Теплопроводность материала: Теплопроводность материалов. Как считают? Сравнительная таблица

Содержание

Теплопроводность материалов. Как считают? Сравнительная таблица

Дмитрий Крылов

Эксперт в загородной недвижимости и строительстве. 29 лет прожил в частных домах и живу сейчас

Теплопроводность строительных материалов стала популярной темой в последние годы. Это связано с тем, что люди стали чаще задумываться о том, как сэкономить на отоплении дома зимой, либо сделать их более экологичными (если они отапливаются на угле, мазуте или другом неэкологичном топливе).

Полагаем, многие из вас уже слышали, что одни материалы хорошо проводят тепло, а другие — не очень. Соответственно из одних дома получаются сразу теплыми, а из других — их обязательно нужно утеплять. Но как же все это считают? По каким критериям и формулам? Об этом мы расскажем вам в данной статье.

Коэффициент теплопроводности Лямбда. Что это такое?

Коэффициент λ (лямбда) — это, пожалуй, наиболее важный параметр всех теплоизоляционных материалов. Его значение указывает на то, сколько тепла материал может пропускать через себя. То есть его показатель теплопроводности.

Чем ниже значение коэффициента λ (лямбда), тем меньше проводимость материала и, следовательно, он лучше изолирован от тепловых потерь. Это означает, что при одинаковых условиях больше тепла будет проходить через вещество с большей теплопроводностью.

Как же высчитывается этот коэффициент? Согласно второму закону термодинамики, тепло всегда уходит в область более низкой температуры. Для тела в форме теплопроводного кубоида в стационарных условиях количество передаваемого тепла зависит от вещества, пропорционально поперечному сечению тела, разности температур и времени теплопередачи.

Таким образом формула расчет будет выглядеть так:

Q = λ (S ΔTt / d)

отсюда лямбда:

λ = (Q / t) · (d / S ΔT)

где:

  • λ (лямбда) — коэффициент теплопроводности;
  • ΔQ — количество тепла, протекающего через тело;
  • t — время;
  • L — длина тела;
  • S — площадь поперечного сечения корпуса;
  • ΔT — разность температур в направлении теплопроводности;
  • d — толщина перегородки.

За единицу измерения теплопроводности принимается система СИ — [Вт / (м · К)]. Она выражает количество теплового потока через единицу поверхности материала заданной толщины, если разница температур между двумя его сторонами составляет 1 Кельвин. Измеряют все эти показатели в специальных строительных лабораториях.

От чего зависит теплопроводность?

Итак, как мы уже убедились, коэффициент теплопроводности λ (лямбда) характеризует интенсивность теплопередачи через конкретный материал.

Так, например, наиболее теплопроводными являются металлы, а самыми слабыми — газы. Еще все проводники электричества, такие как медь, алюминий, золото или серебро, также хорошо пропускают через себя тепло, в то время как электрические изоляторы (дерево, пластик, резина) наоборот задерживают его.

Что может повлиять на этот показатель, кроме самого материала? Например, температура. Теплопроводность изоляционных материалов увеличивается с повышением температуры, а у металлов — напротив, уменьшается. Еще может повлиять наличие примесей. Сплавы разнородных металлов обычно имеют более низкую теплопроводность, чем их легирующие элементы.

В целом, теплопроводность веществ зависит, в основном, от их структуры, пористости, и прежде всего от их плотности. Поэтому, если производитель заявляет о низком значении лямбда при низкой плотности материала, — эта информация, как правило, не имеет ничего общего с действительностью и просто рекламный ход.

Значения теплопроводности для различных материалов

Сравнить, насколько тот или иной материал может пропускать тепло, вы можете воспользовавшись данной таблицей:

Материал

Теплопроводность [Вт / (м · К)]

Полиуретановая пена

0,025 — 0,045

Воздух

0,03

Минеральная вата

0,031 — 0,045

Пенополистирол

0,032 — 0,045

Войлок, маты и плиты из минеральной ваты

0,042 — 0,045

Дерево

0,16 — 0,3 (сосна и ель), 0,22 — 0,4 (дуб)

Кирпич

0,15 – 1,31

Портландцемент

0,29

Вода

0,6

Обычный бетон

1 — 1,7

Железобетон

1,7

Стекло

0,8

Армированное стекло

1,15

Полиэфирная смола

0,19

Гипсовая штукатурка

0,4 — 0,57

Мрамор

2,07 – 2,94

Нержавеющая сталь

17

Чугун

50

Применение коэффициента теплопроводности в строительстве

В строительстве действует одно простое правило — коэффициенты теплопроводности изоляционных материалов должны быть как можно ниже. Все потому, что чем меньше значение λ (лямбда), тем меньше можно сделать толщину изоляционного слоя, чтобы обеспечить конкретное значение коэффициента теплопередачи через стены или перегородки.

В настоящее время производители теплоизоляционных материалов (пенополистирол, графитовые плиты или минеральная вата) стремятся минимизировать толщину изделия за счет уменьшения коэффициента λ (лямбда), например, для полистирола он составляет 0,032-0,045 по сравнению с 0,15-1,31 у кирпича.

Что касается строительных материалов, то при их производстве коэффициент теплопроводности не имеет столь большого значения, однако в последние годы наблюдается тенденция к производству строительных материалов с низким показателем λ (например, керамических блоков, структурных изоляционных панелей, блоков из ячеистого бетона). Такие материалы позволяют построить однослойную стену (без утеплителя) или с минимально возможной толщиной утеплительного слоя.

Важно: коэффициент теплопроводности лямбда зависит от плотности материала, поэтому при покупке, к примеру, пенополистирола, обратите внимание на вес продукта. Если вес слишком мал, значит плиты не имеют заявленной теплоизоляции. Добавим, что производитель обязан указывать заявленное значение коэффициента теплопроводности на каждой упаковке.

Какой же строительный материал самый теплый?

В настоящее время это пенополиуретан (ППУ) и его производные, а также минеральная (базальтовая, каменная) вата. Они уже зарекомендовали себя как эффективные теплоизоляторы и сегодня широко применяются в утеплении домов.

Для наглядности о том, насколько эффективны эти материалы, покажем вам следующую иллюстрацию. На ней отображено какой толщины материала достаточно, чтобы удерживать тепло в стене дома:

А как же воздух и газообразные вещества? — спросите вы. Ведь у них коэффициент Лямбда еще меньше? Это верно, Но если мы имеем дело с газами и жидкостями, помимо теплопроводности, здесь надо также учитывать и перемещение тепла внутри них — то есть конвекции (непрерывного движения воздуха, когда более теплый воздух поднимается вверх, а более холодный — опускается).

Подобное явление имеет место в пористых материалах, поэтому они имеют более высокие значения теплопроводности, чем сплошные материалы. Все дело в том, что небольшие частички газа (воздух, углекислый газ) скрываются в пустотах таких материалов. Хотя такое может случится и с другими материалами — в случае если воздушные поры в них будут слишком большими, в них может также начать происходить конвекция.

Разница между теплопроводностью и теплопередачей

Помимо коэффициента теплопроводности Лямбда существует также коэффициент теплопередачи U . Они звучат похоже, но обозначают совершенно разные вещи.

Так, если коэффициент теплопроводности является характеристикой определенного материала, то коэффициент теплопередачи U определяет степень теплоизоляции стены или перегородки. Проще говоря — коэффициент теплопроводности является исходным и напрямую влияет на значение коэффициента теплоотдачи U.

Если вам интересно получить больше информации на эту тему, а также узнать: какими материалами лучше всего утеплить ваш дом, в чем отличия между разными типами утеплителей, мы советуем прочитать эту статью.


Была ли эта статья для вас полезной? Пожалуйста, поделитесь ею в соцсетях:

Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.

Что такое теплопроводность и коэффициент теплопроводности. |

Теплопроводность.

Так что же такое теплопроводность? С точки зрения физики теплопроводность – это молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися телами или частицами одного тела с различной температурой, при котором происходит обмен энергией движения структурных частиц (молекул, атомов, свободных электронов).

Можно сказать проще, теплопроводность – это  способность материала проводить тепло. Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Передача тепла происходит за счет передачи энергии при столкновении молекул вещества. Происходит это до тех пор, пока температура внутри тела не станет одинаковой. Такой процесс может происходить в твердых, жидких и газообразных веществах.

На практике, например в строительстве при теплоизоляции зданий, рассматривается другой аспект теплопроводности, связанный с передачей тепловой энергии. В качестве примера возьмем «абстрактный дом». В «абстрактном доме» стоит нагреватель, который поддерживает внутри дома постоянную температуру, скажем, 25 °С. На улице температура тоже постоянная, например, 0 °С. Вполне понятно, что если выключить обогреватель, то через некоторое время в доме тоже будет 0 °С. Все тепло (тепловая энергия) через стены уйдет на улицу.

Чтобы поддерживать температуру в доме 25 °С, нагреватель должен  постоянно работать. Нагреватель постоянно создает тепло, которое постоянно уходит через стены на улицу.

 

Коэффициент теплопроводности.

Количество тепла, которое проходит через стены (а по научному — интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности) зависит от разности температур (в доме и на улице), от площади стен и теплопроводности материала, из которого сделаны эти стены.

Для количественной оценки теплопроводности существует коэффициент теплопроводности материалов. Этот коэффициент отражает свойство вещества проводить тепловую энергию. Чем больше значение коэффициента теплопроводности материала, тем лучше он проводит тепло. Если мы собираемся утеплять дом, то надо выбирать материалы с небольшим значением этого коэффициента. Чем он меньше, тем лучше. Сейчас  в качестве материалов для утепления зданий  наибольшее распространение получили утеплители из минеральной ваты, и различных пенопластов. Набирает популярность новый материал с улучшенными теплоизоляционными качествами — Неопор.

Коэффициент теплопроводности материалов обозначается буквой ? (греческая строчная буква лямбда)  и выражается в Вт/(м2*К). Это означает, что если взять стену из кирпича, с коэффициентом теплопроводности 0,67 Вт/(м2*К), толщиной 1 метр и площадью 1 м2., то при разнице температур в 1 градус, через стену будет проходить 0,67 ватта тепловой энергии. Если разница температур будет 10 градусов, то будет проходить уже 6,7 ватта. А если при такой разнице температур  стену сделать 10 см, то потери тепла будут уже 67 ватт. Подробней о методике расчета теплопотерь зданий можно посмотреть здесь.

Следует отметить, что значения коэффициента теплопроводности материалов указываются для толщины материала в 1 метр. Чтобы определить теплопроводность материала для любой другой толщины, надо коэффициент теплопроводности разделить на нужную толщину, выраженную в метрах.

В строительных нормах и расчетах часто используется понятие «тепловое сопротивление материала». Это величина обратная теплопроводности.  Если, на пример, теплопроводность пенопласта толщиной 10 см — 0,37 Вт/(м2*К), то его тепловое сопротивление будет равно 1 / 0,37 Вт/(м2*К) = 2,7 (м2*К)/Вт.

 

 

Коэффициент теплопроводности материалов.

Ниже в таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов применяемых в строительстве.

Материал Коэфф. тепл. Вт/(м2*К)
Алебастровые плиты 0,470
Алюминий 230,0
Асбест (шифер) 0,350
Асбест волокнистый 0,150
Асбестоцемент 1,760
Асбоцементные плиты 0,350
Асфальт 0,720
Асфальт в полах 0,800
Бакелит 0,230
Бетон на каменном щебне 1,300
Бетон на песке 0,700
Бетон пористый 1,400
Бетон сплошной 1,750
Бетон термоизоляционный 0,180
Битум 0,470
Бумага 0,140
Вата минеральная легкая 0,045
Вата минеральная тяжелая 0,055
Вата хлопковая 0,055
Вермикулитовые листы 0,100
Войлок шерстяной 0,045
Гипс строительный 0,350
Глинозем 2,330
Гравий (наполнитель) 0,930
Гранит, базальт 3,500
Грунт 10% воды 1,750
Грунт 20% воды 2,100
Грунт песчаный 1,160
Грунт сухой 0,400
Грунт утрамбованный 1,050
Гудрон 0,300
Древесина — доски 0,150
Древесина — фанера 0,150
Древесина твердых пород 0,200
Древесно-стружечная плита ДСП 0,200
Дюралюминий 160,0
Железобетон 1,700
Зола древесная 0,150
Известняк 1,700
Известь-песок раствор 0,870
Ипорка (вспененная смола) 0,038
Камень 1,400
Картон строительный многослойный 0,130
Каучук вспененный 0,030
Каучук натуральный 0,042
Каучук фторированный 0,055
Керамзитобетон 0,200
Кирпич кремнеземный 0,150
Кирпич пустотелый 0,440
Кирпич силикатный 0,810
Кирпич сплошной 0,670
Кирпич шлаковый 0,580
Кремнезистые плиты 0,070
Латунь 110,0
Лед 0°С 2,210
Лед -20°С 2,440
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) 0,150
Медь 380,0
Мипора 0,085
Опилки — засыпка 0,095
Опилки древесные сухие 0,065
ПВХ 0,190
Пенобетон 0,300
Пенопласт ПС-1 0,037
Пенопласт ПС-4 0,040
Пенопласт ПХВ-1 0,050
Пенопласт резопен ФРП 0,045
Пенополистирол ПС-Б 0,040
Пенополистирол ПС-БС 0,040
Пенополиуретановые листы 0,035
Пенополиуретановые панели 0,025
Пеностекло легкое 0,060
Пеностекло тяжелое 0,080
Пергамин 0,170
Перлит 0,050
Перлито-цементные плиты 0,080
Песок 0% влажности 0,330
Песок 10% влажности 0,970
Песок 20% влажности 1,330
Песчаник обожженный 1,500
Плитка облицовочная 1,050
Плитка термоизоляционная ПМТБ-2 0,036
Полистирол 0,082
Поролон 0,040
Портландцемент раствор 0,470
Пробковая плита 0,043
Пробковые листы легкие 0,035
Пробковые листы тяжелые 0,050
Резина 0,150
Рубероид 0,170
Сланец 2,100
Снег 1,500
Сосна обыкновенная, ель, пихта (450…550 кг/куб.
м, 15% влажности)
0,150
Сосна смолистая (600…750 кг/куб.м, 15% влажности) 0,230
Сталь 52,0
Стекло 1,150
Стекловата 0,050
Стекловолокно 0,036
Стеклотекстолит 0,300
Стружки — набивка 0,120
Тефлон 0,250
Толь бумажный 0,230
Цементные плиты 1,920
Цемент-песок раствор 1,200
Чугун 56,0
Шлак гранулированный 0,150
Шлак котельный 0,290
Шлакобетон 0,600
Штукатурка сухая 0,210
Штукатурка цементная 0,900
Эбонит 0,160

Коэффициент теплопроводности материалов таблица, формулы

Термин «теплопроводность» применяется к свойствам материалов пропускать тепловую энергию от горячих участков к холодным. Теплопроводность основана на движении частиц внутри веществ и материалов. Способность передавать энергию тепла в количественном измерении – это коэффициент теплопроводности. Круговорот тепловой энергопередачи, или тепловой обмен, может проходить в любых веществах с неравнозначным размещением разных температурных участков, но коэффициент теплопроводности зависим от давления и температуры в самом материале, а также от его состояния – газообразного, жидкого или твердого. Эквивалентная теплопроводимость строительных материалов и утеплителей

 

Физически теплопроводность материалов равняется количеству тепла, которое перетекает через однородный предмет установленных габаритов и площади за определенный временной отрезок при установленной температурной разнице (1 К). В системе СИ единичный показатель, который имеет коэффициент теплопроводности, принято измерять в Вт/(м•К).

Содержание

  1. Как рассчитать теплопроводность по закону Фурье
  2. Электропроводность и коэффициент теплопередачи
  3. Коэффициент теплопроводности газовой среды
  4. Теплопроводимость в газовой разреженной среде

Как рассчитать теплопроводность по закону Фурье

В заданном тепловом режиме плотность потока при передаче тепла прямо пропорциональна вектору максимального увеличения температуры, параметры которой изменяются от одного участка к другим, и по модулю с одинаковой скоростью увеличения температуры по направлению вектора:

q = − ϰ х grad х (T), где:

  • q – направление плотности предмета, передающего тепло, или объем теплового потока, который протекает по участку за заданную временную единицу через определенную площадь, перпендикулярный всем осям;
  • ϰ – удельный коэффициент теплопроводности материала;
  • T – температура материала.
Перенос тепла в неравновесной термодинамической системе

 

Знак «-» в формуле перед «ϰ» указывает, что тепло движется в противоположном направлении от вектора grad х (T)/ – в направлении уменьшения температуры предмета. Эта формула отражает закон Фурье. В интегральном выражении коэффициент теплопередачи согласно закону Фурье будет выглядеть как формула:

  • P = − ϰ х S х ΔT / l, выражается в (Вт/(м•К) х (м2•К) / м = Вт/(м•К) х (м•К) = Вт), где:
  • P ­– общая мощность потерь теплоотдачи;
  • S – сечение предмета;
  • ΔT – разница температуры по стыкам сторон предмета;
  • l – расстояние между стыками сторон предмета – длина фигуры.
Связь коэффициента теплопроводимости с электропроводностью материалов

 

Электропроводность и коэффициент теплопередачи

Собственно, коэффициент теплопроводности металлов «ϰ» связан с их удельной электропроводимостью «σ» согласно закону Видемана-Франца, в соответствии с которым коэффициент теплопроводности металлов зависит от удельной электропроводимости прямо пропорционально температуре:

Κ / σ = π2 / 3 х (К / e)2 х T, где:

  • К – постоянный коэффициент Больцмана, устанавливающий закономерность между тепловой энергией тела и его температурой;
  • e – заряд электрона;
  • T – термодинамическая температура предмета.

Коэффициент теплопроводности газовой среды

В газовой среде коэффициент теплопроводности воздуха может рассчитываться по приблизительной формуле:

ϰ ~ 1/3 х p х cv х Λλ х v, где:

  • pv – плотность газовой среды;
  • cv – удельная емкость тепловой энергии при одном и том же объеме тела;
  • Λλ – расстояние свободного перемещения молекул в газовой среде;
  • v – скорость передачи тепла.
Что такое теплопроводимость

 

Или:

ϰ = I x К / 3 x π3/3 x d2 √ RT / μ, где:

  • i – результат суммирования уровней свободы прямого движения и вращения молекул в газовой среде (для 2-атомных газов i=5, для 1-атомных i=3;
  • К – коэффициент Больцмана;
  • μ – отношение массы газа к количеству молей газа;
  • T – термодинамическая температура;
  • d – ⌀ молекул газа;
  • R – универсальный коэффициент для газовой среды.

Согласно формуле минимальная теплопроводность материалов существует у тяжелых инертных газов, максимально эффективная теплопроводность строительных материалов – у легких.

Теплопроводимость в газовой разреженной среде

Газовая среда и теплопроводность

 

Результат по выкладкам выше, по которым делают расчет теплопроводности для газовой среды, от давления не зависит. Но в очень разреженной газовой среде расстояние свободного перемещения молекул зависит не от столкновений частиц, а от препятствий в виде стен резервуара. При этом ограничение перемещения молекул в соответствующих единицах измерения называют высоковакуумной средой, при которой степень теплообмена уменьшается в зависимости от плотности материала и прямо пропорциональна значению давления в резервуаре:

ϰ ~ 1/3 х p х cv х l х v, где:

i – объем резервуара;

Р – уровень давления в резервуаре.

Согласно этой формуле теплопроводность в вакуумной среде стремится к нулевой отметке при глубоком вакууме. Это объясняется тем, что в вакууме частицы, которые передают тепловую энергию, имеют низкую плотность на единицу площади. Но тепловая энергия в вакуумной среде перетекает посредством излучения. В качестве примера можно привести обычный термос, в котором для уменьшения потерь тепловой энергии стенки должны быть двойными и посеребренными, без воздуха между ними. Что такое тепловое излучение

 

При применении закона Фурье не принимают во внимание инерционность перетекания тепловой энергии, а это значит, что имеется в виду мгновенная передача тепла из любой точки на любое расстояние. Поэтому формулу нельзя использовать для расчетов передачи тепла при протекании процессов, имеющих высокую частоту повторения. Это ультразвуковое излучение, передача тепловой энергии волнами ударного или импульсного типа и т.д. Существует решение по закону Фурье с релаксационным членом:

τ х ∂q / ∂t = − (q + ϰ х ∇T) .

Если ре­лак­са­ция τ мгновенная, то формула превращается в закон Фурье.

