Conductivité thermique La conductivité thermique est une mesure de la capacité d'un matériau à transférer la chaleur. Les matériaux à haute conductivité thermique peuvent transférer efficacement la chaleur et l'absorber facilement de l'environnement. Un mauvais conducteur thermique entravera le flux de chaleur et acquiert lentement la chaleur de son environnement. Selon les directives SI (System International), la conductivité thermique d'un matériau est mesurée en watts par mètre par kelvin (W/mK).
Les 10 principaux matériaux thermoconducteurs mesurés et leurs valeurs sont résumés ci-dessous. Comme la conductivité thermique varie en fonction de l'équipement utilisé et de l'environnement dans lequel les mesures sont obtenues, ces valeurs de conductivité sont des valeurs moyennes.
Matériaux thermoconducteurs naturels
1. Diamant - 2000 - 2200 W/mK
Le diamant est le meilleur matériau de conductivité thermique de la nature, avec une mesure de conductivité 5 fois supérieure à celle du cuivre, le métal le plus fabriqué aux États-Unis. Les atomes de diamant sont constitués d'un squelette de carbone simple, ce qui en fait la structure moléculaire idéale pour un transfert de chaleur efficace. Typiquement, les matériaux avec la composition chimique et la structure moléculaire les plus simples ont les valeurs de conductivité thermique les plus élevées.
Le diamant est un composant important de nombreux appareils électroniques portables modernes. Leur rôle en électronique est de favoriser la dissipation thermique et de protéger les composants informatiques sensibles. La conductivité thermique élevée des diamants s'est également révélée utile pour déterminer l'authenticité des pierres précieuses en joaillerie. L'inclusion de petites quantités de diamant dans les outils et la technologie peut avoir un impact considérable sur la conductivité thermique.
2. Argent - 429 W/mK
L'argent est un conducteur de chaleur relativement bon marché et abondant. L'argent fait partie intégrante de nombreux appareils électriques et est l'un des métaux les plus polyvalents en raison de sa malléabilité. Trente-cinq pour cent de l'argent fabriqué aux États-Unis est utilisé dans les outils électriques et l'électronique (US Geological Survey Mineral Community 2013). Un sous-produit de l'argent, la pâte d'argent, est de plus en plus demandé en raison de son utilisation comme alternative énergétique respectueuse de l'environnement. La pâte d'argent est utilisée dans la production de cellules photovoltaïques, qui sont un composant majeur des panneaux solaires.
3. Cuivre - 398 W/mK
Le cuivre est le métal le plus couramment utilisé pour la fabrication d'appareils conducteurs aux États-Unis. Le cuivre a un point de fusion élevé et un taux de corrosion moyen. C'est aussi un métal très efficace pour minimiser les pertes d'énergie lors du transfert de chaleur. Les casseroles métalliques, les conduites d'eau chaude et les radiateurs de voiture sont tous des appareils qui utilisent les propriétés conductrices du cuivre.
4. Or - 315 W/mK
L'or est un métal rare et coûteux utilisé pour des applications conductrices spécifiques. Contrairement à l'argent et au cuivre, l'or se ternit rarement et peut résister à des conditions fortement corrosives.
5, nitrure d'aluminium - 310 W/mK
Le nitrure d'aluminium est souvent utilisé en remplacement de l'oxyde de béryllium. Contrairement à l'oxyde de béryllium, le nitrure d'aluminium ne présente pas de danger pour la santé lors de la fabrication, mais présente toujours des propriétés chimiques et physiques similaires à celles de l'oxyde de béryllium. Le nitrure d'aluminium est l'un des rares matériaux à haute conductivité thermique et propriétés d'isolation électrique. Il a une résistance exceptionnelle aux chocs thermiques et agit comme un isolant électrique dans les puces mécaniques.
6. Carbure de silicium - 270 W/mK
Le carbure de silicium est un semi-conducteur constitué d'un mélange équilibré d'atomes de silicium et de carbone. Lorsqu'ils sont fabriqués et fusionnés, le silicium et le carbone se combinent pour former un matériau extrêmement dur et durable. Ce mélange est couramment utilisé comme composant de freins automobiles, de turbines et de mélanges d'acier.
7. Aluminium - 247 W/mK
L'aluminium est souvent utilisé comme alternative économique au cuivre. Bien que moins conducteur que le cuivre, l'aluminium est abondant et facile à travailler en raison de son point de fusion bas. L'aluminium est un composant important des lampes à LED (diodes électroluminescentes). Les mélanges cuivre-aluminium sont de plus en plus populaires car ils peuvent tirer parti des propriétés du cuivre et de l'aluminium et peuvent être fabriqués à moindre coût.
8, Tungstène - 173 W/mK
Le tungstène a un point de fusion élevé et une faible pression de vapeur, ce qui en fait un matériau idéal pour les appareils exposés à une électricité de haute intensité. L'inertie chimique du tungstène lui permet d'être utilisé comme électrode dans le cadre d'un microscope électronique sans modifier le courant. Il est également fréquemment utilisé dans les composants des ampoules électriques et des tubes à rayons cathodiques.
9. Graphite 168 W/mK
Le graphite est une alternative ingénieuse, peu coûteuse et plus légère aux autres isomères du carbone. Il est souvent utilisé comme additif aux mélanges de polymères pour améliorer leur conductivité thermique. Les batteries sont un exemple courant d'appareils qui utilisent la conductivité thermique élevée du graphite.
10. Zinc 116 W/mK
Le zinc est l'un des rares métaux qui peuvent être facilement combinés avec d'autres métaux pour former un alliage métallique (un mélange de deux métaux ou plus). Vingt pour cent des appareils électroménagers en zinc aux États-Unis sont fabriqués à partir d'alliages de zinc. La galvanisation utilise 40 % de zinc pur fabriqué. La galvanisation est le processus d'application d'un revêtement de zinc sur l'acier ou le fer pour protéger le métal des intempéries et de la rouille.
Matériaux de traitement de surface artificiels
DLC Diamond Like Coating - un nano-revêtement fabriqué à l'aide de la technique de revêtement sous vide, procédé PVD. A une bonne isolation et conductivité thermique
Revêtements d'oxyde d'aluminium Al2O3 - nano-revêtements produits par le procédé CVD. C'est le film fonctionnel composite le plus courant avec une bonne isolation et une conductivité thermique. Le contrôle de l'épaisseur du film et le collage auront des avantages significatifs par rapport à la projection thermique. Cependant, le prix élevé n'est guère populaire. Conductivité thermique : 23-32 (W/m*k)
Revêtement en nitrure de bore hexagonal HBN {{0}} (W/m*k), le meilleur revêtement céramique pour une conductivité thermique supérieure à 500 degrés ambiants. Également le meilleur matériau isolant en céramique à haute température (tension de claquage 3kv/mm). Classiquement chimiquement inerte, faible coefficient de frottement de 0,16 Résistant à l'oxydation, 900 degrés avec oxygène, 2000 degrés sans oxygène. Le procédé de revêtement sous vide composite TiB2 de NAXICO permet de réaliser des nano-revêtements super résistants à la température et super durs.
Oxyde de béryllium BeO - conductivité thermique similaire au cuivre violet. La poudre est hautement toxique. la volatilisation commence à 1000 degrés. Commence à être éliminé.
