熱伝導性は、材料の熱伝達能力の尺度です。熱伝導率の高い材料は効率よく熱を伝え、環境からの熱を吸収しやすくなります。悪い熱伝導体は熱の流れを妨げ、周囲の領域からゆっくりと熱を奪います。 SI (International Systems) ガイドラインによれば、材料の熱伝導率はワット/メートル/ケルビン (W/m・K) で測定されます。
キーワード
熱伝導率が最も高い材料
記事の内容
天然熱伝導材料。最初に測定された 10 種類の熱伝導材料とその値を以下にまとめます。熱伝導率は使用する機器や測定時の環境によって変動するため、これらの伝導率の値は平均値です。
1. ダイヤモンド — 2000 — 2200 W/m・K
ダイヤモンドは自然界で最も優れた熱伝導性材料であり、その伝導率は米国で最も多く製造されている金属である銅の 5 倍と測定されています。ダイヤモンド原子は単純な炭素骨格で構成されており、効率的な熱伝達にとって理想的な分子構造です。一般に、最も単純な化学組成と分子構造を持つ材料は、最も高い熱伝導率値を持ちます。ダイヤモンドは、多くの現代のハンドヘルド電子機器の重要なコンポーネントです。エレクトロニクスにおけるその役割は、熱の放散を促進し、繊細なコンピューター コンポーネントを保護することです。ダイヤモンドの高い熱伝導率は、ジュエリーの宝石の信頼性を判断する際にも役立つことが証明されています。工具や技術に少量のダイヤモンドを添加すると、熱伝導率に劇的な効果をもたらす可能性があります。
2. シルバー — 429 W/m·K
銀は比較的安価で豊富な熱伝導体です。銀は多くの電化製品の部品であり、その展延性により最も広く使用されている金属の 2013 つです。米国で製造される銀の XNUMX パーセントは電動工具や電子機器に使用されています (US Geological Survey Mineral Communities XNUMX)。銀の副産物である銀パルプは、環境に優しい代替エネルギーとして使用されるため、需要が増加しています。銀ペーストは、ソーラーパネルの主成分である太陽電池の製造に使用されます。
3. 銅 – 398 W/m·K
銅は、米国で導電性器具の製造に最も一般的に使用される金属です。銅は融点が高く、腐食速度は中程度です。また、熱伝達時のエネルギー損失を最小限に抑える非常に効率的な金属でもあります。金属ポット、温水パイプ、車のラジエーターはすべて、銅の導電特性を利用した電化製品です。
4. ゴールド — 315 W/m·K
金は、特定の導電性用途に使用される希少で高価な金属です。銀や銅とは異なり、金は変色することがほとんどなく、多くの腐食条件に耐えることができます。
5. 窒化アルミニウム — 310 W/m・K
窒化アルミニウムは、酸化ベリリウムの代替品としてよく使用されます。酸化ベリリウムとは異なり、窒化アルミニウムは製造上の健康被害を引き起こしませんが、酸化ベリリウムと同様の化学的および物理的特性を示します。窒化アルミニウムは、高い熱伝導性と電気絶縁性を備えた数少ない材料の 1 つです。優れた耐熱衝撃性を備えており、機械チップの電気絶縁体として機能します。
6. 炭化ケイ素 — 270 W/m・K
炭化ケイ素は、ケイ素原子と炭素原子のバランスの取れた混合物からなる半導体です。シリコンとカーボンを製造して融合すると、非常に硬く耐久性のある素材が形成されます。この混合物は、自動車のブレーキ、タービン、鋼混合物の成分として一般的に使用されます。
7. アルミニウム — 247 W/m・K
アルミニウムは銅のコスト効率の高い代替品として一般に使用されます。アルミニウムは銅ほど導電性はありませんが、融点が低いため豊富に存在し、取り扱いが容易です。アルミニウムは現在、すべての電子部品を冷却するための主要な材料です。プロファイルヒートシンク、ダイカストプロセスヒートシンクなどがあります。
8. タングステン — 173 W/m・K
タングステンは融点が高く、蒸気圧が低いため、高レベルの電力にさらされる電気機器にとって理想的な材料です。タングステンは化学的に不活性であるため、電流を変えることなく電子顕微鏡の一部として電極として使用できます。電球やブラウン管の部品にもよく使用されます。
9. グラファイト 168 W/m・K
グラファイトは、資源が豊富で、低コストで軽量な他の炭素同素体の代替品です。ポリマー混合物の熱伝導率を高めるための添加剤としてよく使用されます。電池は、高い熱伝導率を実現するグラファイトを使用する電気製品の一般的な例です。
10. 亜鉛 116 W/m・K
亜鉛は、他の金属と簡単に結合して合金（40 つ以上の金属の混合物）を形成できる数少ない金属の XNUMX つです。米国のすべての亜鉛製家電製品の XNUMX% は亜鉛合金で作られています。亜鉛メッキでは、XNUMX％の純度の亜鉛を使用して製造されます。亜鉛メッキは、鋼や鉄に亜鉛コーティングを施すプロセスで、金属を風化や錆から保護するために設計されています。