Ориентировочная таблица теплопроводности материалов:

Основа Значение теплопроводности, Вт/(м•К)
Жесткий графен 4840 +/ 440 – 5300 +/ 480
Алмаз 1001-2600
Графит 278,4-2435
Бора арсенид 200-2000
SiC 490
Ag 430
Cu 401
BeO 370
Au 320
Al 202-236
AlN 200
BN 180
Si 150
Cu3Zn2 97-111
Cr 107
Fe 92
Pt 70
Sn 67
ZnO 54
 Черная сталь 47-58
Pb 35,3
Нержавейка Теплопроводность стали – 15
SiO2 8
Высококачественные термостойкие пасты 5-12
Гранит

(состоит из SiO2 68-73 %; Al2O3 12,0-15,5 %; Na2O 3,0-6,0 %; CaO 1,5-4,0 %; FeO 0,5-3,0 %; Fe2O3 0,5-2,5 %; К2О 0,5-3,0 %; MgO 0,1-1,5 %; TiO2 0,1-0,6 %)

2,4
Бетонный раствор без заполнителей 1,75
Бетонный раствор со щебнем или с гравием 1,51
Базальт

(состоит из SiO2 – 47-52%, TiO2 – 1-2,5%, Al2O3 – 14-18%, Fe2O3 – 2-5%, FeO – 6-10%, MnO – 0,1-0,2%, MgO – 5-7%, CaO – 6-12%, Na2O – 1,5-3%, K2O – 0,1-1,5%, P2O5 – 0,2-0,5 %)

1,3
Стекло

(состоит из SiO2, B2O3, P2O5, TeO2, GeO2, AlF3 и т. д.)

1-1,15
Термостойкая паста КПТ-8 0,7
Бетонный раствор с наполнителем из песка, без щебня или гравия 0,7
Вода чистая 0,6
Силикатный

или красный кирпич

0,2-0,7
Масла

на основе силикона

0,16
Пенобетон 0,05-0,3
Газобетон 0,1-0,3
Дерево Теплопроводность дерева – 0,15
Масла

на основе нефти

0,125
Снег 0,10-0,15
ПП с группой горючести Г1 0,039-0,051
ЭППУ с группой горючести Г3, Г4 0,03-0,033
Стеклянная вата 0,032-0,041
Вата каменная 0,035-0,04
Воздушная атмосфера (300 К, 100 кПа) 0,022
Гель

на основе воздуха

0,017
Аргон (Ar) 0,017
Вакуумная среда 0

Приведенная таблица теплопроводности учитывает теплопередачу посредством теплового излучения и теплообмена частиц. Так как вакуум не передает тепло, то оно перетекает при помощи солнечного излучения или другого типа генерации тепла.  В газовой или жидкой среде слои с разной температурой смешиваются искусственно или естественным способом.

Таблица теплопроводимости стройматериалов

 

Проводя расчет теплопроводности стены, необходимо принимать во внимание, что теплопередача сквозь стеновые поверхности меняется от того, что температура в здании и на улице всегда разная, и зависит от площади всех поверхностей дома и от теплопроводности стройматериалов.

Чтобы количественно оценить теплопроводность, ввели такое значение, как коэффициент теплопроводности материалов. Он показывает, как тот или иной материал способен передавать тепло. Чем выше это значение, например, коэффициент теплопроводности стали, тем эффективнее сталь будет проводить тепло.

  • При утеплении дома из древесины рекомендуется выбирать стройматериалы с низким коэффициентом.
  • Если стена кирпичная, то при значении коэффициента 0,67 Вт/(м2•К) и толщине стены 1 м при ее площади 1 м2 при разнице наружной и внутридомовой температуры 10С кирпич будет пропускать 0,67 Вт энергии. При разнице температур 100С кирпич будет пропускать 6,7 Вт и т.д.

Стандартное значение коэффициента теплопроводимости теплоизоляции и других строительных материалов верно для толщины стены 1 м. Чтобы провести расчет теплопроводности поверхности другой толщины, следует коэффициент поделить на выбранное значение толщины стены (метры). Ориентировочные показатели коэффициентов теплопроводимости

 

В СНиП и при проведении расчетов фигурирует термин «тепловое сопротивление материала», он означает обратную теплопроводность. То есть при теплопроводности листа пенопласта 10 см и его теплопроводности 0,35 Вт/(м2•К) тепловое сопротивление листа – 1 / 0,35 Вт/(м2•К) = 2,85 (м2•К)/Вт.

Ниже – таблица теплопроводности для востребованных строительных материалов и теплоизоляторов:

Стройматериалы Коэффициент теплопроводимости, Вт/(м2•К)
Плиты из алебастра 0,47
Al 230
Шифер асбоцементный 0,35
Асбест (волокно, ткань) 0,15
Асбоцемент 1,76
Асбоцементные изделия 0,35
Асфальт 0,73
Асфальт для напольного покрытия 0,84
Бакелит 0,24
Бетон с заполнителем щебнем 1,3
Бетон с заполнителем песком 0,7
Пористый бетон – пено- и газобетон 1,4
Сплошной бетон 1,75
Термоизоляционный бетон 0,18
Битумная масса 0,47
Бумажные материалы 0,14
Рыхлая минвата 0,046
Тяжелая минвата 0,05
Вата – теплоизолятор на основе хлопка 0,05
Вермикулит в плитах или листах 0,1
Войлок 0,046
Гипс 0,35
Глиноземы 2,33
Гравийный заполнитель 0,93
Гранитный или базальтовый заполнитель 3,5
Влажный грунт, 10% 1,75
Влажный грунт, 20% 2,1
Песчаники 1,16
Сухая почва 0,4
Уплотненный грунт 1,05
Гудроновая масса 0,3
Доска строительная 0,15
Фанерные листы 0,15
Твердые породы дерева 0,2
ДСП 0,2
Дюралюминиевые изделия 160
Железобетонные изделия 1,72
Зола 0,15
Известняковые блоки 1,71
Раствор на песке и извести 0,87
Смола вспененная 0,037
Природный камень 1,4
Картонные листы из нескольких слоев 0,14
Каучук пористый 0,035
Каучук 0,042
Каучук с фтором 0,053
Керамзитобетонные блоки 0,22
Красный кирпич 0,13
Пустотелый кирпич 0,44
Полнотелый кирпич 0,81
Сплошной кирпич 0,67
Шлакокирпич 0,58
Плиты на основе кремнезема 0,07
Латунные изделия 110
Лед при температуре 00С 2,21
Лед при температуре -200С 2,44
Лиственное дерево при влажности 15% 0,15
Медные изделия 380
Мипора 0,086
Опилки для засыпки 0,096
Сухие опилки 0,064
ПВХ 0,19
Пенобетон 0,3
Пенопласт марки ПС-1 0,036
Пенопласт марки ПС-4 0,04
Пенопласт марки ПХВ-1 0,05
Пенопласт марки ФРП 0,044
ППУ марки ПС-Б 0,04
ППУ марки ПС-БС 0,04
Лист из пенополиуретана 0,034
Панель из пенополиуретана 0,024
Облегченное пеностекло 0,06
Тяжелое вспененное стекло 0,08
Пергаминовые изделия 0,16
Перлитовые изделия 0,051
Плиты на цементе и перлите 0,085
Влажный песок 0% 0,33
Влажный песок 0% 0,97
Влажный песок 20% 1,33
Обожженный камень 1,52
Керамическая плитка 1,03
Плитка марки ПМТБ-2 0,035
Полистирол 0,081
Поролон 0,04
Раствор на основе цемента без песка 0,47
Плита из натуральной пробки 0,042
Легкие листы из натуральной пробки 0,034
Тяжелые листы из натуральной пробки 0,05
Резиновые изделия 0,15
Рубероид 0,17
Сланец 2,100
Снег 1,5
Хвойная древесина влажностью 15% 0,15
Хвойная смолистая древесина влажностью 15% 0,23
Стальные изделия 52
Стеклянные изделия 1,15
Утеплитель стекловата 0,05
Стекловолоконные утеплители 0,034
Стеклотекстолитовые изделия 0,31
Стружка 0,13
Тефлоновое покрытие 0,26
Толь 0,24
Плита на основе цементного раствора 1,93
Цементно-песчаный раствор 1,24
Чугунные изделия 57
Шлак в гранулах 0,14
Шлак зольный 0,3
Шлакобетонные блоки 0,65
Сухие штукатурные смеси 0,22
Штукатурный раствор на основе цемента 0,95
Эбонитовые изделия 0,15
Влажность и теплопроводимость – зависимость

 

Кроме того, необходимо учитывать теплопроводность утеплителей из-за их струйных тепловых потоков. В плотной среде возможно «переливание» квазичастиц из одного нагретого стройматериала в другой, более холодный или более теплый, через поры субмикронных размеров, что помогает распространять звук и тепло, даже если в этих порах  будет абсолютный вакуум.

Коэффициент теплопроводности утеплителей (теплоизоляционных материалов) и стройматериалов

Одной из основных характеристик теплоизоляционных материалов является теплопроводность. Почти у всех есть понимание, что чем она меньше, тем лучше. Но что означает этот термин и что он нам дает? Как сравнить два типа изоляции, используя этот параметр? Предлагаем разобраться

Что такое коэффициент теплопроводности?

Согласно определения в своде правил СП 61.13330.2012:

Коэффициент теплопроводности — количество тепла, которое передается за единицу времени на единицу площади поверхности при температурном градиенте (изменении температуры), равном единице. Обозначается символом λ (лямбда), единица измерения Вт/(м·К).

Само свойство теплопроводности определяет способность материалов передавать тепловую энергию от более горячего тела к более холодному.

От чего зависит коэффициент?

При изучении данной характеристики было определено, что существует зависимость коэффициента теплопроводности от температуры и других параметров:

  • параметров состояния — температуры, давления
  • свойств — плотность, влажность, структуры

При изменении данных свойств и параметров меняется и теплопроводность.

Обозначение λ0 определяет коэффициент теплопроводности, который получен при испытаниях при температуре 0 °С. При этом температура является среднеарифметическим значением от: (температура на внешней поверхности изоляционного материала + температура на изолируемой поверхности)/2.

По аналогии λ20 — это коэффициент полученный при проведении замеров при температуре 20 °С.

Чтобы рассчитать теплосопротивление слоя нужно его толщину в метрах разделить на коэффициент теплосопротивления материалов, из которых он выполнен.

Как это использовать на практике?

Данная характеристика позволяет определить возможность использования теплоизоляции в определенных условиях. Кроме того, Вы можете сравнивать различные виды теплоизоляционных материалов и выбирать наиболее подходящий.

Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов (таблица)

Тип теплоизоляции Пример продукции Показатель
Вспененный полиэтилен Сравнивая продукцию из вспененного полиэтилена можно определить, что при температуре 10 °С минимальным коэффициентом теплопроводности будет обладать теплоизоляция ALMALEN 0.032 Вт/мК — 0.034 Вт/мК.
Вспененный каучук В данной группе теплоизоляции можно выделить AF/Armaflex λ0 ºC ≤ 0,033 Вт/(м·К)
Базальтовый утеплитель При выборе материалов из базальтовой ваты, стоит обратить внимание на Цилиндры Paroc HVAC Section AluCoat T λ10 ºC ≤ 0,034 В/(м·К)

Коэффициент теплопроводности строительных материалов

При подборе теплоизоляции для рационального использования ресурсов, учитываются материалы оснований и их теплопроводность. Вот данные для некоторых строительных материалов:

Материал Плотность, кг/м3 Теплопроводность, Вт/(м·град)
АБС пластик 1030 — 1060 0.13 — 0.22
Алюминий (ГОСТ 22233-83) 2600 221
Блок газобетонный 400 — 800 0.15 — 0.3
Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат 280 — 1000 0.07 — 0.21
Железо 7870 70 — 80
Кирпич красный плотный 1700 — 2100 0.67
Кирпич силикатный 1000 — 2200 0. 5 — 1.3
Перлитобетон 600 — 1200 0.12 — 0.29
Шлакобетон 1120 — 1500 0.6 — 0.7

Правильно ли сравнивать только по λ?

Прежде всего стоит сравнивать показатели, определенные при одной температуре. Существуют различные стандарты определения коэффициента. Могут отличаться «стандартные тепловые режимы»: согласно ГОСТ 7076-99 показатель определяется при 25 °С, а при использовании европейского стандарта EN 12667:2001, нормой является 10 °С.

Также учитывайте планируемые условия эксплуатации материала: влажность, возможное воздействие пара, наличие критических перепадов температуры и так далее.

Автор:

Васильев С.И.

Специалист по теплоизоляционным материалам

что это такое + таблица значений

Строительное дело предусматривает использование любых подходящих материалов. Главные критерии – безопасность для жизни и здоровья, тепловая проводимость, надёжность. Далее следуют, цена, свойства эстетичности, универсальность применения и т.д.

Рассмотрим одну из важнейших характеристик стройматериалов — коэффициент теплопроводности, так как именно от этого свойства во многом зависит, к примеру, уровень комфорта в доме.

Содержание статьи:

  • Что такое КТП строительного материала?
    • Влияние факторов на уровень теплопроводности
    • Стройматериалы с минимальным КТП
    • Влияние влаги на теплопроводность стройматериала
    • Методы определения коэффициента
  • Таблица теплопроводности стройматериалов
  • Выводы и полезное видео по теме

Что такое КТП строительного материала?

Теоретически, да и практически тоже, строительными материалами, как правило, создаются две поверхности – наружная и внутренняя. С точки зрения физики, теплая область всегда стремится к холодной области.

Применительно к стройматериалу, тепло будет стремиться от одной поверхности (более теплой) к другой поверхности (менее теплой). Вот, собственно, способность материала относительно такого перехода и называется – коэффициентом теплопроводности или в аббревиатуре — КТП.

Схема, поясняющая эффект теплопроводности: 1 – тепловая энергия; 2 – коэффициент теплопроводности; 3 – температура первой поверхности; 4 – температура второй поверхности; 5 – толщина стройматериала

Характеристика КТП обычно строится на основе испытаний, когда берётся экспериментальный экземпляр размерами 100х100 см и к нему применяется тепловое воздействие с учётом разницы температур двух поверхностей в 1 градус. Время воздействия 1 час.

Соответственно, измеряется теплопроводность в Ваттах на метр на градус (Вт/м°C). Коэффициент обозначается греческим символом λ.

По умолчанию, теплопроводность различных материалов для строительства со значением меньше 0,175 Вт/м°C, приравнивает эти материалы к разряду изоляционных.

Современным производством освоены технологии изготовления стройматериалов, уровень КТП которых составляет меньше 0,05 Вт/м°C. Благодаря таким изделиям, удается достичь выраженного экономического эффекта в плане потребления энергетических ресурсов.

Влияние факторов на уровень теплопроводности

Каждый отдельно взятый стройматериал имеет определенное строение и обладает своеобразным физическим состоянием.

Основой этого являются:

  • размерность кристаллов структуры;
  • фазовое состояние вещества;
  • степень кристаллизации;
  • анизотропия теплопроводности кристаллов;
  • объем пористости и структуры;
  • направление теплового потока.

Все это – факторы влияния. Определенное влияние на уровень КТП также оказывает химический состав и примеси. Количество примесей, как показала практика, оказывает особенно выразительное влияние на уровень теплопроводности кристаллических компонентов.

Изоляционные стройматериалы – класс продуктов под строительство, созданных с учётом свойств КТП, приближенных к оптимальным свойствам. Однако достичь идеальной теплопроводности при сохранении других качеств, крайне сложно

В свою очередь влияние на КТП оказывают условия эксплуатации стройматериала — температура, давление, уровень влажности и др.

Стройматериалы с минимальным КТП

Согласно исследованиям, минимальным значением теплопроводности (около 0,023 Вт/м°C) обладает сухой воздух.

С точки зрения применения сухого воздуха в структуре строительного материала, необходима конструкция, где сухой воздух пребывает внутри замкнутых многочисленных пространств небольшого объёма. Конструктивно такая конфигурация представлена в образе многочисленных пор внутри структуры.

Отсюда логичный вывод: малым уровнем КТП должен обладать стройматериал, внутренняя структура которого представляет собой пористое образование.

Причём, в зависимости от максимально допустимой пористости материала, значение теплопроводности приближается к значению КТП сухого воздуха.

Созданию строительного материала с минимальной теплопроводностью способствует пористая структура. Чем больше содержится пор разного объема в структуре материала, тем лучший КТП допустимо получить

В современном производстве применяются несколько технологий для получения пористости строительного материала.

В частности, используются технологии:

  • пенообразования;
  • газообразования;
  • водозатворения;
  • вспучивания;
  • внедрения добавок;
  • создания волоконных каркасов.

Следует отметить: коэффициент теплопроводности напрямую связан с такими свойствами, как плотность, теплоемкость, температурная проводимость.

Значение теплопроводности может быть рассчитано по формуле:

λ = Q / S *(T1-T2)*t,

Где:

  • Q – количество тепла;
  • S – толщина материала;
  • T1, T2 – температура с двух сторон материала;
  • t — время.

Средняя величина плотности и теплопроводности обратно пропорциональна величине пористости. Поэтому, исходя из плотности структуры стройматериала, зависимость от нее теплопроводности можно рассчитать так:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d2 – 0,16,

Где: d – значение плотности. Это формула В.П. Некрасова, демонстрирующая влияние плотности конкретного материала на значение его КТП.

Влияние влаги на теплопроводность стройматериала

Опять же судя по примерам использования стройматериалов на практике, выясняется негативное влияние влаги на КТП стройматериала. Замечено – чем большему увлажнению подвергается стройматериал, тем более высоким становится значение КТП.

Различными способами стремятся защитить от воздействия влаги материал, используемый в строительстве. Эта мера вполне оправдана, учитывая повышение коэффициента для мокрого стройматериала

Обосновать такой момент несложно. Воздействие влаги на структуру строительного материала сопровождается увлажнением воздуха в порах и частичным замещением воздушной среды.

Учитывая, что параметр коэффициента теплопроводности для воды составляет 0,58 Вт/м°C, становится понятным существенное повышение КТП материала.

Следует также отметить более негативный эффект, когда вода, попадающая в пористую структуру, дополнительно замораживается – превращается в лёд.

Соответственно, несложно просчитать ещё большее увеличение теплопроводности, принимая во внимание параметры КТП льда, равного значению 2,3 Вт/м°C. Прирост примерно в четыре раза к параметру теплопроводности воды.

Одной из причин отказа от зимнего строительства в пользу стройки летом следует считать именно фактор возможного подмораживания некоторых видов стройматериалов и как следствие – повышения теплопроводности

Отсюда становятся очевидными строительные требования относительно защиты изоляционных стройматериалов от попадания влаги. Ведь уровень теплопроводности растёт в прямой пропорциональности от количественной влажности.

Не менее значимым видится и другой момент – обратный, когда структура строительного материала подвергается существенному нагреву. Чрезмерно высокая температура также провоцирует рост теплопроводности.

Происходит такое по причине повышения кинематической энергии молекул, составляющих структурную основу стройматериала.

Правда, существует класс материалов, структура которых, напротив, приобретает лучшие свойства теплопроводности в режиме сильного нагрева. Одним из таких материалов является металл.

Если под сильным нагревом большая часть широко распространенных стройматериалов изменяет теплопроводность в сторону увеличения, сильный нагрев металла приводит к обратному эффекту — КТП металла понижается

Методы определения коэффициента

Используются разные методики в этом направлении, но по факту все технологии измерения объединены двумя группами методов:

  1. Режим стационарных измерений.
  2. Режим нестационарных измерений.

Стационарная методика подразумевает работу с параметрами, неизменными с течением времени или изменяющимися в незначительной степени. Эта технология, судя по практическим применениям, позволяет рассчитывать на более точные результаты КТП.

Действия, направленные на измерения теплопроводности, стационарный способ допускает проводить в широком температурном диапазоне — 20 – 700 °C. Но вместе с тем, стационарная технология считается трудоёмкой и сложной методикой, требующей большого количества времени на исполнение.

Пример аппарата, предназначенного под выполнение измерений коэффициента теплопроводности. Это одна из современных цифровых конструкций, обеспечивающая получение быстрого и точного результата

Другая технология измерений – нестационарная, видится более упрощенной, требующей для исполнения работ от 10 до 30 минут. Однако в этом случае существенно ограничен диапазон температур. Тем не менее, методика нашла широкое применение в условиях производственного сектора.

Таблица теплопроводности стройматериалов

Подвергать измерениям многие существующие и широко используемые стройматериалы не имеет смысла.

Все эти продукты, как правило, испытаны неоднократно, на основании чего составлена таблица теплопроводности строительных материалов, куда входят практически все нужные на стройке материалы.

