7 dây dẫn nhiệt chính

các dẫn nhiệt Những cái chính là kim loại và kim cương, vật liệu tổng hợp ma trận kim loại, vật liệu tổng hợp ma trận carbon, vật liệu tổng hợp ma trận carbon, than chì và gốm..

Độ dẫn nhiệt là một tính chất vật liệu mô tả khả năng dẫn nhiệt và có thể được định nghĩa là: "Lượng nhiệt truyền qua độ dày đơn vị của vật liệu - theo hướng bình thường đến bề mặt đơn vị - do một gradient nhiệt độ đơn vị trong điều kiện trạng thái ổn định "(Engineering ToolBox, SF).

Nói cách khác, dẫn nhiệt là sự truyền năng lượng nhiệt giữa các hạt vật chất chạm vào. Dẫn nhiệt xảy ra khi các hạt vật chất nóng hơn va chạm với các hạt vật chất lạnh hơn và chuyển một phần năng lượng nhiệt của chúng sang các hạt lạnh hơn.

Lái xe thường nhanh hơn trong các chất rắn và chất lỏng nhất định so với trong khí. Các vật liệu là chất dẫn nhiệt tốt được gọi là chất dẫn nhiệt.

Kim loại đặc biệt là chất dẫn nhiệt tốt vì chúng có các electron di chuyển tự do và có thể truyền năng lượng nhiệt nhanh chóng và dễ dàng (Tổ chức CK-12, S.F.).

Nhìn chung, các chất dẫn điện tốt (kim loại như đồng, nhôm, vàng và bạc) cũng là chất dẫn nhiệt tốt, trong khi chất cách điện (gỗ, nhựa và cao su) là chất dẫn nhiệt kém.

Động năng (trung bình) của một phân tử trong cơ thể ấm cao hơn trong cơ thể lạnh nhất. Nếu hai phân tử va chạm, một sự chuyển giao năng lượng từ phân tử nóng sang lạnh xảy ra.

Hiệu ứng tích lũy của tất cả các va chạm dẫn đến một luồng nhiệt từ cơ thể ấm đến cơ thể lạnh nhất (SantoPietro, S.F.).

Vật liệu dẫn nhiệt cao

Vật liệu dẫn nhiệt cao là cần thiết để dẫn nhiệt để làm nóng hoặc làm mát. Một trong những nhu cầu quan trọng nhất là ngành công nghiệp điện tử.

Do sự thu nhỏ và tăng sức mạnh của vi điện tử, tản nhiệt là chìa khóa cho độ tin cậy, hiệu suất và thu nhỏ của vi điện tử.

Độ dẫn nhiệt phụ thuộc vào nhiều tính chất của vật liệu, đặc biệt là cấu trúc và nhiệt độ của nó.

Hệ số giãn nở nhiệt đặc biệt quan trọng vì nó cho thấy khả năng giãn nở của vật liệu bằng nhiệt.

Kim loại và kim cương

Đồng là kim loại được sử dụng phổ biến nhất khi cần vật liệu dẫn nhiệt cao.

Tuy nhiên, đồng giả định hệ số giãn nở nhiệt (CTE) cao. Hợp kim Invar (64% Fe ± 36% Ni) đặc biệt thấp về CET giữa các kim loại, nhưng rất kém về độ dẫn nhiệt.

Kim cương hấp dẫn hơn, vì nó có độ dẫn nhiệt rất cao và CET thấp, nhưng nó đắt tiền (Độ dẫn nhiệt, S.F.).

Nhôm không dẫn điện như đồng, nhưng nó có mật độ thấp, hấp dẫn đối với các ứng dụng và thiết bị điện tử (ví dụ: máy tính xách tay) yêu cầu trọng lượng thấp.

Kim loại là chất dẫn nhiệt và điện. Kim cương và vật liệu gốm thích hợp có thể được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi tính dẫn nhiệt và cách điện, nhưng phi kim loại.

Hợp chất ma trận kim loại

Một cách để giảm CTE của kim loại là tạo thành hỗn hợp ma trận kim loại bằng cách sử dụng chất độn CTE thấp.

Với mục đích này, các hạt gốm như AlN và silicon carbide (SiC) được sử dụng, do sự kết hợp giữa độ dẫn nhiệt cao và CTE thấp.

Do chất độn thường có CTE thấp hơn và độ dẫn nhiệt thấp hơn so với ma trận kim loại, nên phần điện tích trong hỗn hợp càng cao, CTE càng thấp và độ dẫn nhiệt càng thấp..

Hợp chất ma trận carbon

Carbon là một ma trận hấp dẫn cho các hợp chất dẫn nhiệt do tính dẫn nhiệt của nó (mặc dù không cao bằng các kim loại) và CTE thấp (thấp hơn so với các kim loại).

Ngoài ra, carbon có khả năng chống ăn mòn (chống ăn mòn hơn kim loại) và trọng lượng thấp của nó.

Một ưu điểm khác của ma trận carbon là khả năng tương thích với các sợi carbon, trái ngược với khả năng phản ứng chung giữa ma trận kim loại và điện tích của nó.

Do đó, sợi carbon là chất độn chiếm ưu thế cho vật liệu tổng hợp ma trận carbon.

Carbon và than chì

Một vật liệu carbon hoàn toàn được sản xuất bởi sự hợp nhất của các nguyên tử cacbon định hướng mà không có chất kết dính và quá trình cacbon hóa tiếp theo và graphit hóa tùy chọn, có độ dẫn nhiệt nằm trong khoảng từ 390 đến 750 W / mK trong Sợi của vật liệu.

Một vật liệu khác là than chì pyrolytic (gọi là TPG) được bọc trong vỏ cấu trúc. Than chì (rất có kết cấu với trục c của các hạt tốt nhất là vuông góc với mặt phẳng của than chì), có tính dẫn nhiệt trong mặt phẳng 1700 W / m K (gấp bốn lần so với đồng), nhưng yếu về mặt cơ học do xu hướng cắt trong mặt phẳng than chì.

Hợp chất ma trận gốm

Ma trận thủy tinh borosilicate hấp dẫn do hằng số điện môi thấp (4.1) so với AlN (8,9), của alumina (9,4), của SiC (42), của BeO (6.8), của nitrat boron khối (7.1), kim cương (5.6) và cho thủy tinh ± gốm (5.0).

Giá trị thấp của hằng số điện môi là mong muốn cho các ứng dụng đóng gói điện tử. Mặt khác, thủy tinh có độ dẫn nhiệt thấp.

Ma trận SiC hấp dẫn vì CTE cao so với ma trận carbon, mặc dù nó không dẫn nhiệt như carbon.

CTE của các hợp chất carbon + carbon quá thấp, dẫn đến giảm tuổi thọ mỏi trong các ứng dụng chip-on-board (COB) với chip silica.

Hỗn hợp carbon ma trận SiC bao gồm một hợp chất carbon-carbon chuyển đổi ma trận carbon thành SiC (Chung, 2001).

Tài liệu tham khảo

1. Chung, D. (2001). Vật liệu dẫn nhiệt. Ứng dụng kỹ thuật nhiệt 21 , 1593 ± 1605.
2. Nền tảng CK-12. (S.F.). Chất dẫn nhiệt và chất cách điện. Lấy từ ck12.org: ck12.org.
3. SantoPietro, D. (S.F.). Độ dẫn nhiệt là gì? Lấy từ khanacademy: khanacademy.org.
4. Hộp công cụ kỹ thuật. (S.F.). Độ dẫn nhiệt của vật liệu và khí thông thường. Lấy từ Engineeringtoolbox: Engineeringtoolbox.com.