Высокая теплопроводность: Теплопроводность металлов: характеристики, методы изучения

alexxlab | 30.05.2023 | 0 | Разное

Химики создали материал с рекордной анизотропией теплопроводности

Ученые синтезировали нанокомпозитное вещество, которое хорошо проводит тепло вдоль внутренних слоев, но близко по свойствам к теплоизолятору в перпендикулярном направлении. Отношение теплопроводностей в разных направлениях для данной структуры оказалось рекордным и достигает значения в 38, пишут авторы в журнале Angewandte Chemie.

Управление потоками тепла исключительно важно в самых разнообразных ситуациях, начиная от работы микроэлектроники, до поддержания комфортной температуры внутри дома. Чтобы отвести тепло используются вещества с высокой теплопроводностью, например, металлы. Для предотвращения нежелательного изменения температуры применяются теплоизоляторы — как правило, многофазные материалы, такие как пенопласт или поролон, представляющие собой заполненную воздухом мелкую пену.

Несмотря на то, что теплопроводящие свойства материалов обычно важны на сравнительно больших расстояниях, они определяются структурой веществ и их химией на микроуровне.

Ученые уже обнаружили ряд экстремальных проявлений этой зависимости. В частности, одномерные полимерные нити демонстрируют удивительно высокую теплопроводность, в то время как неупорядоченные слоистые материалы, наоборот, проводят тепло очень плохо.

Химики из Германии и Греции синтезировали новое вещество, которое представляет собой одномерные полимерные цепи поливинилпирролидона, зажатые между слоями синтетического флюорогекторита (Hec) — глинистого неорганического минерала. Получившаяся структура похожа по строению на природный органико-неорганический композит — перламутр. При этом вещество прозрачно, а также оказалось электрическим изолятором.

Ключевой особенностью материала является его упорядоченность, которая позволяет создавать однородные пластины, между которыми находятся не переплетающиеся полимерные нити. Такая система подходит для детального исследования не только необычной теплопроводности, но и ее связи с механическими свойствами вещества на микроскопическом масштабе, которые измерять сложнее.

Получить столь однородный материал позволило редкое свойство Hec под названием осмотическое набухание, то есть отщепление слоев при определенных химических воздействиях. В случае Hec простое погружение вещества в деионизованную воду приводило к разделению на отдельные чешуйки минимально возможной толщины 10 ангстрем и средним диаметром в 20 микрон. Полученную взвесь смешивали с раствором полимера и высушивали, получая в результате материал из сотен сложенных в стопку слоев.

Измерения свойств вещества показало рекордное значение анизотропии теплопроводности: вдоль слоев тепло распространялось до 38 раз лучше, чем поперек них. При этом большее значение (5,7 ватт на метр на кельвин) примерно соответствует показателям термопаст, которые используют для отвода тепловой энергии от различных микроэлектронных устройств, в том числе компьютерных процессоров. Для электрических изоляторов схожего строения это также оказалось рекордом.

Ученые использовали ряд методов, таких как бриллюэновская спектроскопия, для определения механических свойств вещества и их зависимости от направления. Оказалось, что такие механические характеристики, как модули сдвига и Юнга, коррелируют с теплопроводностью на микроуровне — они оказались значительно анизотропными. Подобное также устанавливается впервые, по словам авторов работы.

Ранее ученые вывели единую теорию для описания теплопроводности кристаллов и стекол, увидели в эксперименте квантование теплопроводности в топологических материалах, а также создали изотропный теплопроводящий пластик.

Тимур Кешелава

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Uddeholm Coolmould – Высокая теплопроводность

Uddeholm Coolmould – Высокая теплопроводность

Search …

• 

• Search

ПОДХОДИТ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕСС-ФОРМ, ЕСЛИ ТРЕБУЮТСЯ ВЫСОКАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ И ПОЛИРУЕМОСТЬ

• Обзор
• Свойства
• Области применения
• Загрузки

Uddeholm Coolmould — это высокопрочный бериллиево-медный сплав с твердостью 40 HRC, использующийся для изготовления пресс-форм. Медные сплавы используются для изготовления пресс-форм, если требуются высокая теплопроводность, коррозионная стойкость и полируемость.