Один из вариантов такой таблицы представлен ниже, где КТП — коэффициент теплопроводности:

Материал (стройматериал)Плотность, м3КТП сухая, Вт/мºC% влажн. _1% влажн._2КТП при влажн._1, Вт/мºCКТП при влажн._2, Вт/мºC
Битум кровельный14000,27000,270,27
Битум кровельный10000,17000,170,17
Шифер кровельный18000,35230,470,52
Шифер кровельный16000,23230,350,41
Битум кровельный12000,22000,220,22
Лист асбоцементный18000,35230,470,52
Лист асбестоцементный16000,23230,350,41
Асфальтобетон21001,05001,051,05
Толь строительная6000,17000,170,17
Бетон (на гравийной подушке)16000,46460,460,55
Бетон (на шлаковой подушке)18000,46460,560,67
Бетон (на щебенке)24001,51231,741,86
Бетон (на песчаной подушке)10000,289130,350,41
Бетон (пористая структура)10000,2910150,410,47
Бетон (сплошная структура)25001,89231,922,04
Пемзобетон16000,52460,620,68
Битум строительный14000,27000,270,27
Битум строительный12000,22000,220,22
Минеральная вата облегченная500,048250,0520,06
Минеральная вата тяжелая1250,056250,0640,07
Минеральная вата750,052250,060,064
Лист вермикулитовый2000,065130,080,095
Лист вермикулитовый1500,060130,0740,098
Газо-пено-золо бетон8000,1715220,350,41
Газо-пено-золо бетон10000,2315220,440,50
Газо-пено-золо бетон12000,2915220,520,58
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)3000,088120,110,13
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)4000,118120,140,15
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)6000,148120,220,26
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)8000,2110150,330,37
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)10000,2910150,410,47
Строительный гипс плита12000,35460,410,46
Гравий керамзитовый6002,14230,210,23
Гравий керамзитовый8000,18230,210,23
Гранит (базальт)28003,49003,493,49
Гравий керамзитовый4000,12230,130,14
Гравий керамзитовый3000,108230,120,13
Гравий керамзитовый2000,099230,110,12
Гравий шунгизитовый8000,16240,200,23
Гравий шунгизитовый6000,13240,160,20
Гравий шунгизитовый4000,11240,130,14
Дерево сосна поперечные волокна5000,0915200,140,18
Фанера клееная6000,1210130,150,18
Дерево сосна вдоль волокон5000,1815200,290,35
Дерево дуба поперек волокон7000,2310150,180,23
Металл дюралюминий260022100221221
Железобетон25001,69231,922,04
Туфобетон16000,527100,70,81
Известняк20000,93231,161,28
Раствор извести с песком17000,52240,700,87
Песок под строительные работы16000,035120,470,58
Туфобетон18000,647100,870,99
Облицовочный картон10000,185100,210,23
Многослойный строительный картон6500,136120,150,18
Вспененный каучук60-950,0345150,040,054
Керамзитобетон14000,475100,560,65
Керамзитобетон16000,585100,670,78
Керамзитобетон18000,865100,800,92
Кирпич (пустотный)14000,41120,520,58
Кирпич (керамический)16000,47120,580,64
Пакля строительная1500,057120,060,07
Кирпич (силикатный)15000,64240,70,81
Кирпич (сплошной)18000,88120,70,81
Кирпич (шлаковый)17000,521,530,640,76
Кирпич (глиняный)16000,47240,580,7
Кирпич (трепельный)12000,35240,470,52
Металл медь850040700407407
Сухая штукатурка (лист)10500,15460,340,36
Плиты минеральной ваты3500,091250,090,11
Плиты минеральной ваты3000,070250,0870,09
Плиты минеральной ваты2000,070250,0760,08
Плиты минеральной ваты1000,056250,060,07
Линолеум ПВХ18000,38000,380,38
Пенобетон10000,298120,380,43
Пенобетон8000,218120,330,37
Пенобетон6000,148120,220,26
Пенобетон4000,116120,140,15
Пенобетон на известняке10000,3112180,480,55
Пенобетон на цементе12000,3715220,600,66
Пенополистирол (ПСБ-С25)15 — 250,029 – 0,0332100,035 – 0,0520,040 – 0,059
Пенополистирол (ПСБ-С35)25 — 350,036 – 0,0412200,0340,039
Лист пенополиуретановый800,041250,050,05
Панель пенополиуретановая600,035250,410,41
Облегченное пеностекло2000,07120,080,09
Утяжеленное пеностекло4000,11120,120,14
Пергамин6000,17000,170,17
Перлит4000,111120,120,13
Плита перлитоцементная2000,041230,0520,06
Мрамор28002,91002,912,91
Туф20000,76350,931,05
Бетон на зольном гравии14000,47580,520,58
Плита ДВП (ДСП)2000,0610120,070,08
Плита ДВП (ДСП)4000,0810120,110,13
Плита ДВП (ДСП)6000,1110120,130,16
Плита ДВП (ДСП)8000,1310120,190,23
Плита ДВП (ДСП)10000,1510120,230,29
Полистиролбетон на портландцементе6000,14480,170,20
Вермикулитобетон8000,218130,230,26
Вермикулитобетон6000,148130,160,17
Вермикулитобетон4000,098130,110,13
Вермикулитобетон3000,088130,090,11
Рубероид6000,17000,170,17
Плита фибролит8000,1610150,240,30
Металл сталь785058005858
Стекло25000,76000,760,76
Стекловата500,048250,0520,06
Стекловолокно500,056250,060,064
Плита фибролит6000,1210150,180,23
Плита фибролит4000,0810150,130,16
Плита фибролит3000,0710150,090,14
Клееная фанера6000,1210130,150,18
Плита камышитовая3000,0710150,090,14
Раствор цементо-песчаный18000,58240,760,93
Металл чугун720050005050
Раствор цементно-шлаковый14000,41240,520,64
Раствор сложного песка17000,52240,700,87
Сухая штукатурка8000,15460,190,21
Плита камышитовая2000,0610150,070,09
Цементная штукатурка10500,15460,340,36
Плита торфяная3000,06415200,070,08
Плита торфяная2000,05215200,060,064

Рекомендуем также прочесть и другие наши статьи, где мы рассказываем о том как правильно выбирать утеплитель:

Выводы и полезное видео по теме

Видеоролик тематически направленный, где достаточно подробно разъясняется – что такое КТП и «с чем его едят». Ознакомившись с материалом, представленным в ролике, появляются высокие шансы стать профессиональным строителем.

Очевидный момент – потенциальному строителю обязательно необходимо знать о теплопроводности и ее зависимости от различных факторов. Эти знания помогут строить не просто качественно, но с высокой степенью надежности и долговечности объекта. Использование коэффициента по существу – это реальная экономия денег, допустим, на оплате за те же коммунальные услуги.

Если у вас появились вопросы или есть ценная информация  по теме статьи, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.

Коэффициенты теплопроводности различных материалов

Каталог

Поддержка

Материал Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К
Алебастровые плиты 0,47
Алюминий 230
Асбест (шифер) 0,35
Асбест волокнистый 0,15
Асбестоцемент 1,76
Асбоцементные плиты 0,35
Асфальт 0,72
Асфальт в полах 0,8
Бакелит 0,23
Бетон на каменном щебне 1,3
Бетон на песке 0,7
Бетон пористый 1,4
Бетон сплошной 1,75
Бетон термоизоляционный 0,18
Битум 0,47
Бумага 0,14
Вата минеральная легкая 0,045
Вата минеральная тяжелая 0,055
Вата хлопковая 0,055
Вермикулитовые листы 0,1
Войлок шерстяной 0,045
Гипс строительный 0,35
Глинозем 2,33
Гравий (наполнитель) 0,93
Гранит, базальт 3,5
Грунт 10% воды 1,75
Грунт 20% воды 2,1
Грунт песчаный 1,16
Грунт сухой 0,4
Грунт утрамбованный 1,05
Гудрон 0,3
Древесина — доски 0,15
Древесина — фанера 0,15
Древесина твердых пород 0,2
Древесно-стружечная плита ДСП 0,2
Дюралюминий 160
Железобетон 1,7
Зола древесная 0,15
Известняк 1,7
Известь-песок раствор 0,87
Иней 0,47
Ипорка (вспененная смола) 0,038
Камень 1,4
Картон строительный многослойный 0,13
Картон теплоизолированный БТК-1 0,04
Каучук вспененный 0,03
Каучук натуральный 0,042
Каучук фторированный 0,055
Керамзитобетон 0,2
Кирпич кремнеземный 0,15
Кирпич пустотелый 0,44
Кирпич силикатный 0,81
Кирпич сплошной 0,67
Кирпич шлаковый 0,58
Кремнезистые плиты 0,07
Латунь 110
Лед  
0°С 2,21
-20°С 2,44
-60°С 2,91
Материал Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) 0,15
Медь 380
Мипора 0,085
Опилки — засыпка 0,095
Опилки древесные сухие 0,065
ПВХ 0,19
Пенобетон 0,3
Пенопласт ПС-1 0,037
Пенопласт ПС-4 0,04
Пенопласт ПХВ-1 0,05
Пенопласт резопен ФРП 0,045
Пенополистирол ПС-Б 0,04
Пенополистирол ПС-БС 0,04
Пенополиуретановые листы 0,035
Пенополиуретановые панели 0,025
Пеностекло легкое 0,06
Пеностекло тяжелое 0,08
Пергамин 0,17
Перлит 0,05
Перлито-цементные плиты 0,08
Песок  
  0% влажности 0,33
  10% влажности 0,97
  20% влажности 1,33
Песчаник обожженный 1,5
Плитка облицовочная 105
Плитка термоизоляционная ПМТБ-2 0,036
Полистирол 0,082
Поролон 0,04
Портландцемент раствор 0,47
Пробковая плита 0,043
Пробковые листы легкие 0,035
Пробковые листы тяжелые 0,05
Резина 0,15
Рубероид 0,17
Сланец 2,1
Снег 1,5
Сосна обыкновенная, ель, пихта (450. ..550 кг/куб.м, 15% влажности) 0,15
Сосна смолистая (600…750 кг/куб.м, 15% влажности) 0,23
Сталь 52
Стекло 1,15
Стекловата 0,05
Стекловолокно 0,036
Стеклотекстолит 0,3
Стружки — набивка 0,12
Тефлон 0,25
Толь бумажный 0,23
Цементные плиты 1,92
Цемент-песок раствор 1,2
Чугун 56
Шлак гранулированный 0,15
Шлак котельный 0,29
Шлакобетон 0,6
Штукатурка сухая 0,21
Штукатурка цементная 0,9
Эбонит 0,16
Эбонит вспученный 0,03
Что такое теплопроводность? Обзор

Теплопроводность (часто обозначаемая k, λ или κ) относится к внутренней способности материала передавать или проводить тепло. Это один из трех способов передачи тепла, два других — конвекция и излучение. Процессы теплопередачи можно количественно определить с помощью соответствующих уравнений скорости. Уравнение скорости в этом режиме теплообмена основано на законе теплопроводности Фурье.

Определяется также как количество тепла в единицу времени на единицу площади, которое может быть проведено через пластину единичной толщины из данного материала, поверхности которой отличаются на одну единицу температуры.

Теплопроводность возникает за счет молекулярного перемешивания и контакта и не приводит к объемному движению самого твердого тела. Тепло движется по температурному градиенту из области с высокой температурой и высокой молекулярной энергией в область с более низкой температурой и более низкой молекулярной энергией. {2}\))
\(T2{-}T1\) = градиент температуры (\(K\))

Изменение теплопроводности

Теплопроводность конкретного материала сильно зависит от ряда факторов. К ним относятся градиент температуры, свойства материала и длина пути, по которому следует тепло.

Теплопроводность окружающих нас материалов существенно различается: от материалов с низкой теплопроводностью, таких как воздух со значением 0,024 Вт/м•К при 0°C, до металлов с высокой проводимостью, таких как медь (385 Вт/м•К).

Теплопроводность материалов определяет, как мы их используем, например, материалы с низкой теплопроводностью отлично подходят для изоляции наших домов и предприятий, а материалы с высокой теплопроводностью идеально подходят для приложений, где необходимо быстро и эффективно перемещать тепло от одного области в другую, как в кухонной утвари и системах охлаждения в электронных устройствах. Выбирая материалы с теплопроводностью, соответствующей применению, мы можем добиться наилучших возможных характеристик.

Теплопроводность и температура

В связи с тем, что движение молекул является основой теплопроводности, температура материала оказывает большое влияние на теплопроводность. Молекулы будут двигаться быстрее при более высоких температурах, и поэтому тепло будет передаваться через материал с большей скоростью. Это означает, что теплопроводность одного и того же образца может резко измениться при повышении или понижении температуры.

Способность понять влияние температуры на теплопроводность имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы продукты вели себя должным образом при воздействии теплового стресса. Это особенно важно при работе с продуктами, выделяющими тепло, такими как электроника, и при разработке огнезащитных и теплозащитных материалов.

Теплопроводность и структура

Значения теплопроводности существенно различаются в зависимости от материала и сильно зависят от структуры каждого конкретного материала. Некоторые материалы будут иметь разные значения теплопроводности в зависимости от направления распространения тепла; это анизотропные материалы. В этих случаях тепло легче перемещается в определенном направлении из-за того, как устроена структура.

При обсуждении тенденций теплопроводности материалы можно разделить на три категории; газы, неметаллические твердые вещества и металлические твердые вещества. Различные способности этих трех категорий с точки зрения передачи тепла можно объяснить различиями в их структурах и движениях молекул.

Газы имеют более низкую относительную теплопроводность, так как их молекулы не так плотно упакованы, как в твердых телах, и поэтому теплопередача сильно зависит от свободного движения молекул и молекулярной скорости.

Газы плохо передают тепло. Напротив, молекулы неметаллических твердых тел связаны в сеть решеток, и поэтому теплопроводность в основном возникает за счет колебаний в этих решетках. Непосредственная близость этих молекул по сравнению с молекулами газов означает, что неметаллические твердые вещества имеют более высокую теплопроводность из двух, однако внутри этой группы существуют большие различия.

Это изменение частично связано с количеством воздуха, присутствующего в твердом теле. Материалы с большим количеством воздушных карманов являются отличными изоляторами, а материалы с более плотной упаковкой будут иметь более высокое значение теплопроводности.

Теплопроводность металлических твердых тел еще раз отличается от предыдущих примеров. Металлы обладают самой высокой теплопроводностью среди всех материалов, за исключением графена, и обладают уникальным сочетанием тепло- и электропроводности. Оба этих атрибута передаются одними и теми же молекулами, и связь между ними объясняется законом Видемана-Франца. Этот закон свидетельствует о том, что при определенной температуре электропроводность будет пропорциональна теплопроводности, однако с повышением температуры теплопроводность материала будет расти, а электропроводность уменьшаться.

Испытание и измерение теплопроводности

Теплопроводность является важнейшим компонентом взаимосвязи между материалами, и способность понять ее позволяет нам добиться наилучших результатов от материалов, которые мы используем во всех аспектах нашей жизни. Эффективное тестирование и измерение теплопроводности имеют решающее значение для этой цели. Методы измерения теплопроводности можно разделить на стационарные и переходные. Это разграничение является определяющей характеристикой того, как работает каждый метод. Методы стационарного состояния требуют, чтобы образец и эталонные образцы находились в тепловом равновесии до начала измерений. Переходные методы не требуют выполнения этого правила и поэтому дают результаты быстрее.

Research Papers

Получение пористой муллитовой керамики с низкой теплопроводностью

В этом исследовании анализируется муллитовая керамика, образованная в результате вспенивания и отверждения крахмалом порошка муллита, и анализируется изменение ее теплопроводности в зависимости от пористости керамики. По мере увеличения пористости муллитовой керамики увеличивается и теплопроводность.

Нанографит/парафиновый материал с фазовым переходом и высокой теплопроводностью

Композиты нанографита (НГ)/парафина были приготовлены в качестве композиционных материалов с фазовым переходом. Добавление ПГ повысило теплопроводность композиционного материала. Материал, содержащий 10% NG, имел теплопроводность 0,9362 Вт/м•K

Ссылки:

Nave, R. HyperPhysics. «Теплопроводность». Государственный университет Джорджии.
Доступно по адресу: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/thercond.html#c1

Материалы курса NDT. «Теплопроводность». Ресурсный центр по неразрушающему контролю.
Доступно по адресу: https://www.ndeed.org/EducationResources/CommunityCollege/Materials/Physical_Chemical/ThermalConductivity.htm

Уильямс, М. «Что такое теплопроводность?». Физ.орг. 9 декабря 2014 г.
Доступно по адресу: http://phys.org/news/2014-12-what-is-heat-conduction.html

Что вы подразумеваете под теплопроводностью? Получено из базы данных термических свойств материалов Definition of Thermal Conductivity

Thermtest . Перечень теплопроводностей

Теплопроводность распространенных материалов

В этой статье приведены данные по теплопроводности для ряда распространенных материалов. Теплопроводность измеряет способность материалов пропускать через себя тепло посредством проводимости.

Теплопроводность измеряет способность материалов пропускать через себя тепло посредством проводимости. Теплопроводность материала сильно зависит от состава и структуры. Вообще говоря, плотные материалы, такие как металлы и камень, являются хорошими проводниками тепла, в то время как вещества с низкой плотностью, такие как газ и пористая изоляция, плохо проводят тепло.

Теплопроводность материалов необходима для анализа сетей термического сопротивления при изучении теплообмена в системе.

Дополнительную информацию см. в статье «Значения теплопроводности для других металлов и сплавов».

В следующих таблицах приведены значения теплопроводности для обычных веществ.

Материал Температура
Теплопроводность
Температура
Thermal Conductivity
Soils and Earth
Clay 20 0. 600 68 0.347
Gravel 20 2.50 68 1,44
Недра (влажность 8% масс.) 20 0,900 68 0,520
Грунт, Сухой Песчаный 20 0,300 68 0,173
Влажный песок (8% wt moisture) 20 0.600 68 0.347
Building Materials
Brick (Building) 20 0.720 68 0.416
Brick ( глинозем) 430 3,10 806 1,79
Clinkers (Cement) 20 0.700 68 0.404
Concrete, Heavy 20 1.30 68 0.751
Concrete, Isolation 20 0. 207 68 0.120
Concrete, Light 20 0.418 68 0.242
Glass 20 0.935 68 0.540
Wood 20 0.170 68 0.098
Insulation
Asbestos 0 0.160 32 0.092
100 0.190 212 0.110
200 0.210 392 0.121
Calcium Silicate 20 0.046 68 0.027
Cork 30 0.043 86 0.025
Glass Fiber 20 0.042 68 0.024
Magnesia 85% 20 0. 070 68 0.040
Magnesite 200 3.80 392 2.20
Mica 50 0.430 122 0.248
Rockwool 20 0.034 68 0.020
Rubber, Soft 20 0.130 68 0.075
Rubber, Hard 0 0.150 32 0.087
Sawdust 20 0.052 68 0.030
Urethane Foam (Rigid) 20 0.026 68 0.015
Miscellaneous Solids
Diamond 20 2,300 68 1,329
Graphite 0 151 32 87. 2
Human Skin 20 0.370 68 0.214
Liquids
Acetic Acid, 50% 20 0.350 68 0.202
Acetone 30 0.170 86 0.098
Aniline 20 0.170 68 0.098
Benzene 30 0.160 86 0.092
Calcium Chloride, 30% 30 0.550 86 0.318
Ethanol, 80% 20 0.240 68 0.139
Glycerol, 60% 20 0.380 68 0.220
Glycerol, 40% 20 0.450 68 0.260
Heptane 30 0. 140 86 0.081
Mercury 20 8.54 68 4.93
28 8.36 82 4.83
Sulphuric Acid, 90% 30 0.360 86 0.208
Sulphuric Acid, 60% 30 0.430 86 0.248
Water 20 0.613 68 0.354
30 0.620 86 0.358
60 0.660 140 0.381
Gases
Air 0 0.024 32 0.014
20 0.026 68 0.015
100 0.031 212 0. 018
Carbon Dioxide 0 0.015 32 0.009
Ethane 0 0.018 32 0.010
Ethylene 0 0.017 32 0.010
Helium 20 0.152 68 0.088
Hydrogen 0 0.170 32 0.098
Methane 0 0.029 32 0.017
Nitrogen 0 0.024 32 0.014
Oxygen 0 0.024 32 0.014
Water (Vapour) 100 0.025 212 0.014

Article Created: November 5, 2013


Статья

Электронный Advanced Thermal Solutions

Теплопроводность: Мера способности материала передавать тепло. Имея две поверхности по обе стороны от материала с разницей температур между ними, теплопроводность представляет собой тепловую энергию, передаваемую в единицу времени и на единицу площади поверхности, деленную на разность температур д [1].

