グラファイトの熱伝導率とは何ですか?またそれが異なるのはなぜですか?

人々が見上げると、グラファイトの熱伝導率、彼らはさまざまなことをやろうとしているかもしれません。参考として信頼できる数値を取得したり、グラファイトを銅などの金属と比較したり、グラファイトが一方向では強力なヒートスプレッダのように機能し、別の方向では熱障壁のように機能する理由を理解したりすることができます。このさまざまな疑問がまさにグラファイトの興味深い点です。-また、熱伝導率を単一の「固定値」として扱うと誤解が生じやすくなります。

でSHJカーボン's--日々の重要なディスカッションの最も有用な出発点は、次のようなものだけではありません「何W/m・K？」だけでなく、「熱はどの方向に、どのような温度、雰囲気下で移動する必要があるでしょうか?」グラファイトの熱性能は、グラファイトの熱性能と密接に関係しています。微細構造と異方性-等方性挙動と異方性挙動に関する以前のメモで説明したのと同じ基礎となる構造ロジック-により、同じ材料ファミリーでもグレードや使用条件に応じて大きく異なる結果が示される可能性があります。

この記事では、それについて説明します黒鉛の熱伝導率どのような値が期待されるのか、なぜ方向が重要なのか、温度と構造が熱伝達にどのように影響するのか、そしてこれが実際のアプリケーションにとって何を意味するのかなど、素早い学習と実際的な選択の両方に役立つ方法で説明します。

グラファイトは強度を発揮します異方性層状結晶構造により熱伝導率が向上します。熱伝達は主に結晶格子内の格子振動、つまりフォノンを通じて発生します。

ab{0}}平面と c- 軸

グラファイトの熱伝導率は次のものと異なるものとで大きく異なります。-平面内（ab）そして-面外-（c-軸）方向：

熱伝導率は次の要素に大きく依存します。結晶の品質。高結晶性の熱分解グラファイト-は、-理想に近いフォノン輸送を示しますが、市販のグラファイトは粒界と欠陥フォノンを散乱させ、熱伝導率を低下させます。

主要な公式 (デバイ モデル):

K=b⋅Cp⋅v⋅L

どこ：

• K= 熱伝導率
• b=定数
• Cp=単位体積あたりの比熱
• v=フォノン速度
• L=はフォノンの自由行程を意味します

温度が上昇すると、原子の振動が増加し、平均自由行程 LLL が減少するため、熱伝導率がわずかに低下します。

比熱と熱膨張

グラファイトには、適度な比熱そして低い熱膨張係数高温用途に適しています。-

この高い面内熱伝導率と低膨張の組み合わせにより、高温で動作するデバイスの熱応力が軽減されます。{0}

耐熱衝撃性

グラファイトの耐熱衝撃性アブ平面に沿った熱膨張が低いため、優れています。-多くの金属やセラミックよりも急速な加熱と冷却のサイクルに耐えられるため、次の用途に最適です。航空宇宙部品, 炉内張り,そして高出力電子機器-.

実際には、熱伝導率データは、意思決定に役立つ場合にのみ真に役立ちます。-どのグラファイト グレードを選択するか、その方向をどのように設定するか、どのようなトレードオフが予想されるか-。学習のために簡単な比較を行う場合でも、実際のコンポーネントの材料を評価する場合でも、最も重要なステップは、数値を設計目標に結び付けることです。熱拡散と熱遮断、熱サイクルに対する安定性、長期にわたって維持できるパフォーマンス.

オプションを検討している場合、次に進む簡単な方法は、1 行に 3 つの項目をリストすることです。あなたのアプリケーション, あなたの体温の範囲、 そして熱が部品内をどのように移動する必要があるか。そのような短い要約でも、通常、どのパラメータが最も重要で、どのパラメータが「あると便利」であるかが明確になります。

2 番目の目をご希望の場合は、これらの基本事項を遠慮なく共有してください。-最も関連性の高いグラファイトの特性と一般的な選択の落とし穴を喜んでご案内します。, そのため、より少ない反復でより速く選択肢を絞り込むことができます。