• Уменьшенная продолжительность рабочего цикла
• Быстрый отвод тепла
• Минимальная деформация/коробление деталей

• Высокая теплопроводность
• Хорошая коррозионная стойкость
• Хорошая полируемость
• Хорошая износостойкость
• Хорошая устойчивость к истиранию
• Хорошая механическая обрабатываемость
• Высокая прочность и твердость
• Отличная свариваемость

• Выдувное формование
• Инжекционное литье

• Скачать

• Коррозионная стойкость 100%
• Износостойкость 40%
• Полируемость 50%
• Вязкость 40%

Configure & Buy

Химический состав

Никель	0,25	Кобальт	0,25	Медь	bal
Бериллий	1,90

Свяжитесь с нами, чтобы получить дополнительную информацию

Контакт

• ОСНОВНОЕ
• Статистические файлы cookie
• ВНЕШНИЕ НОСИТЕЛИ

Принять все файлы cookie и сервисы

Разрешить только важные куки

Индивидуальный подбор

Детали куки Политика конфиденциальности выходные данные

Индивидуальный подбор

If you are under 16 and wish to give consent to optional services, you must ask your legal guardians for permission. We use cookies and other technologies on our website. Some of them are essential, while others help us to improve this website and your experience. Personal data may be processed (e.g. IP addresses), for example for personalized ads and content or ad and content measurement. You can find more information about the use of your data in our privacy policy. Здесь вы найдете обзор всех используемых файлов cookie. Вы можете применить индивидуальный подбор.

Принять все Сохранить настройки и закрыть Храните только важные куки

Отмена

Индивидуальный подбор

ОСНОВНОЕ (1)

Основные файлы cookie предоставляют базовую функциональность и срочно необходимы для работы веб-сайта.

Показать информацию о файлах cookie Скрыть информацию о файлах cookie

Name	Borlabs Cookie
Provider	Владелец этого сайта («voestalpine High Performance Metals RUS»), выходные данные
Purpose	Сохраняет выбор посетителя.
Cookie Name	borlabs-cookie
Cookie Expiry	1 год

Статистические файлы cookie (1)

Статистические файлы cookie

Статистические файлы cookie используются для анонимного сбора данных. Эта информация поможет вам понять, как посетители используют наш сайт и как мы можем оптимизировать его.

Показать информацию о файлах cookie Скрыть информацию о файлах cookie

Accept	Google Tag Manager
Name	Google Tag Manager
Provider	Google Ireland Limited, Gordon House, Barrow Street, Dublin 4, Ireland
Purpose	Google cookie для расширенного управления сценариями и управления событиями.
Privacy Policy	https://policies.google.com/privacy
Cookie Name	_ga,_gat,_gid,_gac
Cookie Expiry	1 год

ВНЕШНИЕ НОСИТЕЛИ (2)

ВНЕШНИЕ НОСИТЕЛИ

По умолчанию внешний мультимедийный контент заблокирован. Если внешние носители принимают файлы cookie, для доступа к внешнему контенту больше не требуется согласие вручную.

Показать информацию о файлах cookie Скрыть информацию о файлах cookie

Accept	Google Maps
Name	Google Maps
Provider	Google Ireland Limited, Gordon House, Barrow Street, Dublin 4, Ireland
Purpose	Used to unblock Google Maps content.
Privacy Policy	https://policies.google.com/privacy?hl=en&gl=en
Host(s)	.google.com
Cookie Name	NID
Cookie Expiry	1 Year

Accept	YouTube
Name	YouTube
Provider	Google Ireland Limited, Gordon House, Barrow Street, Dublin 4, Ireland
Purpose	Используется для просмотра встроенного контента YouTube.
Privacy Policy	https://policies.google.com/privacy
Host(s)	google.com
Cookie Name	NID
Cookie Expiry	1 год

powered by Borlabs Cookie

Политика конфиденциальности выходные данные

Please use a browser that is not outdated.

You are using an outdated web browser.

Errors may occur when using the website.

Что такое теплопроводность? – Определение из Corrosionpedia

Последнее обновление: 8 января 2018 г.