Теплопроводность — это объемное свойство, описывающее способность материала передавать тепло. В следующем уравнении теплопроводность представляет собой коэффициент пропорциональности k . Расстояние теплопередачи определяется как † x , что перпендикулярно площади A . Скорость передачи тепла через материал составляет Q , от температуры T 1 до температуры T 2 , когда Т 1 > Т 2 [2].

 

 


От кристалла, где вырабатывается тепло, до шкафа, в котором размещена электроника, кондуктивная теплопередача и, следовательно, теплопроводность являются неотъемлемыми компонентами общего процесса терморегулирования.

 

 

Путь тепла от кристалла к внешней среде — сложный процесс, который необходимо понимать при разработке теплового решения. В прошлом многие устройства могли работать без внешнего охлаждающего устройства, такого как радиатор. В этих устройствах необходимо было оптимизировать сопротивление проводимости от кристалла к плате, поскольку основной путь передачи тепла проходил через печатную плату. По мере увеличения уровня мощности передача тепла исключительно в плату становилась неадекватной (зачетная шакита). Теперь большая часть тепла рассеивается непосредственно в окружающую среду через верхнюю поверхность компонента. В этих новых более мощных устройствах важно низкое сопротивление переход-корпус, а также конструкция прикрепленного радиатора.

Чтобы определить важность теплопроводности материала в конкретном приложении управления температурой (например, радиатор), важно разделить общее тепловое сопротивление, связанное с кондуктивной теплопередачей, на три части: межфазное сопротивление, сопротивление растеканию и проводимость.

  • Интерфейсный материал улучшает тепловой контакт между неидеальными сопрягаемыми поверхностями. Материал с высокой теплопроводностью и хорошей смачиваемостью поверхности уменьшит межфазное сопротивление .
  • Сопротивление растеканию используется для описания теплового сопротивления, связанного с небольшим источником тепла, соединенным с большим радиатором. Среди прочих факторов теплопроводность основания радиатора напрямую влияет на сопротивление растеканию.
  • Сопротивление проводимости — это мера внутреннего теплового сопротивления в радиаторе, когда тепло проходит от основания к ребрам, где оно рассеивается в окружающую среду. Что касается конструкции радиатора, сопротивление проводимости менее важно в условиях естественной конвекции и слабого воздушного потока и становится более важным по мере увеличения скорости потока.

Общепринятыми единицами теплопроводности являются Вт/мК и БТЕ/час-фут- o F.

Рисунок 2. Теплопроводность тонкой кремниевой пленки [3].

В электронной промышленности постоянное стремление к меньшим размерам и более высоким скоростям привело к значительному уменьшению размеров многих компонентов. Поскольку этот переход теперь продолжается от макро- к микромасштабу, важно учитывать влияние на теплопроводность, а не предполагать, что объемные свойства по-прежнему точны. Уравнения Фурье, основанные на континууме, не могут предсказать тепловые характеристики в этих меньших масштабах. Необходимы более полные методы, такие как уравнение переноса Больцмана и решеточный метод Больцмана [3].

Влияние толщины на проводимость можно увидеть на рис. 2. Характерным материалом является кремний, который широко используется в электронике.

Рис. 2. Теплопроводность тонкой кремниевой пленки [3]

Как и многие физические свойства, теплопроводность может быть анизотропной в зависимости от материала (зависит от направления). Кристаллический и Графит являются двумя примерами таких материалов. Графит использовался в электронной промышленности, где ценна его высокая проводимость в плоскости. Кристаллы графита обладают очень высокой плоскостной проводимостью (~ 2000 Вт/мК) из-за прочной углерод-углеродной связи в их базовой плоскости. Однако параллельные базисные плоскости слабо связаны друг с другом, а теплопроводность, перпендикулярная этим плоскостям, довольно низкая (~10 Вт/мК) [4].

На теплопроводность влияют не только изменения толщины и ориентации; температура также влияет на общую величину. Из-за повышения температуры материала увеличивается внутренняя скорость частиц и теплопроводность. Эта повышенная скорость передает тепло с меньшим сопротивлением. Закон Видемана-Франца описывает это поведение, связывая тепло- и электропроводность с температурой. Важно отметить, что влияние температуры на теплопроводность нелинейно и его трудно предсказать без предварительных исследований. На приведенных ниже графиках показано поведение теплопроводности в широком диапазоне температур. Оба этих материала, нитрид алюминия и кремний, широко используются в электронике (рис. 3 и 4 соответственно).

В будущем более мощные многоядерные процессоры будут еще больше повышать потребность в улучшении теплопроводности. Поэтому стоит также изучить другие области исследований и разработок в области повышения теплопроводности существующих материалов, используемых в электронных корпусах. Одной из таких областей является влияние нанотехнологий на теплопроводность, где углеродные нанотрубки показали значения проводимости, близкие к значениям алмаза из-за большой длины свободного пробега фононов [7]. Разработка новых материалов и усовершенствование существующих материалов приведет к более эффективному управлению температурным режимом, поскольку рассеиваемая мощность устройства неуклонно растет.

Ссылки:

1. Теплопроводность, Научный словарь американского наследия, Houghton Mifflin Company

2. Моран, М. и Шапиро, Х., Основы технической термодинамики, стр. 47, 1988 г. С., Ким В., Чанг П., Амон К., Джон М., Анизотропная теплопроводность наноразмерных ограниченных тонких пленок через решетку Больцмана, Химическая инженерия, Университет Карнеги-Меллона, ноябрь 2006 г.

4. Норли Дж., Роль природного графита в охлаждении электроники, Охлаждение электроники, август 2001 г.

5. Слэк Г.А., Танзилли Р.А., Пол Р.О., Вандерсанде Дж.В., Дж. физ. хим. Solids 48, 7 (1987), 641-647

6. Glassbrenner, C. and Slack, G., Теплопроводность кремния и германия от 3°K до точки плавления, Physical Review 134, 4A, 1964

7 Бербер С., Квон Ю. и Томанек Д., Необычно высокая теплопроводность углеродных нанотрубок, Письма о физическом обзоре, Том 84, № 20, стр. 4613-4616, 2000

Созданные фононами материалы с экстремальной теплопроводностью

  • Киттель, К. Введение в физику твердого тела 7-е изд. (Wiley, 1996).

  • Peierls, R. Zur kinetischen Theorie der Wärmeleitung in Kristallen. Энн. физ. 395 , 1055–1101 (1929).

    Артикул Google ученый

  • Аллен, П. Б. и Фельдман, Дж. Л. Теплопроводность неупорядоченных гармонических твердых тел. Физ. B 48 , 12581–12588 (1993).

    КАС Статья Google ученый

  • Клеменс, П. Г. Рассеяние низкочастотных решетчатых волн на статических несовершенствах. Проц. физ. соц. А 68 , 1113 (1955).

    Артикул Google ученый

  • Callaway, J. Модель решеточной теплопроводности при низких температурах. Физ. 113 , 1046–1051 (1959).

    КАС Статья Google ученый

  • Кэхилл, Д. Г. и др. Наноразмерный тепловой транспорт. J. Appl. физ. 93 , 793 (2003).

    КАС Статья Google ученый

  • Кэхилл, Д. Г. и др. Наноразмерный тепловой транспорт. II. 2003–2012 гг. Заяв. физ. Ред. 1 , 011305 (2014).

    Артикул КАС Google ученый

  • Dresselhaus, M. S. et al. Новые направления для низкоразмерных термоэлектрических материалов. Доп. Матер. 19 , 1043–1053 (2007).

    КАС Статья Google ученый

  • Volz, S.G. & Chen, G. Молекулярно-динамическое моделирование теплопроводности кристаллов кремния. Физ. B 61 , 2651 (2000).

    КАС Статья Google ученый

  • Макгоги, А. Дж. Х. и Ларкин, Дж. М. Прогнозирование свойств фононов на основе моделирования равновесной молекулярной динамики. год. Преподобный Тепло. Трансф. 17 , 49–87 (2014).

    Артикул Google ученый

  • Бройдо, Д. А., Малорни, М., Бирнер, Г., Минго, Н. и Стюарт, Д. А. Внутренняя теплопроводность решетки полупроводников из первых принципов. Заяв. физ. лат. 91 , 231922 (2007).

    Артикул КАС Google ученый

  • Чжан В., Фишер Т. С. и Минго Н. Метод атомистической функции Грина: эффективный подход к моделированию переноса фононов в наномасштабе. Номер. Нагревать. Трансф. B 51 , 333–349 (2007).

    КАС Статья Google ученый

  • Марколонго А., Умари П. и Барони С. Микроскопическая теория и квантовое моделирование переноса атомного тепла. Нац. физ. 12 , 80–84 (2015).

    Артикул КАС Google ученый

  • Дай Дж. и Тиан З. Строгий формализм ангармонической атомистической функции Грина для трехмерных интерфейсов. Физ. Ред. B 101 , 041301 (R) (2020 г.).

    Артикул Google ученый

  • Minnich, A.J. et al. Метод спектроскопии теплопроводности для измерения длины свободного пробега фононов. Физ. Преподобный Летт. 107 , 095901 (2011).

    КАС Статья Google ученый

  • Siemens, M.E. et al. Квазибаллистический перенос тепла от наноразмерных границ раздела, наблюдаемый с помощью сверхбыстрых когерентных пучков мягкого рентгеновского излучения. Нац. Матер. 9 , 26–30 (2010).

    КАС Статья Google ученый

  • Канг Дж. С., Ли М., Ву Х., Нгуен Х. и Ху Ю. Экспериментальное наблюдение высокой теплопроводности арсенида бора. Наука 361 , 575–578 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Тиан, Ф. и др. Необычно высокая теплопроводность объемных кристаллов арсенида бора. Наука 361 , 582–585 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Ли, С. и др. Высокая теплопроводность в кубических кристаллах арсенида бора. Наука 361 , 579–581 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • van Roekeghem, A., Carrete, J., Oses, C., Curtarolo, S. & Mingo, N. Высокопроизводительный расчет теплопроводности высокотемпературных твердых фаз: случай оксидных и фторидных перовскитов . Физ. Ред. 6 , 041061 (2016).

    Артикул Google ученый

  • Seyf, H.R. et al. Переосмысление фононов: проблема беспорядка. npj Вычисл. Матер. 3 , 49 (2017).

    Артикул КАС Google ученый

  • Kim, W. et al. Снижение теплопроводности и повышение термоэлектрической эффективности за счет внедрения наночастиц в кристаллические полупроводники. Физ. Преподобный Летт. 96 , 045901 (2006).

    Артикул КАС Google ученый

  • Poudel, B. et al. Высокие термоэлектрические характеристики наноструктурированных объемных сплавов теллурида висмута и сурьмы. Наука 320 , 634–638 (2008).

    КАС Статья Google ученый

  • Лукьянова М.Н. и др. Когерентная фононная теплопроводность в сверхрешетках. Наука 338 , 936–939 (2012).

    КАС Статья Google ученый

  • Равичандран, Дж. и др. Кроссовер от некогерентного к когерентному рассеянию фононов в эпитаксиальных оксидных сверхрешетках. Нац. Матер. 13 , 168–172 (2014).

    КАС Статья Google ученый

  • Лукьянова М.Н. и др. Локализация фононов в теплопроводности. научн. Доп. 4 , eaat9460 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Ферми, Э., Паста, П., С, У. и Цингоу, М. Исследования нелинейных задач (Калифорнийский университет, 1955).

  • Huberman, S. et al. Наблюдение второго звука в графите при температуре выше 100 К. Наука 364 , 375–379 (2019).

    КАС Статья Google ученый

  • Слэк, Г. А. Неметаллические кристаллы с высокой теплопроводностью. J. Phys. хим. Твердые вещества 34 , 321–335 (1973).

    КАС Статья Google ученый

  • Линдси Л., Бройдо Д. А. и Райнеке Т. Л. Определение сверхвысокой теплопроводности арсенида бора из первых принципов: конкурент алмаза? Физ. Преподобный Летт. 111 , 025901 (2013).

    КАС Статья Google ученый

  • Равичандран Н.К. и Бройдо Д. Фонон-фононное взаимодействие в сильно связанных твердых телах: правила отбора и процессы более высокого порядка. Физ. Ред. 10 , 021063 (2020 г.).

    КАС Статья Google ученый

  • Фэн, Т., Линдсей, Л. и Руан, X. Четырехфононное рассеяние значительно снижает собственную теплопроводность твердых тел. Физ. Ред. B 96 , 161201(R) (2017).

    Артикул Google ученый

  • Лв, Б. и др. Экспериментальное исследование предлагаемого сверхтеплопровода: Б.А. Заяв. физ. лат. 106 , 074105 (2015).

    Артикул КАС Google ученый

  • Линдси Л., Бройдо Д. А. и Райнеке Т. Л. Фононное изотопное рассеяние и теплопроводность в материалах с большим изотопным эффектом: исследование первых принципов. Физ. B 88 , 144306 (2013).

    Артикул КАС Google ученый

  • Gu, X., Wei, Y., Yin, X., Li, B. & Yang, R. Фононные тепловые свойства двумерных материалов. Ред. Мод. физ. 90 , 041002 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Линдси Л., Бройдо Д. А. и Минго Н. Решетчатая теплопроводность одностенных углеродных нанотрубок: вне приближения времени релаксации и правил отбора фонон-фононного рассеяния. Физ. B 80 , 125407 (2009).

    Артикул КАС Google ученый

  • Линдси Л., Бройдо Д. А. и Минго Н. Изгибные фононы и перенос тепла в графене. Физ. B 82 , 115427 (2010).

    Артикул КАС Google ученый

  • Маруяма, С. Молекулярно-динамическое моделирование теплопроводности в ОСНТ конечной длины. Физ. B 323 , 193–195 (2002).

    КАС Статья Google ученый

  • Баландин А.А. и др. Превосходная теплопроводность однослойного графена. Нано Летт. 8 , 902–907 (2008).

    КАС Статья Google ученый

  • Шмидт, А. Дж., Чен, X. и Чен, Г. Накопление импульсов, радиальная теплопроводность и анизотропная теплопроводность в нестационарном теплоотражении насос-зонд. Rev. Sci. Инструм. 79 , 114902 (2008 г. ).

    Артикул КАС Google ученый

  • Минго, Н. и Бройдо, Д. А. Зависимость теплопроводности углеродных нанотрубок от длины и «проблема длинных волн». Нано Летт. 5 , 1221–1225 (2005).

    КАС Статья Google ученый

  • Лепри, С. Теплопроводность в классических низкоразмерных решетках. Физ. Респ. 377 , 1–80 (2003).

    КАС Статья Google ученый

  • Чанг К.В., Окава Д., Гарсия Х., Маджумдар А. и Зеттл А. Нарушение закона Фурье в теплопроводных нанотрубках. Физ. Преподобный Летт. 101 , 075903 (2008 г.).

    КАС Статья Google ученый

  • Сюй, X. и др. Теплопроводность в зависимости от длины в подвешенном однослойном графене. Нац. коммун. 5 , 3689 (2014).

    КАС Статья Google ученый

  • Такабатаке Т., Суэкуни К., Накаяма Т. и Канешита Э. Электронно-кристаллические термоэлектрические клатраты из фононного стекла: эксперименты и теория. Ред. Мод. физ. 86 , 669–716 (2014).

    КАС Статья Google ученый

  • Кларк, Д. Р. и Филпот, С. Р. Материалы для теплозащитных покрытий. Матер. Сегодня 8 , 22–29 (2005).

    КАС Статья Google ученый

  • Weathers, A. et al. Стеклоподобная теплопроводность в наноструктурах сложного анизотропного кристалла. Физ. B 96 , 214202 (2017).

    Артикул Google ученый

  • Christensen, M. et al. Предотвращение пересечения дребезжащих мод в термоэлектрических материалах. Нац. Матер. 7 , 811–815 (2008).

    КАС Статья Google ученый

  • Sales, BC, Mandrus, D. & Williams, RK. Антимониды скуттерудита с наполнителем: новый класс термоэлектрических материалов. Наука 272 , 1325–1328 (1996).

    КАС Статья Google ученый

  • Mukhopadhyay, S. et al. Двухканальная модель сверхнизкой теплопроводности кристаллического Tl 3 VSe 4 . Наука 360 , 1445–1458 (2018).

    Артикул КАС Google ученый

  • Hoogeboom-Pot, K.M. et al. Новый режим наномасштабного переноса тепла: коллективная диффузия увеличивает эффективность рассеивания. Проц. Натл акад. науч. США 112 , 4846–4851 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Lee, S. et al. Резонансная связь приводит к низкой теплопроводности решетки. Нац. коммун. 5 , 3525 (2014).

    Артикул Google ученый

  • Delaire, O. et al. Гигантское ангармоническое рассеяние фононов в PbTe. Нац. Матер. 10 , 614–619 (2011).

    КАС Статья Google ученый

  • Тиан, З. и др. Фононная проводимость в PbSe, PbTe и PbTe 1− x Se x из расчетов из первых принципов. Физ. B 85 , 184303 (2012).

    Артикул КАС Google ученый

  • Li, C.W. et al. Орбитальный гигантский фононный ангармонизм в SnSe. Нац. физ. 11 , 1063–1069 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • млн лет, H. et al. Суперэластичный и мягкий (CH 3 NH 3 ) 3 Bi 2 I 9 кристалл со сверхнизкой теплопроводностью. Физ. Преподобный Летт. 123 , 155901 (2019).

    КАС Статья Google ученый

  • Qian, X., Gu, X. & Yang, R. Теплопроводность решетки органо-неорганического гибридного перовскита CH 3 NH 3 PbI 3 . Заяв. физ. лат. 108 , 063902 (2016).

    Артикул КАС Google ученый

  • Pisoni, A. et al. Сверхнизкая теплопроводность в органо-неорганическом гибридном перовските CH 3 NH 3 PbI 3 . J. Phys. хим. лат. 5 , 2488–2492 (2014).

    КАС Статья Google ученый

  • Чжу, Т. и Эртекин, Э. Смешанный фононный и нефононный перенос в гибридных перовскитах галогенидов свинца: дуальность стекло-кристалл, динамический беспорядок и ангармонизм. Энергетическая среда. науч. 12 , 216–229 (2019).

    КАС Статья Google ученый

  • Иоффе А. Ф. Полупроводниковые термоэлементы и термоэлектрическое охлаждение. Физ. Сегодня 12 , 42 (1959).

    Артикул Google ученый

  • Тамура, С. Изотопическое рассеяние дисперсионных фононов в Ge. Физ. Rev. B 27 , 858–866 (1983).

    КАС Статья Google ученый

  • Гарг Дж., Бонини Н., Козински Б. и Марзари Н. Роль беспорядка и ангармонизма в теплопроводности сплавов кремний-германий: исследование первых принципов. Физ. Преподобный Летт. 106 , 045901 (2011).

    Артикул КАС Google ученый

  • Мураками, Т., Сига, Т., Хори, Т., Эсфарджани, К. и Шиоми, Дж. Значение локальных силовых полей для уменьшения теплопроводности решетки в PbTe 1− x Se х сплавы. Еврофиз. лат. 102 , 46002 (2013).

    Артикул КАС Google ученый

  • Арригони, М., Каррете, Дж., Минго, Н. и Мэдсен, Г.К.Х. Количественное предсказание решеточной теплопроводности в случайных полупроводниковых сплавах из первых принципов: роль беспорядка с постоянной силой. Физ. B 98 , 115205 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Симончелли, М., Марзари, Н. и Маури, Ф. Единая теория переноса тепла в кристаллах и стеклах. Нац. физ. 15 , 809–813 (2019).

    КАС Статья Google ученый

  • Исаева Л., Барбалинардо Г., Донадио Д. и Барони С. Моделирование переноса тепла в кристаллах и стеклах на основе единого подхода динамики решетки. Нац. коммун. 10 , 3853 (2019).

    Артикул КАС Google ученый

  • Ян Р. и Чен Г. Моделирование теплопроводности периодических двумерных нанокомпозитов. Физ. B 69 , 195316 (2004).

    Артикул КАС Google ученый

  • Казимир, Х.Б.Г. Заметка о теплопроводности в кристаллах. Physica 5 , 495–500 (1938).

    Артикул Google ученый

  • Chiritescu, C. et al. Сверхнизкая теплопроводность в неупорядоченных слоистых кристаллах WSe 2 . Наука 315 ​​ , 351–353 (2007).

    КАС Статья Google ученый

  • Вазири, С. и др. Сверхвысокая теплоизоляция через гетерогенно слоистые двумерные материалы. наук. Доп. 5 , eaax1325 (2019).

