - 2200 W/mK
Диамантът е материал с най-добра топлопроводимост в природата, с измерена проводимост 5 пъти по-висока от тази на медта, най-често произвежданият метал в САЩ. Диамантените атоми се състоят от прост въглероден скелет, което го прави идеалната молекулярна структура за ефективен пренос на топлина. Обикновено материалите с най-прост химичен състав и молекулна структура имат най-високи стойности на топлопроводимост.
Диамантът е важен компонент на много съвременни ръчни електронни устройства. Тяхната роля в електрониката е да насърчават разсейването на топлината и да защитават чувствителните компютърни компоненти. Високата топлопроводимост на диамантите също се оказа полезна при определяне на автентичността на скъпоценните камъни в бижутата. Включването на малки количества диамант в инструменти и технологии може да има драматично въздействие върху топлопроводимостта.
2. Сребро - 429 W/mK
Среброто е сравнително евтин и изобилен проводник на топлина. Среброто е неразделна част от много електрически уреди и е един от най-универсалните метали поради своята ковкост. Тридесет и пет процента от среброто, произведено в САЩ, се използва в електрически инструменти и електроника (US Geological Survey Mineral Community 2013). Страничен продукт от сребро, сребърна паста, е във все по-голямо търсене поради използването му като екологична енергийна алтернатива. Сребърната паста се използва при производството на фотоволтаични клетки, които са основен компонент на слънчевите панели.
3. Мед - 398 W/mK
Медта е най-често използваният метал за производството на проводими уреди в Съединените щати. Медта има висока точка на топене и средна скорост на корозия. Освен това е много ефективен метал за минимизиране на загубата на енергия по време на пренос на топлина. Металните тигани, тръбите за гореща вода и автомобилните радиатори са всички уреди, които използват проводимите свойства на медта.
4. Злато - 315 W/mK
Златото е рядък и скъп метал, използван за специфични проводими приложения. За разлика от среброто и медта, златото рядко потъмнява и може да издържи на силно корозионни условия.
5, Алуминиев нитрид - 310 W/mK
Алуминиевият нитрид често се използва като заместител на берилиевия оксид. За разлика от берилиевия оксид, алуминиевият нитрид не представлява опасност за здравето при производството, но все пак показва подобни химични и физични свойства на берилиевия оксид. Алуминиевият нитрид е един от малкото материали с висока топлопроводимост и електроизолационни свойства. Има изключителна устойчивост на термичен удар и действа като електрически изолатор в механичните чипове.
6. Силициев карбид - 270 W/mK
Силициевият карбид е полупроводник, който се състои от балансирана смес от силициеви и въглеродни атоми. Когато са произведени и слети заедно, силицият и въглеродът се комбинират, за да образуват изключително твърд и издръжлив материал. Тази смес обикновено се използва като компонент на автомобилни спирачки, турбини и стоманени смеси.
7. Алуминий - 247 W/mK
Алуминият често се използва като рентабилна алтернатива на медта. Въпреки че е по-малко проводим от медта, алуминият е изобилен и лесен за работа поради ниската си точка на топене. Алуминият е важен компонент на LED лампите (светлоизлъчващи диоди). Медно-алуминиеви смеси стават все по-популярни, защото могат да се възползват от свойствата както на медта, така и на алуминия и могат да бъдат произведени на по-ниска цена.
8, Волфрам - 173 W/mK
Волфрамът има висока точка на топене и ниско налягане на парите, което го прави идеален материал за уреди, изложени на електричество с висок интензитет. Химическата инертност на волфрама позволява да се използва като електрод като част от електронен микроскоп, без да се променя токът. Също така често се използва в компоненти за електрически крушки и електроннолъчеви тръби.
9. Графит 168 W/mK
Графитът е изобретателна, евтина и по-лека алтернатива на другите въглеродни изомери. Често се използва като добавка към полимерни смеси за подобряване на тяхната топлопроводимост. Батериите са често срещан пример за уреди, които използват високата топлопроводимост на графита.
10. Цинк 116 W/mK
Цинкът е един от малкото метали, които могат лесно да се комбинират с други метали, за да образуват метална сплав (смес от два или повече метала). Двадесет процента от цинковите уреди в САЩ са направени от цинкови сплави. Поцинковането използва 40 процента от произведения чист цинк. Поцинковането е процес на нанасяне на цинково покритие върху стомана или желязо, за да се предпази металът от атмосферни влияния и ръжда.
Материали за изкуствена повърхностна обработка
DLC Diamond Like Coating - нано покритие, произведено чрез техниката на вакуумно покритие, PVD процес. Има добра изолация и топлопроводимост
Al2O3 покрития от алуминиев оксид - нанопокрития, произведени чрез CVD процес. Това е по-често срещаният композитен функционален филм с добра изолация плюс топлопроводимост. Контролът на дебелината на филма и залепването ще имат значителни предимства пред термичния спрей. Високата цена обаче едва ли е популярна. Топлопроводимост: 23-32 (W/m*k)
HBN шестоъгълно покритие от борен нитрид {{0}} (W/m*k), най-доброто керамично покритие за топлопроводимост над 500 градуса на околната среда. Също така най-добрият керамичен изолационен материал при високи температури (напрежение на пробив 3kv/mm). Конвенционално химически инертен, нисък коефициент на триене от 0,16 Устойчив на окисление, 900 градуса с кислород, 2000 градуса без кислород. Процесът на NAXICO за композитно вакуумно покритие TiB2 позволява персонализирани супер устойчиви на температура и супер твърди нано покрития.
BeO берилиев оксид - подобна топлопроводимост на лилавата мед. Прахът е силно токсичен. изпаряването започва при 1000 градуса. Започва постепенно да се премахва.