    КАС Статья Google ученый

  • Чен Г. Теплопроводность и перенос баллистических фононов в поперечном направлении сверхрешеток. Физ. Rev. B 57 , 14958 (1998).

    КАС Статья Google ученый

  • Маджумдар, А. Микромасштабная теплопроводность в тонких диэлектрических пленках. Дж. Тепло. Трансф. 115 , 7–16 (1993).

    Артикул Google ученый

  • Chen, G. in Последние тенденции в исследованиях термоэлектрических материалов III Vol. 71 (изд. Tritt, TM) Ch. 5, 203–259(Эльзевир, 2001).

  • Венкатасубраманян, Р. Снижение теплопроводности решетки и поведение, подобное локализации фононов в сверхрешетчатых структурах. Физ. B 61 , 3091 (2000).

    КАС Статья Google ученый

  • Чен Г. Теплопроводность фононных волн в тонких пленках и сверхрешетках. Дж. Тепло. Трансф. 121 , 945–953 (1999).

    Артикул Google ученый

  • Ян Б. и Чен Г. Частично когерентная фононная теплопроводность в сверхрешетках. Физ. B 67 , 195311 (2003).

    Артикул КАС Google ученый

  • Maire, J. et al. Настройка теплопроводности волновой природой фононов. наук. Доп. 3 , e1700027 (2017).

    Артикул КАС Google ученый

  • Лю, Дж. и Ян, Р. Зависимая от длины теплопроводность одиночных вытянутых полимерных цепей. Физ. B 86 , 104307 (2012).

    Артикул КАС Google ученый

  • Чжан Т. и Луо Т. Теплопроводность полиэтиленовых одинарных цепей и кристаллических волокон под влиянием морфологии. J. Appl. физ. 112 , 094304 (2012).

    Артикул КАС Google ученый

  • Генри А. и Чен Г. Высокая теплопроводность одиночных полиэтиленовых цепей с использованием моделирования молекулярной динамики. Физ. Преподобный Летт. 101 , 235502 (2008 г.).

    Артикул КАС Google ученый

  • Zhang, T., Wu, X. & Luo, T. Полимерные нановолокна с выдающейся теплопроводностью и термостабильностью: фундаментальная связь между молекулярными характеристиками и макроскопическими термическими свойствами. J. Phys. хим. C 118 , 21148–21159 (2014).

    КАС Статья Google ученый

  • Шулумба, Н., Хеллман, О. и Миннич, А. Дж. Решетчатая теплопроводность молекулярных кристаллов полиэтилена на основе первых принципов, включая ядерные квантовые эффекты. Физ. Преподобный Летт. 119 , 185901 (2017).

    Артикул Google ученый

  • Wang, X., Kaviany, M. & Huang, B. Взаимодействие и транспорт фононов в отдельных полиэтиленовых цепях: сравнительное исследование с объемным кристаллом. Наномасштаб 9 , 18022–18031 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Шен С., Генри А., Тонг Дж., Женг Р. и Чен Г. Полиэтиленовые нановолокна с очень высокой теплопроводностью. Нац. нанотехнологии. 5 , 251–255 (2010).

    КАС Статья Google ученый

  • Shrestha, R. et al. Кристаллические полимерные нановолокна со сверхвысокой прочностью и теплопроводностью. Нац. коммун. 9 , 1664 (2018).

    Артикул КАС Google ученый

  • Сюй, Ю. и др. Наноструктурированные полимерные пленки с металлоподобной теплопроводностью. Нац. коммун. 10 , 1771 (2019).

    Артикул КАС Google ученый

  • Ронка, С., Игараши, Т., Форте, Г. и Растоги, С. Металлоподобная теплопроводность в легком изоляторе: Ленты и пленки из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, обработанные в твердом состоянии. Полимер 123 , 203–210 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Чжу, Б. и др. Новые полиэтиленовые волокна с очень высокой теплопроводностью благодаря аморфной реструктуризации. САУ Омега 2 , 3931–3944 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Смит, М. К., Сингх, В., Калаитзиду, К. и Кола, Б. А. Поверхности массива поли(3-гексилтиофена) нанотрубок с регулируемым смачиванием и контактным переносом тепловой энергии. АКС Нано 9 , 1080–1088 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Лу, К. и др. Теплопроводность электропрядения с выровненным по цепи полиэтиленоксидом (ПЭО). Полимер 115 , 52–59 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Курабаяши К., Ашеги М. и Гудсон К. Э. Измерение анизотропии теплопроводности в полиимидных пленках. Дж. Микроэлектромех. Сист. 8 , 180–191 (1999).

    КАС Статья Google ученый

  • Wei, X., Zhang, T. & Luo, T. Теплопроводность аморфных полимерных смесей, зависящая от конформации цепи: влияние меж- и внутрицепочечных взаимодействий. Физ. хим. хим. физ. 18 , 32146–32154 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Xie X. et al. Высокая и низкая теплопроводность аморфных макромолекул. Физ. B 95 , 035406 (2017).

    Артикул Google ученый

  • Сюй, Ю. и др. Молекулярно-инженерный сопряженный полимер с высокой теплопроводностью. наук. Доп. 4 , eaar3031 (2018).

    Артикул КАС Google ученый

  • Kim, G.H. et al. Высокая теплопроводность в смесях аморфных полимеров за счет межцепных взаимодействий. Нац. Матер. 14 , 295–300 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Cui, L. et al. Теплопроводность одномолекулярных соединений. Природа 572 , 628–633 (2019).

    КАС Статья Google ученый

  • Wang, Z. et al. Сверхбыстрая вспышка теплопроводности молекулярных цепей. Наука 317 , 787–790 (2007).

    КАС Статья Google ученый

  • Расс Б., Глоделл А., Урбан Дж. Дж., Чабиник М. Л. и Сегалман Р. А. Органические термоэлектрические материалы для сбора энергии и контроля температуры. Нац. Преподобный Матер. 1 , 16050 (2016).

  • Лю, Дж. и др. Сверхнизкая теплопроводность тонких пленок гибридного органо-неорганического цинкона, осажденных атомно-молекулярным слоем. Нано Летт. 13 , 5594–5599 (2013).

    КАС Статья Google ученый

  • Онг, В.-Л. и Мален, Дж. А. Тепловой перенос в наноструктурированных органо-неорганических гибридных материалах. год. Преподобный Тепло. Трансф. 19 , 67–126 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Ян, Дж. и др. Обрабатываемые раствором суператомные тонкие пленки. Дж. Ам. хим. соц. 141 , 10967–10971 (2019).

    КАС Статья Google ученый

  • Ли, Р., Ли, Э. и Луо, Т. Единый потенциал глубокой нейронной сети, способный прогнозировать теплопроводность кремния в различных фазах. Матер. Сегодня физ. 12 , 100181 (2019).

    Артикул Google ученый

  • Qian, X., Peng, S., Li, X., Wei, Y. & Yang, R. Моделирование теплопроводности с использованием потенциалов машинного обучения: приложение к кристаллическому и аморфному кремнию. Матер. Сегодня физ. 10 , 100140 (2019).

    Артикул Google ученый

  • Ю, С. и др. Разработка наноструктур для переноса фононов с помощью байесовской оптимизации. Физ. Ред. 7 , 021024 (2017 г.).

    Артикул Google ученый

  • Каррете, Дж., Ли, В., Минго, Н., Ван, С. и Куртароло, С. Обнаружение беспрецедентно низкой теплопроводности полугейслеровых полупроводников с помощью моделирования высокопроизводительных материалов. Физ. Ред. 4 , 011019 (2014 г.).

    КАС Статья Google ученый

  • Чо, Дж. и др. Электрохимически регулируемая теплопроводность оксида лития-кобальта. Нац. коммун. 5 , 4035 (2014).

    КАС Статья Google ученый

  • Томко, Дж. А. и др. Настраиваемый тепловой перенос и обратимое переключение теплопроводности в топологически объединенных в сеть биоматериалах. Нац. нанотехнологии. 13 , 959–964 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Ihlefeld, J. F. et al. Перестраиваемая фононная теплопроводность при комнатной температуре через реконфигурируемые интерфейсы в тонких сегнетоэлектрических пленках. Нано Летт. 15 , 1791–1795 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Шин Дж. и др. Световое переключение теплопроводности в азобензольных полимерах. Проц. Натл акад. науч. США 116 , 5973–5978 (2019 г.).

    КАС Статья Google ученый

  • Лу, К. и др. Двунаправленная настройка теплового транспорта в SrCoO x с электрохимически индуцированными фазовыми переходами. Нац. Матер. 19 , 655–662 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Хао, М., Ли, Дж., Парк, С., Моура, С. и Дамес, К. Эффективное управление температурой литий-ионных аккумуляторов с пассивным межфазным терморегулятором на основе сплава с памятью формы. Нац. Энергия 3 , 899–906 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Лио, Х.-К. и другие. Теплопроводность материала с фазовым переходом Ge 2 Sb 2 Te 5 . Заяв. физ. лат. 89 , 151904 (2006).

    Артикул КАС Google ученый

  • Caccia, M. et al. Металлокерамические композиты для теплообменников солнечных электростанций. Природа 562 , 406–409 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Глассбреннер, К.Дж. и Слэк, Г.А. Теплопроводность кремния и германия от 3°К до точки плавления. Физ. Ред. 134 , A1058–A1069 (1964).

    Артикул Google ученый

  • Аллен, П.Б., Фельдман, Дж.Л., Фабиан, Дж. и Вутен, Ф. Диффузоны, локоны и пропагоны: характер атомных вибраций в аморфном кремнии. Филос. Маг. Б 79 , 1715–1731 (1999).

    КАС Статья Google ученый

  • Помпе Г. и Хегенбарт Э. Теплопроводность аморфного кремния при низких температурах. Физ. Статус Solidi B 47 , 103–108 (1988).

    Артикул Google ученый

  • Кэхилл Д. Г., Фишер Х.Е., Клитснер Т., Шварц Э.Т. и Пол Р.О. Теплопроводность тонких пленок: измерения и понимание. Дж. Вак. науч. Технол. А 7 , 1259–1266 (1989).

    КАС Статья Google ученый

  • Кэхилл Д. Г., Катияр М. и Абельсон Дж. Р. Теплопроводность тонких пленок и -Si:H. Физ. Ред. B 50 , 6077–6081 (1994).

    КАС Статья Google ученый

  • Макгоги, А.Дж.Х., Джейн, А. и Ким, Х.-Ю. Фононные свойства и теплопроводность из первых принципов, динамики решетки и уравнения переноса Больцмана. J. Appl. физ. 125 , 011101 (2019).

    Артикул КАС Google ученый

  • Шиоми Дж., Эсфарджани К. и Чен Г. Теплопроводность полугейслеровых соединений на основе расчетов из первых принципов. Физ. B 84 , 104302 (2011).

    Артикул КАС Google ученый

  • Johnson, J. A. et al. Прямое измерение недиффузионного переноса тепла при комнатной температуре на микронные расстояния в кремниевой мембране. Физ. Преподобный Летт. 110 , 025901 (2013).

    Артикул КАС Google ученый

  • Hu, Y., Zeng, L., Minnich, A.J., Dresselhaus, M.S. & Chen, G. Спектральное картирование теплопроводности через наноразмерный баллистический перенос. Нац. нанотехнологии. 10 , 701–706 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Чен, К. и др. Сверхвысокая теплопроводность в обогащенном изотопами кубическом нитриде бора. Наука 367 , 555–559 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Dames, C. Подтверждена сверхвысокая теплопроводность арсенида бора. Наука 361 , 549–550 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Гири, А. и Хопкинс, П. Достижение лучшего теплопроводности. Нац. Матер. 19 , 481–490 (2020).

    Артикул КАС Google ученый

  • Канг, Дж. С., Ву, Х. и Ху, Ю. Тепловые свойства и спектральные характеристики фононов синтетического фосфида бора для применений с высокой теплопроводностью. Нано Летт. 17 , 7507–7514 (2017).

    КАС Статья Google ученый

  • Qian, X., Jiang, P. & Yang, R. Анизотропная теплопроводность карбида кремния 4H и 6H, измеренная с использованием термоотражения во временной области. Матер. Сегодня физ. 3 , 70–75 (2017).

    Артикул Google ученый

  • Cuffe, J. et al. Реконструкция вклада длины свободного пробега фононов в теплопроводность с использованием наноразмерных мембран. Физ. B 91 , 245423 (2015).

    Артикул КАС Google ученый

  • Лю В. и Ашеги М. Измерения теплопроводности ультратонких слоев монокристаллического кремния. Дж. Тепло. Трансф. 128 , 75–83 (2006).

    КАС Статья Google ученый

  • Ашеги М., Леунг Ю.К., Вонг С.С. и Гудсон К.Е. Рассеяние фононов на границах в тонких слоях кремния. заявл. физ. лат. 71 , 1798–1800 (1997).

    КАС Статья Google ученый

  • Гудсон, К. Э. и Джу, Ю. С. Теплопроводность в новых электронных пленках. год. Преподобный Матер. науч. 29 , 261–293 (1999).

    КАС Статья Google ученый

  • Ли, Д. и др. Теплопроводность отдельных кремниевых нанопроволок. заявл. физ. лат. 83 , 2934–2936 (2003).

    КАС Статья Google ученый

  • Dames, C. & Chen, G. Теоретическая фононная теплопроводность сверхрешеточных нанопроводов Si/Ge. J. Appl. физ. 95 , 682–693 (2004).

    КАС Статья Google ученый

  • Чой, С.Л., Вонг, Ю.В., Ян, Г.В. и Канамото, Т. Модуль упругости и теплопроводность ультратянутого полиэтилена. Ж. Полим. науч. B 37 , 3359–3367 (1999).

    КАС Статья Google ученый

  • Пиро Л., Кинани-Алауи М., Исси Дж. П., Бегин Д. и Бийо Д. Теплопроводность ориентированной полиацетиленовой пленки. Твердотельный коммуник. 79 , 427–429 (1989).

    Артикул Google ученый

  • Андерсон П.В., Гальперин Б.И. и Варма К.М. Аномальные низкотемпературные тепловые свойства стекол и спиновых стекол. Филос. Маг. 25 , 1–9 (1972).

    КАС Статья Google ученый

  • Кэхилл Д., Уотсон С. и Пол Р. Нижний предел теплопроводности неупорядоченных кристаллов. Физ. Ред. B 46 , 6131–6140 (1992).

    КАС Статья Google ученый

  • Чен З. и Деймс К. Анизотропная модель минимальной теплопроводности. Заяв. физ. лат. 107 , 1

    (2015).

    Артикул КАС Google ученый

  • Джанноцци П., де Жиронколи С., Павоне П. и Барони С. Ab initio Расчет дисперсии фононов в полупроводниках. Физ. B 43 , 7231–7242 (1991).

    КАС Статья Google ученый

  • Зиман, Дж. М. Электроны и фононы: теория явлений переноса в твердых телах (Oxford Univ. Press, 2001).

  • Дебернарди, А., Барони, С. и Молинари, Э. Время жизни ангармонических фононов в полупроводниках из теории возмущений, зависящих от плотности. Физ. Преподобный Летт. 75 , 1819–1822 (1995).

    КАС Статья Google ученый

  • Ли, В., Каррете, Дж., А. Катчо, Н. и Минго, Н. ShengBTE: решатель уравнения переноса Больцмана для фононов. Вычисл. физ. коммун. 185 , 1747–1758 (2014).

    КАС Статья Google ученый

  • Ян Ф. и Деймс С. Спектр среднего свободного пробега как инструмент для понимания теплопроводности объемных и наноструктур. Физ. B 87 , 035437 (2013).

    Артикул КАС Google ученый

  • Dames, C. & Chen, G. в Справочник по термоэлектрике: Macro to Nano (изд. Rowe, DM) Ch. 42 (Тейлор и Фрэнсис, 2006 г.).

  • Ли, С., Бройдо, Д., Эсфарджани, К. и Чен, Г. Гидродинамический перенос фононов в подвешенном графене. Нац. коммун. 6 , 6290 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Cepellotti, A. et al. Фононная гидродинамика в двумерных материалах. Нац. коммун. 6 , 6400 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Минго, Н., Хаузер, Д., Кобаяши, Н. П., Плиссонье, М. и Шакури, А. Подход «наночастицы в сплаве» к эффективным термоэлектрикам: силициды в SiGe. Нано Летт. 9 , 711–715 (2009).

    КАС Статья Google ученый

  • Ляо, Б. и др. Значительное снижение теплопроводности решетки за счет электрон-фононного взаимодействия в кремнии с высокой концентрацией носителей заряда: исследование первых принципов. Физ. Преподобный Летт. 114 , 115901 (2015).

    Артикул КАС Google ученый

  • Zhou, J. et al. Ab initio оптимизация эффекта фононного увлечения для низкотемпературного термоэлектрического преобразования энергии. Проц. Натл акад. науч. США 112 , 14777–14782 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Dames, C. Измерение теплопроводности тонких пленок: 3 омега и родственные электротермические методы. год. Преподобный Тепло. Трансф. 16 , 7–49 (2013).

    Артикул Google ученый

  • Кэхилл, Д. Г. Анализ теплового потока в слоистых структурах для теплового отражения во временной области. Rev. Sci. Инструм. 75 , 5119–5122 (2004).

    КАС Статья Google ученый

  • Шмидт, А. Дж., Чеайто, Р. и Кьеза, М. Метод термоотражения в частотной области для характеристики тепловых свойств. Rev. Sci. Инструм. 80 , 094901 (2009).

    Артикул КАС Google ученый

  • Jiang, P., Qian, X. & Yang, R. Учебное пособие: тепловое отражение во временной области (TDTR) для характеристики тепловых свойств объемных и тонкопленочных материалов. J. Appl. физ. 124 , 161103 (2018).

    Артикул КАС Google ученый

  • Цянь, X., Дин, З., Шин, Дж., Шмидт, А. Дж. и Чен, Г. Точное измерение плоскостной теплопроводности слоистых материалов без металлического пленочного преобразователя с использованием теплового отражения в частотной области. Rev. Sci. Инструм. 91 , 064903 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Хуа, К., Чен, X., Равичандран, Н. К. и Миннич, А. Дж. Экспериментальная метрология для получения тепловых коэффициентов пропускания фононов на границах твердого тела. Физ. Ред. B 95 , 205423 (2017).

    Артикул Google ученый

  • Ляо Б., Мазнев А. А., Нельсон К. А. и Чен Г. Фотовозбужденные носители заряда подавляют субтерагерцовую фононную моду в кремнии при комнатной температуре. Нац. коммун. 7 , 13174 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Zhou, J. et al. Прямое наблюдение большого эффекта электрон-фононного взаимодействия на фононный перенос тепла. Нац. коммун. 11 , 6040 (2020).

    КАС Статья Google ученый

  • Теплопроводность материалов | Свойства материала

    В этой таблице приведены коэффициенты теплопроводности наиболее распространенных материалов, с которыми вы можете столкнуться в жизни. Исследуйте мир материалов, сравнивайте материалы друг с другом, а также пытайтесь исследовать другие свойства.

    Вода

    ——

    0,598 Вт/(м.К)

    Вода — влажное, неорганическое, прозрачное, без вкуса, запаха и почти бесцветное химическое вещество, которое является основным компонентом гидросферы Земли и жидкостей всех известные живые организмы (в которых он действует как растворитель).

    Вода в наибольшей степени используется человеком в сельском хозяйстве, включая орошаемое земледелие, на долю которого приходится от 80 до 90 процентов общего потребления воды человеком.

    0,598 Вт/(м.К)

    Воздух

    ——

    0,025 Вт/(м. К)

    Воздух представляет собой смесь азота, кислорода, аргона, углекислого газа, водяного пара и других микроэлементов. Атмосфера Земли — это слой газов, обычно известный как воздух, удерживаемый гравитацией Земли, окружающий планету Земля и образующий ее планетарную атмосферу.

    Воздух является природным ресурсом и доступен в изобилии. Это важнейший элемент природы, поддерживающий жизнь на Земле. Воздух очень полезен и имеет множество применений. Использование воздуха: поддержание жизни и роста, горение, поддержание температуры, поставка энергии, фотосинтез это просто вода, застывшая в твердом состоянии. В зависимости от наличия примесей, таких как частицы почвы или пузырьки воздуха, он может казаться прозрачным или иметь более или менее непрозрачный голубовато-белый цвет. Воздух также содержит переменное количество водяного пара, в среднем около 1% на уровне моря и 0,4% во всей атмосфере.

    Лед веками использовался для охлаждения и сохранения продуктов питания, полагаясь на сбор природного льда в различных формах, а затем на механическое производство материала.

    2,22 Вт/(м.К)

    Стекло

    ——

    1,05 Вт/(м.К)

    Стекло — некристаллическое, часто прозрачное аморфное твердое вещество

    Стекла имеют широкое практическое и технологическое применение, стекла например, в оконных стеклах, посуде и оптике.
    Стекло — вездесущий материал в оптике благодаря его способности преломлять, отражать и пропускать свет.

    1,05 Вт/(м.К)

    Карбид бора

    ——

    30 Вт/(м.К)

    Карбид бора (B4C) представляет собой чрезвычайно твердый бор-углеродный керамический и ковалентный материал. Это один из самых твердых известных материалов, занимающий третье место после алмаза и кубического нитрида бора.

    Карбид бора нашел применение в военной броне, высокопроизводительных велосипедах или для полировки и притирки. Карбид бора также используется в регулирующих стержнях ядерных реакторов.

    30 Вт/(м.К)

    Графит

    ——

    200 Вт/(м. К)

    Графит представляет собой кристаллическую форму элемента углерода. Хотя графит является гибким, он неэластичен и обладает высокой электро- и теплопроводностью.

    Его свойства определяют разнообразие областей его применения в промышленности, на транспорте, в энергетике, обороне, медицине, науке, спорте.

    200 Вт/(м.К)

    Углеродное волокно

    ——

    100 Вт/(м.К)

    Углеродное волокно представляет собой полимер, который является очень прочным и очень легким материалом. Углеродные волокна имеют ряд преимуществ, включая высокую жесткость, высокую прочность на растяжение, малый вес, высокую химическую стойкость, устойчивость к высоким температурам и низкое тепловое расширение. Углеродное волокно в пять раз прочнее стали и вдвое жестче.

    Углеродные волокна чаще всего используются для сдерживания композитных материалов, особенно класса материалов, известных как полимеры, армированные углеродным волокном, или графит. Углеродные волокна также используются в автомобильной или авиационной промышленности.

    100 Вт/(м·К)

    Полиэтилен

    ——

    0,5 Вт/(м·К)

    Полиэтилен (ПЭ) — самый объемный полимер в мире. Его высокая прочность, пластичность, превосходная химическая стойкость, низкая проницаемость для водяного пара и очень низкое водопоглощение в сочетании с простотой обработки делают ПЭ всех различных классов плотности привлекательным выбором для различных товаров.

    По состоянию на 2017 год ежегодно производится более 100 миллионов тонн полиэтиленовых смол, что составляет 34% от общего объема рынка пластмасс. ПЭ используется, среди прочего, для изготовления контейнеров, бутылок, пленки и труб.

    0,5 Вт/(м.К)

    Полипропилен

    ——

    0,2 ​​Вт/(м.К)

    Полипропилен обладает свойствами, подобными полиэтилену, но он немного тверже и более термостойкий. Это белый механически прочный материал с высокой химической стойкостью. Полипропилен подлежит вторичной переработке.

    Полипропилен является вторым наиболее широко производимым товарным пластиком (после полиэтилена). Полипропилен имеет множество применений. Области применения литья под давлением охватывают широкий спектр применений в автомобилестроении, таких как плафоны, боковые панели и корпуса автомобильных аккумуляторов, до деталей багажа и стиральных машин. Полипропилен с наполнителем можно использовать в автомобильной промышленности, например, в опорах и крышках двигателя.

    0,2 ​​Вт/(м·К)

    Углекислый газ

    ——

    0,0166 Вт/(м·К)

    Углекислый газ (CO2) — бесцветный газ, плотность которого примерно на 53 % выше плотности сухого воздуха. Он относительно нетоксичен и негорюч. CO2 является второстепенным компонентом атмосферы Земли, но важным компонентом воздуха.

    CO2 используется в пищевой, нефтяной и химической промышленности. Охлажденный CO2 в твердом состоянии называется сухим льдом. Углекислый газ также используется в качестве хладагента в огнетушителях, для надувания спасательных плотов и спасательных жилетов, для подрыва угля, вспенивания резины и пластика, для стимулирования роста растений в теплицах.

    0,0166 Вт/(м.К)

    Кирпич

    ——

    1,31 Вт/(м.К)

    Кирпичи представляют собой конструкционные глиняные изделия, изготавливаемые в виде стандартных единиц. Три основных типа кирпича — это необожженный, обожженный и химически затвердевший кирпич. Каждый тип изготавливается по-разному.

    Кирпич чаще всего используется как для зданий, так и для тротуаров. Кирпичи в металлургии и стекольной промышленности часто используются для футеровки печей, в частности огнеупорные кирпичи, такие как кремнеземные, магнезиальные, шамотные и нейтральные (хромомагнезитовые) огнеупорные кирпичи.

    1,31 Вт/(м·К)

    Фарфор

    ——

    1,5 Вт/(м·К)

    Фарфор — это керамический материал, изготовленный путем нагревания материалов, как правило, таких как каолин, до температур в печи в печи. 1200 и 1400 °С. Фарфоровые и керамические материалы примерно так же устойчивы к кислотам и химическим веществам, как и стекло, но обладают большей прочностью.

    Фарфор может использоваться в качестве строительного материала, обычно в виде плитки или больших прямоугольных панелей. Фарфор и другие керамические материалы имеют множество применений в технике, особенно в керамической технике. Это отличный изолятор для использования с высокими напряжениями, особенно на открытом воздухе.

    1,5 Вт/(м·К)

    Карбид вольфрама

    ——

    110 Вт/(м·К)

    Карбид вольфрама представляет собой очень плотный карбид, содержащий равные части атомов вольфрама и углерода.

    В своей основной форме карбид вольфрама представляет собой мелкий порошок серого цвета, но его можно прессовать и формовать для использования в промышленном оборудовании, режущих инструментах, абразивах, бронебойных снарядах и ювелирных изделиях. Карбид вольфрама широко используется в горнодобывающей промышленности в буровых долотах с верхним ударником, забойных молотах, шарошечных резцах, длинностенных струговых долотах, длинностенных комбайнах, расширителях для бурения восстающих и туннельных проходческих машинах. Цементированные композиты карбид вольфрама-кобальт известны под разными торговыми названиями, включая Widia и Carboloy.

    110 Вт/(м.К)

    Алмаз

    ——

    1000 Вт/(м.К)

    Алмаз представляет собой форму углерода и является самым твердым из известных природных материалов. Тем не менее, из-за важных структурных слабых мест, прочность алмаза только от удовлетворительной до хорошей.

    В настоящее время алмазы используются в качестве драгоценных камней для украшения и в качестве промышленных абразивов для резки твердых материалов. Рынки ювелирных и технических бриллиантов оцениваются по-разному. В промышленности алмазы применяются в нефтяных буровых долотах, фрезах для бурения, волоках для волочения проволоки, экструзионных матрицах, вставках режущих инструментов, оптических шлифовальных инструментах, покрытиях для жестких дисков компьютеров и покрытиях для шарикоподшипников.

    1000 Вт/(м.К)

    Графен

    ——

    4000 Вт/(м. К)

    Графен — аллотроп углерода. Графен обладает высокой теплопроводностью, высокой электропроводностью, высокой эластичностью и гибкостью, высокой твердостью и прочностью.

    Графен — это прозрачный и гибкий проводник, который имеет большие перспективы для использования в различных материалах и устройствах, включая солнечные элементы, светодиоды (LED), сенсорные панели и смарт-окна или телефоны. Смартфоны с графеновыми сенсорными экранами уже представлены на рынке.

    4000 Вт/(м.К)

    ПЭТ

    ——

    0,3 Вт/(м.К)

    Полиэтилентерефталат, обычно сокращенно ПЭТ, PETE, представляет собой наиболее распространенную полиэфирную смолу из семейства термопластичных полимеров. ПЭТ — это твердый, жесткий, прочный, стабильный по размерам материал, который очень мало поглощает воду.

    Обычно ПЭТ используется в качестве материала для литья под давлением, для выдувных бутылок и ориентированных пленок. Большая часть мирового производства ПЭТ приходится на синтетические волокна (более 60%), при этом на производство бутылок приходится около 30% мирового спроса.

    0,3 Вт/(м.К)

    Поликарбонат

    ——

    0,2 ​​Вт/(м.К)

    Поликарбонат (ПК) представляет собой термопластичный полимер. Он кристально чистый и бесцветный, но имеет слабость к зазубринам.

    Поликарбонат в основном используется для электронных приложений, он используется в различных продуктах, связанных с электрическим и телекоммуникационным оборудованием. Основным применением поликарбоната является производство компакт-дисков, DVD-дисков и дисков Blu-ray. Он также используется в защитных касках, защитных щитах, фонарях самолетов, корпусах линз светофоров и корпусах автомобильных аккумуляторов.

    0,2 ​​Вт/(м·К)

    Оксид углерода

    ——

    0,024 Вт/(м·К)

    Оксид углерода (СО), высокотоксичный, бесцветный, без запаха, легковоспламеняющийся газ. Угарный газ в воздухе в обычных условиях не содержится, так как образуется при неполном сгорании углерода угля, природного газа, нефти.

    CO производится в промышленных масштабах для использования в производстве многочисленных органических и неорганических химических продуктов, таких как кислоты, сложные эфиры и спирт, или используется в смесях топливного газа с водородом и другими газами для промышленного и бытового отопления.

    0,024 Вт/(м.К)

    Песок

    ——

    0,25 Вт/(м.К)

    Песок представляет собой зернистый материал, состоящий из мелкодисперсных частиц породы и минералов. Состав песка варьируется в зависимости от местных источников горных пород и условий.

    Песок является невозобновляемым ресурсом с течением времени, и песок, пригодный для изготовления бетона, пользуется большим спросом. В гончарной и стекольной промышленности в качестве источника кремнезема используются очень чистые кварцевые пески. Подобные пески необходимы для футеровки горнов сталеплавильных печей.

    0,25 Вт/(м·К)

    Известняк

    ——

    1,3 Вт/(м·К)

    Известняк — это разновидность карбонатных осадочных пород.

    Известняк очень распространен в архитектуре, особенно в Европе и Северной Америке. Известняк добывают в карьерах или шахтах. Основными потребителями извести являются сталелитейная промышленность (снижение температуры плавления шлака) ~ 35 %, природоохранное использование (десульфурация, очистка воды) ~ 20 %, гражданское строительство ~ 20 % и химия ~ 8 %.

    1,3 Вт/(м·К)

    Elektron 21

    ——

    116 Вт/(м·К)

    В целом, Elektron является зарегистрированным товарным знаком широкого спектра магниевых сплавов, производимых британской компанией Magnesium. Ограничено. Электрон 21, обозначенный UNS M12310, является одним из сплавов с превосходной коррозионной стойкостью и литейными свойствами.

    Область применения включает автоспорт и аэрокосмическую промышленность, так как обладает высокой прочностью, малым весом и отличными характеристиками гашения вибрации.

    116 Вт/(м.К)

    Дюралюминий

    ——

    140 Вт/(м.К)

    Дюраль легкий сплав алюминия, открытый в 1910 году немецким металлургом Альфредом Вильмом. Он обнаружил, что после закалки алюминиевый сплав, содержащий 4% меди, медленно затвердевает, если оставить его при комнатной температуре на несколько дней. Этот процесс теперь известен как естественное старение.

    Сплав может быть прокатан, кован и экструдирован в различные формы и изделия. Легкий вес и высокая прочность дюралюминия по сравнению со сталью позволили использовать его в авиастроении.

    140 Вт/(м.К)

    Цирконий-оловянный сплав

    ——

    18 Вт/(м.К)

    Циркониевые сплавы, в которых олово является основным легирующим элементом, обеспечивает улучшение их механических свойств, имеют широкое распространение в США. Общую подгруппу имеет торговая марка Zircaloy. В случае сплавов циркония с оловом имеет место снижение коррозионной стойкости в воде и паре, что привело к необходимости дополнительного легирования.

    18 Вт/(м.К)

    Аустенитная нержавеющая сталь

    ——

    20 Вт/(м.К)

    Аустенитные нержавеющие стали обладают наилучшей коррозионной стойкостью среди всех нержавеющих сталей, а также превосходными криогенными свойствами и хорошей жаропрочностью. Они обладают гранецентрированной кубической (ГЦК) микроструктурой, которая является немагнитной, и их можно легко сваривать. Нержавеющая сталь типа 304 (содержащая 18–20 % хрома и 8–10,5 % никеля) является наиболее распространенной нержавеющей сталью. Она также известна как нержавеющая сталь «18/8» из-за ее состава, который включает 18% хрома и 8% никеля. Этот сплав устойчив к большинству видов коррозии.

    20 Вт/(м.К)

    Мягкая сталь

    ——

    50 Вт/(м.К)

    Низкоуглеродистая сталь содержит примерно 0,05–0,25% углерода, что делает ее ковкой и пластичной. Мягкая сталь имеет относительно низкую прочность на растяжение, но она дешева и ее легко деформировать; поверхностная твердость может быть увеличена за счет науглероживания.

    Типичные области применения включают компоненты автомобильных кузовов, конструкционные формы (например, двутавровые балки, швеллеры и уголки) и листы, которые используются в трубопроводах, зданиях.

    50 Вт/(м·К)

    Серый чугун

    ——

    53 Вт/(м·К)

    Серый чугун — это старейший и наиболее распространенный тип чугуна, о котором, вероятно, думает большинство людей, когда они слышат термин «чугун». Серый чугун имеет меньшую прочность на растяжение и ударопрочность, чем сталь, но его прочность на сжатие сравнима с низко- и среднеуглеродистой сталью. Серый чугун обладает хорошей теплопроводностью и удельной теплоемкостью, поэтому его часто используют в посуде и тормозных дисках.

    53 Вт/(м.К)

    Сплав TZM

    ——

    126 Вт/(м.К)

    Молибден-титан-циркониевые (TZM) сплавы, очень легированные титаном и цирконием мелкие карбиды. Ключевым требованием для выдерживания высоких температур является высокая температура плавления и стабильные механические свойства (например, высокая твердость) даже при высоких температурах. Сплавы TZM используются практически во всех основных отраслях промышленности, где требуются высокотемпературные приложения с большой механической нагрузкой. Например, аэрокосмическая, автомобильная, химическая, горнодобывающая, ядерная и металлообрабатывающая. Обычно его изготавливают методами порошковой металлургии или дугового литья.

    126 Вт/(м.К)

    Инконель

    ——

    6,5 Вт/(м.К)

    Инконель 718 — суперсплав на основе никеля, обладающий высокими прочностными свойствами и устойчивостью к повышенным температурам. Он также демонстрирует замечательную защиту от коррозии и окисления. Высокотемпературная прочность инконеля достигается за счет упрочнения твердого раствора или дисперсионного твердения, в зависимости от сплава. Inconel 718 состоит из 55% никеля, 21% хрома, 6% железа и небольшого количества марганца, углерода и меди.

    6,5 Вт/(м.К)

    ETP

    ——

    394 Вт/(м.К)

    Электролитическая вязкая медь, UNS C11000, представляет собой чистую медь (с максимальным содержанием примесей 0,035 %) процесс электролитического рафинирования, и это наиболее широко используемый сорт меди во всем мире.

    Электропроводка является наиболее важным рынком сбыта для медной промышленности. Это включает структурную силовую проводку, кабель распределения питания, проводку прибора, кабель связи, автомобильный провод и кабель, а также магнитный провод.

    394 Вт/(м.К)

    Мельхиор

    ——

    40 Вт/(м.К)

    Мельхиоровые сплавы, содержащие обычно от 60 до 90% меди и никеля в качестве основного легирующего элемента элемент. Два основных сплава 90/10 и 70/30. Также могут содержаться другие укрепляющие элементы, такие как марганец и железо. Мельхиоры обладают отличной стойкостью к коррозии, вызванной морской водой.

    Мельхиор может использоваться во многих морских применениях, например, для гребных винтов и гребных валов.

    40 Вт/(м.К)

    Zamak 3

    ——

    113 Вт/(м.К)

    Zamak — это семейство сплавов на основе цинка и легирующих элементов из алюминия, магния и меди . Цинковые сплавы имеют низкие температуры плавления, требуют относительно небольшого подвода тепла, не требуют флюса или защитной атмосферы. Из-за их высокой текучести цинковые сплавы могут быть отлиты с гораздо более тонкими стенками, чем другие сплавы для литья под давлением, и они могут быть отлиты под давлением с более жесткими допусками на размеры.

    113 Вт/(мК)

    Рубин

    ——

    40 Вт/(мК)

    Рубин — драгоценный камень цвета от розового до кроваво-красного, разновидность минерального корунда (оксида алюминия). Другие разновидности корунда ювелирного качества называются сапфирами.

    Как и другие драгоценные камни, рубины становятся все более популярным выбором для обручальных колец и других украшений.

    40 Вт/(м.К)

    Уран диоксид

    ——

    8,68 Вт/(м.К)

    Диоксид урана представляет собой керамическое тугоплавкое соединение урана, которое во многих случаях используется в качестве ядерного топлива. Диоксид урана представляет собой черное полупроводниковое твердое вещество с очень низкой теплопроводностью, но имеет очень высокую температуру плавления и хорошо известное поведение. Диоксид урана имеет значительно меньшую плотность, чем уран в металлической форме.

    Большинство легководных реакторов используют урановое топливо в виде диоксида урана (химически UO2)

    8,68 Вт/(м. К)

    Полистирол

    ——

    0,12 Вт/(м.К)

    Полистирол, сокращенно PS, представляет собой синтетический ароматический углеводородный полимер, изготовленный из мономера, известного как стирол. PS может быть твердым или вспененным. Полистирол общего назначения прозрачен, тверд и довольно хрупок. Это бесцветный и прозрачный термопласт.

    PS является одним из четырех пластиков, совокупное использование которых составляет 75% мирового использования пластмасс (полиэтилен, полипропилен, ПВХ и полистирол). Области применения включают игрушки, светорассеиватели, мензурки, столовые приборы, бытовые приборы общего назначения, футляры для видео/аудиокассет, корпуса для электроники, вкладыши для холодильников, предметы домашнего обихода, контейнеры.

    0,12 Вт/(м·К)

    Поливинилхлорид

    ——

    0,2 ​​Вт/(м·К)

    Поливинилхлорид — третий по распространенности синтетический пластиковый полимер в мире. Существует две основные формы ПВХ: жесткая и пластифицированная. Ежегодно производится около 40 миллионов тонн ПВХ. ПВХ является одним из четырех пластиков, совокупное использование которых составляет 75% мирового использования пластмасс (полиэтилен, полипропилен, ПВХ и полистирол).

    Изделия из жесткого ПВХ включают в себя обшивку домов, экструдированные трубы, термоформованные детали и детали, полученные литьем под давлением. Жесткий ПВХ каландрируется в кредитные карты. Пластифицированный ПВХ используется в сантехнике, изоляции электрических кабелей, искусственной коже, напольных покрытиях, вывесках, грампластинках.

    0,2 ​​Вт/(м·К)

    Закись азота

    0,042 Вт/(м·К)

    Закись азота, широко известная как веселящий газ или закись азота, представляет собой химическое соединение азота, оксид формула Н2О. Закись азота представляет собой природный газ, бесцветный и негорючий.

    Закись азота может производиться и использоваться для различных целей, таких как фармакологический агент для анестезии, пищевая добавка в качестве топлива и добавка к топливу для увеличения доступного кислорода при сгорании. Закись азота может использоваться в качестве окислителя в ракетном двигателе. В автомобильных гонках закись азота позволяет двигателю сжигать больше топлива, обеспечивая большее количество кислорода во время сгорания.

    0,042 Вт/(м·К)

    Бетон

    ——

    0,5 Вт/(м·К)

    Бетон представляет собой композитный материал, изготовленный из песка, гравия и цемента.

    Бетон является одним из наиболее часто используемых строительных материалов. Его использование во всем мире, тонна за тонной, в два раза превышает использование стали, дерева, пластика и алюминия вместе взятых. Большая часть бетона заливается армирующими материалами (такими как арматура), встроенными для обеспечения прочности на растяжение, в результате чего получается железобетон.

    0,5 Вт/(м.К)

    Гранит

    ——

    3,2 Вт/(м.К)

    Гранит представляет собой крупнозернистую магматическую породу, состоящую в основном из кварца, щелочного полевого шпата и плагиоклаза.

    Гранит широко используется в качестве объемного камня и в качестве напольной плитки в общественных и коммерческих зданиях и памятниках.

    3,2 Вт/(м·К)

    Чистый титан

    ——

    22 Вт/(м·К)

    Коммерчески чистый титан класса 2 очень похож на класс 1, но имеет более высокую прочность, чем класс 1, и превосходный свойства холодной штамповки. Он обеспечивает отличные сварочные свойства и обладает отличной стойкостью к окислению и коррозии. Этот сорт титана является наиболее распространенным сортом технически чистого титана.

    Применение в аэрокосмической отрасли, включая использование как в компонентах конструкции (планера), так и в реактивных двигателях, по-прежнему составляет наибольшую долю использования титановых сплавов. Благодаря очень высокой инертности титан имеет множество биомедицинских применений, что основано на его инертности в организме человека, то есть устойчивости к коррозии биологическими жидкостями.

    22 Вт/(м. К)

    6061 сплав

    ——

    150 Вт/(м.К)

    Как правило, алюминиевые сплавы серии 6000 легированы магнием и кремнием. Сплав 6061 является одним из наиболее широко используемых сплавов в серии 6000. Он имеет хорошие механические свойства, его легко обрабатывать, он поддается сварке и может подвергаться дисперсионному твердению, но не до высокой прочности, которой могут достичь 2000 и 7000.

    Области применения варьируются от деталей самолетов (конструкций самолетов, таких как крылья и фюзеляжи) до автомобильных деталей, таких как шасси Audi A8.

    150 Вт/(м.К)

    Сплав цирконий-ниобий

    ——

    18 Вт/(м.К)

    Сплавы циркония с ниобием применяются в качестве оболочек реакторов и РБМК твэлов ВЦВЭР. Эти сплавы являются основным материалом монтажного канала реактора РБМК. Сплав Zr + 1 % Nb типа Н-1 Э-110 используется для оболочек твэлов, сплав Zr + 2,5 % Nb типа Э-125 применяется для труб монтажных каналов.

    18 Вт/(м.К)

    Мартенситная нержавеющая сталь

    ——

    24 Вт/(м.К)

    Мартенситные нержавеющие стали аналогичны ферритным сталям тем, что содержат хром, но имеют более высокое содержание углерода как 1%. Они обладают умеренной коррозионной стойкостью, но считаются твердыми, прочными, слегка хрупкими.

    Нержавеющая сталь марки 440C используется в следующих областях: калибровочные блоки, столовые приборы, шарикоподшипники и кольца, пресс-формы и штампы, ножи.

    24 Вт/(м.К)

    Высокоуглеродистая сталь

    ——

    50 Вт/(м.К)

    Высокоуглеродистая сталь содержит приблизительно от 0,60 до 1,00% углерода. Твердость выше, чем у других марок, но снижается пластичность. Они почти всегда используются в закаленном и отпущенном состоянии и поэтому обладают особой износостойкостью и способны удерживать острую режущую кромку.

    50 Вт/(м.К)

    Белое железо

    ——

    15-30 Вт/(м. К)

    Белый чугун твердый, хрупкий и не поддается механической обработке, в то время как серый чугун с более мягким графитом достаточно прочен и поддается механической обработке. Поверхность излома этого сплава имеет белый цвет, поэтому его называют белым чугуном.

    15-30 Вт/(м.К)

    Сплав Mo-25Re

    ——

    70 Вт/(м.К)

    Молибден и рений являются тугоплавкими металлами. Молибден-рениевые сплавы обладают жаропрочностью; комбинация резко увеличивает пластичность и прочность на растяжение.

    Молибден-рениевые сплавы, обладающие хорошей низкотемпературной пластичностью. Рений находит применение в ядерных реакторах, ракетах и ​​других коммерческих и аэрокосмических приложениях.

    70 Вт/(м.К)

    Хастеллой

    ——

    10,2 Вт/(м.К)

    Хастеллой — это никель-молибден-хромовый деформируемый суперсплав, который обычно считается универсальным коррозионно-стойким сплавом. Этот сплав противостоит образованию зернограничных выделений в зоне термического влияния сварного шва, что делает его пригодным для большинства химических процессов в состоянии после сварки. Суперсплавы обладают хорошей устойчивостью к окислению и ползучести и могут быть упрочнены методами дисперсионного твердения, упрочнения твердым раствором и деформационного упрочнения.
    Хастеллой широко используется для десульфурации оборудования дымовых газов и для оборудования химических процессов.

    10,2 Вт/(м.К)

    Латунь

    ——

    120 Вт/(м.К)

    Латунь — это общий термин для ряда медно-цинковых сплавов. Латунь может быть легирована цинком в различных пропорциях, в результате чего получается материал с различными механическими, коррозионными и термическими свойствами.

    Некоторые из распространенных применений латунных сплавов включают бижутерию, замки, петли, шестерни, подшипники, шланговые муфты, гильзы для боеприпасов, автомобильные радиаторы, музыкальные инструменты, электронную упаковку и монеты.

    120 Вт/(м.К)

    Алюминиевая бронза

    ——

    59 Вт/(м.К)

    другие серии сплавов. Они содержат от 5 до 12% алюминия. Они обладают превосходной прочностью, аналогичной прочности низколегированных сталей, и отличной коррозионной стойкостью, особенно в морской воде и подобных средах, где сплавы часто превосходят многие нержавеющие стали.

    59 Вт/(м.К)

    Мягкий оловянный припой

    ——

    50 Вт/(м.К)

    который почти идентичен по температуре плавления) был предпочтительным сплавом. Этот эвтектический сплав имеет температуру плавления ниже, чем у олова или свинца.

    50 Вт/(м.К)

    Соль

    ——

    7 Вт/(м.К)

    Соль — это минерал, состоящий в основном из хлорида натрия (NaCl). Соль в своей естественной форме в виде кристаллического минерала известна как каменная соль или галит. Минерал обычно бесцветный или белый, но также может быть светло-голубым, темно-синим, фиолетовым, розовым, красным, оранжевым, желтым или серым в зависимости от включения других материалов, примесей и структурных или изотопных аномалий в кристаллах.
    У соли много применений. Большая часть производимой соли измельчается и используется зимой на дорогах для борьбы со скоплением снега и льда. Значительное количество соли также используется в химической промышленности. Соль является важным питательным веществом для людей и большинства животных, а также любимой приправой ко многим видам пищи.

    7 Вт/(м·К)

    Кевлар

    ——

    0,04 Вт/(м·К)

    Арамидное волокно представляет собой ароматический полиамид, более известный под торговыми названиями, такими как Kevler (DuPont) и TwaronTije (DuPont). Тварон). Кевларовые волокна обладают прочностью на растяжение и высокой термостойкостью.

    Кевлар имеет множество применений, от велосипедных шин и гоночных парусов до пуленепробиваемых жилетов, благодаря высокому соотношению прочности на растяжение и веса; по этому показателю он в пять раз прочнее стали. Высокопрочные и термостабильные волокна используются для легких пуленепробиваемых бронежилетов, а также за счет снижения веса могут заменить более тяжелые материалы в самолетах для экономии топлива.

    0,04 Вт/(м.К)

    Полиамид-нейлон

    ——

    0,2 ​​Вт/(м.К)

    Полиамид представляет собой полимер с повторяющимися звеньями, связанными амидными связями. Нейлон представляет собой кристаллический полимер с высоким модулем, прочностью и ударопрочностью, низким коэффициентом трения и устойчивостью к истиранию. Нейлоновые волокна имеют тенденцию накапливать статический заряд, поэтому для ковровых покрытий и других целей часто добавляют антистатические вещества.

    Нейлоны могут использоваться в качестве шестерен, кулачков, роликов, подшипников, гаек и болтов, корпусов электроинструментов, электрических разъемов, гребенок, формирователей катушек, топливных баков для автомобилей, кухонной утвари.

    0,2 ​​Вт/(м.К)

    Резина

    ——

    0,5 Вт/(м.К)

    Резина — это материал, который может растягиваться и сжиматься. Это полимер. Его можно производить из природных источников (например, натурального каучука) или синтезировать в промышленных масштабах. Натуральный каучук, также называемый каучо или каучук.

    Резиновые формованные изделия широко используются в промышленности (и в некоторых бытовых целях) в виде резинотехнических изделий и приборов. Резина используется в садовых шлангах и трубах для небольших работ в саду. Например, автомобильные шины обычно изготавливают из стирол-бутадиенового или стирол-бутадиенового каучука (SBR). В 2012 году во всем мире было переработано более 5,4 млн тонн SBR.

    0,5 Вт/(м·К)

    Метан

    ——

    0,034 Вт/(м·К)

    Метан, глава 5, представляет собой бесцветный газ без запаха. Он также известен как болотный газ или метилгидрид. Пары легче воздуха. Это гидрид группы 14 и простейший алкан, основной компонент природного газа.

    Метан является топливом и может использоваться в промышленных химических процессах и может транспортироваться в виде охлажденной жидкости (сжиженный природный газ или СПГ). Метан используется в качестве топлива для печей, домов, водонагревателей, печей, автомобилей, турбин и прочего.

    0,034 Вт/(м.К)

    Каменная вата

    ——

    0,3 Вт/(м.К)

    Каменная вата, также известная как каменная вата, основана на природных минералах, присутствующих в больших количествах по всей земле, например вулканическая порода, обычно базальт или доломит. Он сочетает в себе механическую стойкость с хорошими тепловыми характеристиками, пожаробезопасностью и пригодностью к высоким температурам.

    Применение каменной ваты включает структурную изоляцию, изоляцию труб, фильтрацию, звукоизоляцию и гидропонную среду для выращивания. Каменная вата – универсальный материал, который можно использовать для утепления стен, крыш и полов.

    0,3 Вт/(мК)

    Кварц

    ——

    3 Вт/(мК)

    Кварц — очень распространенный минерал многих разновидностей, состоящий в основном из кремнезема или двуокиси кремния (SiO2).
    Кварц имеет большое экономическое значение. Многие разновидности являются драгоценными камнями, в том числе аметист, цитрин, дымчатый кварц и розовый кварц. Он обладает электрическими свойствами (например, пьезоэлектричество) и термостойкостью, что делает его ценным в электронных продуктах. Песчаник, состоящий в основном из кварца, является важным строительным камнем. Большое количество кварцевого песка (также известного как кварцевый песок) используется в производстве стекла и керамики, а также в литейных формах при литье металлов. Кварцевая крошка используется в качестве абразива в наждачной бумаге, кварцевый песок – в пескоструйной обработке.

    3 Вт/(м.К)

    Ti-6Al-4V

    ——

    6,7 Вт/(м.К)

    Марка 5 является наиболее часто используемым сплавом и представляет собой сплав альфа + бета. Сплав класса 5 составляет 50% от общего использования титана во всем мире. Он имеет химический состав: 6% алюминия, 4% ванадия, 0,25% (максимум) железа, 0,2% (максимум) кислорода и остальное титана. Как правило, Ti-6Al-4V используется при температурах до 400 градусов Цельсия.

    6,7 Вт/(м.К)

    7068 сплав

    ——

    190 Вт/(м. К)

    7068 алюминиевый сплав представляет собой термообрабатываемый ковкий сплав с хорошей усталостной прочностью, хорошей реакцией на анодирование и высокой теплопроводностью. Он легирован цинком, магнием и медью. Алюминиевый сплав 7068 является одним из самых прочных коммерчески доступных алюминиевых сплавов с пределом прочности при растяжении, сравнимым с прочностью некоторых сталей.

    Сплав 7068 в настоящее время используется или рассматривается для таких рынков, как аэрокосмическая и автомобильная промышленность (применение корпуса клапана и шатуна), медицинские устройства, такие как протезы конечностей, а также товары для отдыха, такие как велосипеды и альпинистское снаряжение.

    190 Вт/(м.К)

    Хромистая сталь

    ——

    41 Вт/(м.К)

    Хромистая сталь — среднеуглеродистая сверхвысокопрочная низколегированная сталь, получившая свое название от сочетания слов «хром» и «молибден» — два основных легирующих элемента. Хроммолибденовая сталь часто используется, когда требуется большая прочность, чем у мягкой углеродистой стали, хотя это часто приводит к увеличению стоимости.

    41 Вт/(м.К)

    Дуплексная нержавеющая сталь

    ——

    19 Вт/(м.К)

    Дуплексные нержавеющие стали, как следует из их названия, представляют собой комбинацию двух основных типов сплавов. Они имеют смешанную микроструктуру из аустенита и феррита, обычно целью является получение смеси 50/50, хотя в коммерческих сплавах соотношение может быть 40/60.

    19 Вт/(м.К)

    Инструментальная сталь

    ——

    26 Вт/(м.К)

    Инструментальная сталь относится к различным углеродистым и легированным сталям, которые особенно хорошо подходят для изготовления инструментов (пуансоны, штампы, пресс-формы, инструменты для резки, вырубки, формовки, волочения, руления и продольной резки). Инструментальные стали с содержанием углерода от 0,5% до 1,5% производятся в тщательно контролируемых условиях для обеспечения требуемого качества.

    26 Вт/(м.К)

    Ковкий чугун

    ——

    36 Вт/(м. К) это может быть предпочтительным экономичным выбором, поскольку более легкая отливка может выполнять ту же функцию.

    Типичные области применения этого материала включают клапаны, корпуса насосов, коленчатые валы, шестерни и другие компоненты автомобилей и машин благодаря его хорошей обрабатываемости, усталостной прочности и более высокому модулю упругости.

    36 Вт/(м.К)

    Вольфрам-рениевый сплав

    ——

    70 Вт/(м.К)

    Вольфрам и рений являются тугоплавкими металлами. Эти металлы хорошо известны своей исключительной стойкостью к нагреву и износу. Методы порошковой металлургии могут быть использованы при консолидации вольфрам-рениевых сплавов. Вольфрам-рениевые сплавы обладают самой высокой термостойкостью среди всех металлов.

    Исторически сплав вольфрама с 25% рения производился в виде проволоки для рынка термопар. Эти материалы применяются в соединительной, медицинской, аэрокосмической, печной и термообрабатывающей промышленности. Рений находит применение в ядерных реакторах, миниатюрных ракетах и ​​других коммерческих и аэрокосмических приложениях.

    70 Вт/(м.К)

    Стеллит

    ——

    14,8 Вт/(м.К)

    Стеллитные сплавы представляют собой группу кобальт-хромовых «суперсплавов», состоящих преимущественно из сложных карглиидов разработан для обеспечения высокой износостойкости и превосходных химических и коррозионных характеристик в агрессивных средах. Сплавы на основе кобальта характеризуются упрочненной твердым раствором аустенитной (ГЦК) матрицей, в которой распределено небольшое количество карбида.

    Типичные области применения включают зубья пилы, наплавку и кислотостойкие детали машин. Стеллит был важным усовершенствованием в производстве тарельчатых клапанов и седел клапанов, особенно выпускных клапанов, двигателей внутреннего сгорания.

    14,8 Вт/(м.К)

    Бронза

    ——

    75 Вт/(м.К) % банка. Добавление небольшого количества (0,01–0,45) фосфора дополнительно повышает твердость, сопротивление усталости и износостойкость.

    Добавление этих сплавов приводит к таким применениям, как пружины, крепежные изделия, крепления для кирпичной кладки, валы, шпиндели клапанов, шестерни и подшипники.

    75 Вт/(м.К)

    Бериллиевая медь

    ——

    115 Вт/(м.К)

    Медный бериллий, также известный как бериллиевая бронза, представляет собой сплав меди с содержанием бериллия 0,5—3,0%. Медный бериллий является самым твердым и прочным из всех медных сплавов (UTS до 1400 МПа) в полностью термообработанном и нагартованном состоянии. Он сочетает в себе высокую прочность с немагнитными и искробезопасными свойствами.

    115 Вт/(м.К)

    Амальгама

    ——

    23 Вт/(м.К)

    Амальгама представляет собой сплав ртути с другим металлом. Это может быть жидкость, мягкая паста или твердое вещество, в зависимости от доли ртути.

    Амальгамы серебра и ртути важны в стоматологии, а амальгамы золота и ртути используются при извлечении золота из руды. В стоматологии используются сплавы ртути с такими металлами, как серебро, медь, индий, олово и цинк.

    23 Вт/(м.К)

    Сахар

    ——

    0,15 Вт/(м.К)

    Сахар — это бесцветное водорастворимое соединение, содержащееся в соке семенных растений и молоке млекопитающих и представляющее собой простейшую группу углеводов.

    Наиболее распространенным сахаром является сахароза, кристаллический столовый и промышленный подсластитель. Сахароза используется в готовых пищевых продуктах (например, в печенье и пирожных), иногда ее добавляют в имеющиеся в продаже полуфабрикаты и напитки, и люди могут использовать ее в качестве подсластителя для пищевых продуктов (например, тостов и хлопьев) и напитков (например, кофе и чай). В среднем человек потребляет около 24 кг (53 фунта) сахара в год

    0,15 Вт/(м.К)

    Воск

    ——

    0,2 ​​Вт/(м.К)

    В общем, воски представляют собой разнообразный класс органических соединений, которые представляют собой липофильные, податливые твердые вещества при температуре окружающей среды. Хотя многие натуральные воски содержат сложные эфиры, парафиновые воски представляют собой углеводороды, смеси алканов, обычно с гомологическим рядом длин цепей. Эти материалы составляют значительную часть нефти.

    Воски в основном потребляются в промышленности как компоненты сложных составов, часто для покрытий. Общие области применения парафинового воска включают смазку, электрическую изоляцию и свечи. Из окрашенного парафина можно делать цветные карандаши.

    0,2 ​​Вт/(м·К)

    Уголь

    ——

    0,2 ​​Вт/(м·К)

    Уголь — горная порода, образовавшаяся в результате разложения растительной жизни. Он в основном состоит из углерода и многих других микроэлементов.

    Ежегодно добывается около 8000 млн тонн угля, из которых около 90% приходится на каменный уголь и 10% на бурый уголь. По состоянию на 2018 год чуть более половины приходится на подземные шахты. Наиболее широко уголь используется в производстве электроэнергии, стали, цемента и в качестве жидкого топлива.

    0,2 ​​Вт/(м.К)

    Асфальтобетон

    ——

    0,75 Вт/(м.К)

    Асфальт, также известный как битум, представляет собой черный или коричневый нефтеподобный материал, имеющий консистенцию от вязкой до жидкого до стеклообразного твердого вещества. Он может быть найден в природных месторождениях или может быть продуктом переработки и классифицируется как смола. Асфальт состоит из соединений углеводородов.

    Асфальт в основном используется (70%) в дорожном строительстве, где он используется в качестве клея или связующего вещества, смешанного с частицами заполнителя для создания асфальтобетона. Его другие основные области применения — битумные гидроизоляционные материалы, в том числе производство кровельного картона и герметизация плоских крыш.

    0,75 Вт/(м.К)

    Пропан

    ——

    0,017 Вт/(м.К)

    Пропан — бесцветный, легко сжижающийся газообразный углеводород (алкан). Его выделяют в больших количествах из природного газа, легкой сырой нефти и газов нефтепереработки.

    Пропан обычно используется в качестве топлива в быту и промышленности, а также в общественном транспорте с низким уровнем выбросов. Он коммерчески доступен в виде сжиженного пропана или в качестве основного компонента сжиженного нефтяного газа (LPG).

    0,017 Вт/(м·К)

    Стекловата

    ——

    0,03 Вт/(м·К)

    Стекловата (первоначально известная также как стекловолокно) представляет собой изоляционный материал, изготовленный из волокон стекла, изготовленный из связующего в текстуру, похожую на шерсть. Стекловата и каменная вата производятся из минеральных волокон и поэтому часто называются «минеральной ватой».

    Применение стекловаты включает конструкционную изоляцию, изоляцию труб, фильтрацию и звукоизоляцию. Стекловата – универсальный материал, который можно использовать для утепления стен, крыш и полов. Это может быть сыпучий наполнитель, задуваемый на чердаки, или вместе с активным вяжущим, распыляемый на нижнюю сторону конструкций.

    0,03 Вт/(м.К)

    Аэрогель

    ——

    0,01 Вт/(м.К)

    Аэрогель представляет собой синтетический пористый сверхлегкий твердый материал, полученный из геля, в котором жидкий компонент геля был заменяется газом (в процессе сверхкритической сушки). Аэрогели могут быть изготовлены из различных химических соединений, но основным материалом для аэрогеля обычно является кремний.
    В 2004 году было продано около 25 миллионов долларов США изоляционного материала на основе аэрогеля, а к 2013 году эта сумма выросла примерно до 500 миллионов долларов США. Потенциал замены традиционной изоляции растворами аэрогеля в строительном секторе, а также в промышленной изоляции весьма значителен. НАСА использовало аэрогель для улавливания частиц космической пыли на борту космического корабля Stardust.

    0,01 Вт/(м.К)

    Розовое золото

    ——

    300 Вт/(м.К)

    Чистое золото — это яркий, слегка красновато-желтый, плотный, мягкий, ковкий и пластичный металл. Это один из наименее реакционноспособных химических элементов, твердый при стандартных условиях. Считается, что золото образовалось в результате нуклеосинтеза сверхновых в результате столкновения нейтронных звезд. Розовое золото — это сплав золота с медью, широко используемый для специализированных ювелирных изделий. Золото
    широко используется в ювелирных изделиях (около 75% всего мирового производства) как в чистом виде, так и в виде сплава. Термин «карат» указывает на количество золота, присутствующего в сплаве. 24-каратное чистое золото, но очень мягкое. 18- и 9Обычно используются сплавы каратного золота, потому что они более долговечны.

    300 Вт/(м.К)

    Желтое золото

    ——

    320 Вт/(м.К)

    Чистое золото — это яркий, слегка красновато-желтый, плотный, мягкий, ковкий и пластичный металл. Это один из наименее реакционноспособных химических элементов, твердый при стандартных условиях. Считается, что золото образовалось в результате нуклеосинтеза сверхновых в результате столкновения нейтронных звезд. Желтое золото обычно является чистым золотом, но в ювелирных изделиях широко используются сплавы золота для увеличения прочности чистого металла.
    Золото широко используется в ювелирных изделиях (около 75% всего мирового производства), либо в чистом виде, либо в виде сплава. Термин «карат» указывает на количество золота, присутствующего в сплаве. 24-каратное чистое золото, но очень мягкое. Обычно используются 18- и 9-каратные сплавы золота, поскольку они более долговечны.

    320 Вт/(м.К)

    Белое золото

    ——

    250 Вт/(м.К)

    Чистое золото — это яркий, слегка красновато-желтый, плотный, мягкий, ковкий и пластичный металл. Это один из наименее реакционноспособных химических элементов, твердый при стандартных условиях. Считается, что золото образовалось в результате нуклеосинтеза сверхновых в результате столкновения нейтронных звезд. Белое золото представляет собой сплав золота и серебра (или никеля или палладия).

    Золото широко используется в ювелирных изделиях (около 75% всего мирового производства) либо в чистом виде, либо в виде сплава. Термин «карат» указывает на количество золота, присутствующего в сплаве. 24-каратное чистое золото, но очень мягкое. Обычно используются 18- и 9-каратные сплавы золота, поскольку они более долговечны.

    250 Вт/(м.К)

    Нержавеющая сталь PH

    ——

    18 Вт/(м.К)

    Нержавеющие стали PH (дисперсионно-твердеющие) содержат около 17% хрома и 4% никеля. Дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали обладают высокой ударной вязкостью, прочностью и коррозионной стойкостью.

    Дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали находят все более широкое применение в судостроении, авиастроении и газовых турбинах, химической промышленности и атомных электростанциях.

    18 Вт/(м.К)

    Быстрорежущая сталь

    ——

    41 Вт/(м.К) за их способность обрабатывать и резать материалы на высоких скоростях (высокая твердость в горячем состоянии). Быстрорежущие стали представляют собой сложные сплавы на основе железа из углерода, хрома, ванадия, молибдена или вольфрама или их комбинаций. Для достижения хороших характеристик резания из быстрорежущей стали необходимо обеспечить соответствующую реакцию закалки при термообработке.

    41 Вт/(м.К)

    Ковкий чугун

    ——

    40 Вт/(м.К)

    Ковкий чугун — это отожженный белый чугун. Благодаря термообработке отжигом хрупкая структура первой отливки превращается в ковкую форму. Таким образом, его состав очень похож на состав белого чугуна с несколько большим содержанием углерода и кремния.

    40 Вт/(м.К)

    Чистый вольфрам

    ——

    170 Вт/(м.К)

    Вольфрам — это редкий металл, встречающийся в природе на Земле почти исключительно в виде химических соединений. Вольфрам по своей природе хрупкий и твердый материал, что затрудняет работу с ним.

    Вольфрам – широко используемый металл. Примерно половина вольфрама потребляется для производства твердых материалов, а именно карбида вольфрама, а остальная часть в основном используется в сплавах и сталях. Остальные 40% обычно используются для производства различных сплавов и специальных сталей, электродов, нитей накала, проволоки, а также различных компонентов для электрических, электронных, нагревательных, осветительных и сварочных приложений.

    170 Вт/(м.К)

    Инвар

    ——

    12 Вт/(м.К)

    Инвар представляет собой сплав никеля и железа. Этот сплав также известен как FeNi36 (64FeNi в США). Инвар отличается уникально низким коэффициентом теплового расширения.

    Инвар ранее использовался для абсолютных эталонов измерения длины, а теперь используется для геодезических рулеток, часов и различных других термочувствительных устройств. Инвар используется там, где требуется высокая стабильность размеров, например, в точных приборах, часах, сейсмических датчиках ползучести, телевизионных теневых масках, клапанах в двигателях и крупных формах для авиаконструкций.

    12 Вт/(м.К)

    Константан

    ——

    21,2 Вт/(м. К) элементов для достижения точных (почти постоянных) значений температурного коэффициента удельного сопротивления. Это означает, что его главной особенностью является низкое термическое изменение удельного сопротивления, которое остается постоянным в широком диапазоне температур. Известны и другие сплавы с такими же низкими температурными коэффициентами, например манганин.

    Константан используется для измерения температуры, формирования термопары или сопротивления.

    21,2 Вт/(м.К)

    Нейзильбер

    ——

    40 Вт/(м.К) цинк. Медный сплав UNS C75700 из нейзильбера 65-12 обладает хорошей устойчивостью к коррозии и потускнению, а также высокой формуемостью. Нейзильбер назван из-за его серебристого цвета, но он не содержит элементарного серебра, если только не покрыт металлом.

    Нейзильберовые сплавы используются для декоративных целей, ювелирных изделий, изготовления моделей, музыкальных инструментов (например, флейт, кларнетов), стержней для флейт, винтов, заклепок и удочек, испытательных щупов.

    40 Вт/(м.К)

    Галистан

    ——

    16,5 Вт/(м.К) галлий, индий и олово, латинское название олова).

    Из-за низкой токсичности и низкой реакционной способности входящих в его состав металлов во многих областях применения галинстан заменил токсичную жидкую ртуть или реактивный NaK (натрий-калиевый сплав). Металлы или сплавы, такие как галинстан, которые при комнатной температуре являются жидкими, часто используются оверклокерами и энтузиастами в качестве теплового интерфейса для охлаждения компьютерного оборудования.

    16,5 Вт/(м·К)

    Древесина дуба

    ——

    0,17 Вт/(м·К)

    Древесина — органический материал — натуральный композит из целлюлозных волокон, прочных на растяжение и встроенных в матрицу лигнина, который сопротивляется сжатию. Обычно древесину делят на хвойную и твердую. Древесина хвойных деревьев (например, сосны) называется мягкой древесиной, а древесина двудольных (обычно широколиственных, например дуба) называется лиственной древесиной.

    Древесина дуба очень устойчива к насекомым и грибкам из-за высокого содержания танина. В средневековой Европе дуб был предпочтительным деревом для всех деревянных конструкций, включая балки, стены, двери и полы.

    0,17 Вт/(м.К)

    Древесина сосны

    ——

    0,12 Вт/(м.К)

    Древесина — органический материал — натуральный композит целлюлозных волокон, прочных на растяжение и встроенных в матрицу лигнина, который сопротивляется сжатию. Обычно древесину делят на хвойную и твердую. Древесина хвойных деревьев (например, сосны) называется мягкой древесиной, а древесина двудольных (обычно широколиственных, например дуба) называется лиственной древесиной.

    Сосны являются одними из наиболее важных с коммерческой точки зрения видов деревьев, которые ценятся во всем мире за их древесину и древесную массу. У некоторых видов есть большие семена, называемые кедровыми орешками, которые собирают и продают для приготовления пищи и выпечки.

    0,12 Вт/(м.К)

    Бензин

    ——

    0,16 Вт/(м.К)

    Бензин — это прозрачная горючая жидкость, полученная из нефти. В настоящее время основным источником топлива для автотранспорта является нефть.

    Бензин используется главным образом в качестве топлива в большинстве двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Использование и ценообразование на бензин (или бензин) зависят от таких факторов, как цены на сырую нефть, затраты на переработку и распределение, местный спрос, сила местной валюты, местное налогообложение и наличие местных источников бензина (предложение). Поскольку торговля топливом осуществляется по всему миру, торговые цены аналогичны.

    0,16 Вт/(м·К)

    Дизельное топливо

    ——

    0,13 Вт/(м·К)

    В общем, дизельное топливо — это любое жидкое топливо, специально предназначенное для использования в дизельных двигателях, в которых происходит воспламенение топлива. , без искры, в результате сжатия впускной воздушной смеси и последующего впрыска топлива. В настоящее время основным источником топлива для автотранспорта является нефть.
    Бензин используется в основном в качестве топлива в большинстве двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Использование и ценообразование на бензин (или бензин) зависят от таких факторов, как цены на сырую нефть, затраты на переработку и распределение, местный спрос, сила местной валюты, местное налогообложение и наличие местных источников бензина (предложение).

    0,13 Вт/(м.К)

    Ацетилен

    ——

    0,024 Вт/(м.К)

    Ацетилен — бесцветный легковоспламеняющийся газ с эфирным запахом. Ацетилен — углеводород и простейший алкин с формулой C2h3. Коммерческий ацетилен будет иметь чесночный запах. Он поставляется с растворенным ацетоном в газообразной форме.

    Типичное использование оксиацетиленового химического синтеза и особенно для сварки и резки. Среди всех других газов ацетилен способен производить самое горячее пламя. Сварочный процесс, в котором используется ацетилен, известен как газокислородная резка или газовая резка.

    0,024 Вт/(м.К)

    Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м.К . Это мера способности вещества передавать тепло через материал путем теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

    Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. В общем:

    Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

     

    Теплопроводность металлов

    Перенос тепловой энергии в твердых телах обычно может быть обусловлен двумя эффектами:

    • миграцией свободных электронов
    • решеточные колебательные волны (фононы)

    Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как: обладают кристаллической структурой, в которой ионы (ядра с окружающими их оболочками остовных электронов) занимают трансляционно эквивалентные позиции в кристаллической решетке. Металлы обычно имеют высокую электропроводность , высокую теплопроводность и высокую плотность. Соответственно перенос тепловой энергии может быть обусловлен двумя эффектами:

    • миграцией свободных электронов
    • решетчатые колебательные волны (фононы).

    Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как:

    k = k e  + k ph

    Уникальной особенностью металлов с точки зрения их структуры является наличие носителей заряда, в частности  электронов . Электрическая и теплопроводность металлов обусловлена ​​ тем фактом, что их внешние электроны делокализованы . Их вклад в теплопроводность обозначается как электронная теплопроводность , k e . Фактически, в чистых металлах, таких как золото, серебро, медь и алюминий, тепловой ток, связанный с потоком электронов, намного превышает небольшой вклад, обусловленный потоком фононов. Напротив, для сплавов вклад k ph to k больше не является незначительным.

    Теплопроводность неметаллов

    Для твердых неметаллических тел , k  определяется в основном значением k ph , которое увеличивается по мере уменьшения частоты взаимодействий между атомами и решеткой. Фактически, решеточная теплопроводность является доминирующим механизмом теплопроводности в неметаллах, если не единственным. В твердых телах атомы колеблются вокруг своих положений равновесия (кристаллическая решетка). Колебания атомов не независимы друг от друга, а довольно сильно связаны с соседними атомами. Регулярность расположения решетки оказывает важное влияние на k ph , с кристаллическими (хорошо упорядоченными) материалами, такими как кварц , имеющими более высокую теплопроводность, чем аморфные материалы, такие как стекло. При достаточно высоких температурах k ph ∝ 1/T.

    кванта  поля колебаний кристалла называются « фононами ». Фонон представляет собой коллективное возбуждение в периодическом упругом расположении атомов или молекул в конденсированных средах, таких как твердые тела и некоторые жидкости. Фононы играют важную роль во многих физических свойствах конденсированного вещества, таких как теплопроводность и электропроводность. Фактически, для кристаллических неметаллических твердых тел, таких как алмаз, k ph  может быть довольно большим, превышая значения k, связанные с хорошими проводниками, такими как алюминий. В частности, алмаз обладает самой высокой твердостью и теплопроводностью (k = 1000 Вт/м·К) среди всех объемных материалов.

     

    Теплопроводность жидкостей и газов

    В физике жидкость — это вещество, которое непрерывно деформируется (течет) под действием приложенного напряжения сдвига. Жидкости  являются подмножеством фаз материи и включают жидкости , газы , плазма и, в некоторой степени, твердые пластмассы. Поскольку межмолекулярное расстояние намного больше, а движение молекул более хаотично для жидкого состояния, чем для твердого состояния, перенос тепловой энергии менее эффективен. Таким образом, теплопроводность газов и жидкостей обычно меньше, чем у твердых тел. В жидкостях теплопроводность обусловлена ​​атомной или молекулярной диффузией. В газах теплопроводность обусловлена ​​диффузией молекул с более высокого энергетического уровня на более низкий уровень.

    Теплопроводность газов

    Влияние температуры, давления и химических соединений на теплопроводность газа можно объяснить с точки зрения кинетической теории газов . Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами при отсутствии конвекции. Таким образом, многие изоляционные материалы (например, полистирол) функционируют просто благодаря большому количеству заполненных газом карманов , которые предотвращают широкомасштабную конвекцию . Чередование газового кармана и твердого материала приводит к тому, что тепло должно передаваться через множество поверхностей раздела, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.

    Теплопроводность газов прямо пропорциональна плотности газа, средней скорости молекул и особенно средней длине свободного пробега молекулы. Длина свободного пробега также зависит от диаметра молекулы, при этом более крупные молекулы с большей вероятностью столкнутся, чем мелкие молекулы, что представляет собой среднее расстояние, пройденное энергоносителем (молекулой) до столкновения. Легкие газы, такие как водород и гелий обычно имеют высокую теплопроводность . Плотные газы, такие как ксенон и дихлордифторметан, обладают низкой теплопроводностью.

    Как правило, теплопроводность газов увеличивается с повышением температуры.

    Теплопроводность жидкостей

    Как уже писалось, в жидкостях теплопроводность обусловлена ​​атомной или молекулярной диффузией, но физические механизмы объяснения теплопроводности жидкостей изучены недостаточно. Жидкости, как правило, обладают лучшей теплопроводностью, чем газы, а способность течь делает жидкость подходящей для отвода избыточного тепла от механических компонентов. Тепло можно отводить, пропуская жидкость через теплообменник. Теплоносители, используемые в ядерных реакторах, включают воду или жидкие металлы, такие как натрий или свинец.

    Теплопроводность неметаллических жидкостей обычно уменьшается с повышением температуры.

    Что такое теплопроводность? Как это измеряется? – TAL

    Автор: Джон Клиффорд, стажер-химик

    Что такое теплопроводность?

    Рисунок 1: Теплопередача за счет теплопроводности плоской стенки, показывающая важность теплопроводности в теплопередаче

    Теплопроводность — это свойство, описывающее способность материала проводить тепло. Часто обозначается как k и имеет единицы СИ Вт/м·К (Ватт на метр по Кельвину). Теплопроводность является ключевым параметром при измерении кондуктивной теплопередачи.

    Тепло может передаваться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Весь теплообмен происходит, когда между двумя областями существует разница температур; проводимость отличается тем, что теплота «проходит через тело самого вещества» [1]. Внутри твердых тел конвекция отсутствует, а излучение обычно незначительно, а это означает, что проводимость чрезвычайно важна для описания теплового поведения.

    Поскольку проводимость происходит через вещество, она может происходить либо внутри объекта, либо через два контактирующих материала. Определяющая формула кондуктивной теплопередачи описывается законом теплопроводности Фурье: градиент температуры (К/м), к – коэффициент теплопроводности [2]. Это математически демонстрирует, что теплопередача линейно пропорциональна градиенту температуры, а теплопроводность материала представляет собой константу пропорциональности. Это означает, что он может иметь большое влияние на скорость теплопередачи.

    Поскольку теплопроводность является физическим свойством, она будет меняться в зависимости от типа, структуры и состояния материала. Точно так же это также функция температуры, которую важно учитывать в приложениях, где температура может сильно варьироваться, например, в электронном управлении температурой [3]. Точно так же обратной величиной теплопроводности является тепловое удельное сопротивление, которое является внутренним свойством, указывающим на эффективность материала в качестве изолятора [1].

    Электропроводность твердых тел может сильно различаться. Например, металлы обычно очень теплопроводны из-за делокализованного движения электронов в металлической связи. Это способствует более быстрому нагреву металлов, чем другие материалы, такие как пластик или стекло.

    Рисунок 2: Медные листы, металл с высокой теплопроводностью, часто используемый в промышленности

    Однако все твердые тела, включая металлы, проводят тепло за счет вибрации между соседними атомами. Некоторые твердые вещества, такие как пенополистирол, имеют низкое значение k и действуют как изоляторы. Частично это связано с низким значением k для воздуха, содержащегося в пустотах этих материалов [4]. Для получения дополнительной информации о теории теплопроводности см. видео ниже:

    Одним из примеров важности проводимости является область полимерных композитов и добавок. Полимеры все чаще используются в радиаторах от электроники до биомедицинских устройств и автомобильных деталей.

    Рис. 3. Термопаста, теплопроводящий материал, изготовленный с использованием проводящих добавок для эффективного отвода тепла

    Однако для того, чтобы заменить металлы и керамику в этих чувствительных к теплу применениях, теплопроводность должна быть улучшена. Это достигается за счет использования добавок, повышающих проводимость, таких как медь, серебро, углеродные нанотрубки и графен. Затем эти композиты можно использовать для управления температурным режимом, поскольку повышенная проводимость будет более эффективно отводить тепло от чувствительных материалов. Однако проблемы с распределением наполнителя в полимерной матрице могут изменить ее термические свойства. Следовательно, необходимо протестировать и количественно оценить тепловые характеристики, чтобы убедиться, что композит функционирует так, как задумано [5].

    Как это измеряется?

    Рис. 4. Датчик C-Therm с модифицированным плоскостным источником переходных процессов (MTPS) — быстрый и точный способ измерения теплопроводности время от 1 до 3 секунд. Теплопроводность и эффузивность измеряются напрямую и работают в диапазоне от -50 до 200°C. Он соответствует ASTM D7984 и рекомендуется для твердых тел, жидкостей, порошков и паст [6]. Это широко используется из-за быстрого времени тестирования и простоты подготовки образцов.

    Рис. 5. Датчик плоскостного источника переходного процесса (TPS), двусторонний датчик для более опытных пользователей

    Датчик плоского источника переходного процесса представляет собой двусторонний датчик горячего диска. Он может одновременно определять теплопроводность, температуропроводность и рассчитывать удельную теплоемкость по одному измерению. Он работает при температуре от -50 до 300°C, соответствует стандарту ISO 22007-2 и рекомендуется для твердых веществ [6].

    Рис. 6. Датчик линейного источника переходных процессов (TLS), рекомендуемый для расплавов полимеров и геологических применений

    Наконец, в методе переходного линейного источника используется датчик типа игольчатого зонда, который полностью погружается в материал, нагревая его в радиальном направлении. Это измерение обычно занимает от 2 до 10 минут и лучше всего подходит для таких вещей, как расплавы полимеров, почва, гравий или вязкие жидкости. Соответствует ASTM D5334, D5930 и IEEE 442-1981 [6].

    Дополнительная информация:

    Дополнительная информация об испытаниях на теплопроводность

    Услуги по проведению испытаний по контракту

    ______________________________________________________________________

    Ссылки:

    [1] Карслоу, Х.С. и Джагер, Дж. К. (1959). Теплопроводность твердых тел . Оксфорд. https://books.google.ca/books/about/Conduction_of_Heat_in_Solids.html?id=y20sAAAAYAAJ&redir_esc=y

    [2] Бергман, Т.Л. и Лавин, А.С. (2017). Основы тепломассообмена . Джон Уайли и сыновья. https://www.wiley.com/en-us/Fundamentals+of+Heat+and+Mass+Transfer%2C+8th+Edition-p-978111

    81

    [3] C-Therm Technologies. (2022). Управление температурным режимом в электромобилях . https://ctherm.com/resources/tech-library/thermal-management-in-electric-vehicles/

    [4] Geankoplis, CJ, Hersel, AA, & Lepek, DH (2018). Принципы процессов транспортировки и разделения .