Что означает теплопроводность?

Теплопроводность — это свойство материала, определяющее скорость, с которой он может передавать тепло. Теплопроводность каждого материала определяется константой λ, которая рассчитывается как:

λ = (Q x L) / (A x t x ΔT)

, где Q — тепло, L — толщина поверхности, A — площадь поверхности. , t — время, ΔT — разница температур.

Теплопроводность материала является фундаментальным свойством. Те материалы с высокой теплопроводностью будут быстро передавать тепло, либо получая тепло от более горячего материала, либо отдавая тепло более холодному материалу. Наоборот, материалы с низкой теплопроводностью действуют как теплоизоляторы, препятствуя передаче тепла.

Поскольку коррозия является процессом, зависящим от температуры, контроль теплопередачи является важным конструктивным фактором установок. Выбор металла, сплава и соответствующих материалов покрытия влияет на способность передавать тепло в зависимости от теплопроводности каждого материала.

Реклама

Коррозионпедия Объясняет Теплопроводность

Теплопроводность работает на границе двух поверхностей, где сторона с более высокой температурой передает энергию и нагревает сторону с более низкой температурой. На молекулярном уровне молекулы передают эту энергию посредством столкновений на границе раздела. Теплопроводность материала определяется тем, насколько легко и какие механизмы доступны для передачи энергии через материал.

Одним из механизмов передачи тепла через материал является вибрация. Атомы твердого материала образуют решетку, и вибрации, известные как фононы, распространяются через материал, передавая колебательную энергию соседним атомам. Этот механизм является основным механизмом теплопроводности неметаллических материалов.

Для большинства металлических материалов доступен дополнительный механизм теплопередачи благодаря свободным электронам материала. Этот механизм связан с электронной проводимостью этих материалов и легкостью прохождения электронов через зону проводимости материала. Таким образом, материалы с высокой электропроводностью также обладают высокой теплопроводностью.

На двух концах шкалы теплопроводности находятся теплоизоляторы и радиаторы с низкой и высокой теплопроводностью соответственно. Изоляторы используются для защиты от теплопередачи, например, для покрытия изоляторов материалов, подвергающихся воздействию чрезвычайно высоких температур, или просто для предотвращения замерзания воды внутри труб в холодных условиях. С другой стороны, радиаторы полезны для контроля температуры и предотвращения перегрева или перегрева оборудования.

С точки зрения контроля температуры свойство теплопроводности является важным фактором для металлических частей объекта. Поскольку предотвращение коррозии также является важным фактором, необходимо оценивать теплопроводность защитных барьеров и покрытий. Определенный выбор в отношении предотвращения коррозии может, в свою очередь, повлиять на регулирование температуры и наоборот.

Связанный вопрос

Существуют ли какие-либо правила OSHA, которые необходимо учитывать при использовании теплоизоляционных покрытий?

Реклама

Поделись этим термином

Связанные термины

• Тепловой поток
• Теплоизоляция
• Термобарьерное покрытие
• Скорость выделения тепла

• Спекание
• Вспучивающийся
• Изоляция из минеральной ваты
• Изоляция из минеральной ваты

Связанное Чтение

• 6 способов измерения вязкости жидкости
• Коррозия легких материалов, используемых в автомобильной промышленности
• Коррозионное растрескивание под напряжением в процессе эксплуатации нержавеющей стали 316L в h3S
• Растущие разногласия в отрасли покрытия труб
• Эпоксидные покрытия ступенчатого изменения для защиты от коррозии под изоляцией
• Понимание причин и способов устранения коррозии под изоляцией

Теги

Выбор материаловКоррозияТемператураНаучные свойстваКоррозионный процессФизические свойства Электрические свойстваИзмерениеИнжиниринг и составление спецификаций

Актуальные статьи

Защита от коррозии

Введение в серию Galvanic: гальваническая совместимость и коррозия

Коррозия

Гальваническая коррозия металлов, связанных с полимерами, армированными углеродным волокном

Трубопровод

Введение в методы защиты трубопроводов от коррозии и защиты

Что такое теплопроводность и всегда ли она хороша для термопасты? — Кулинг Монстр

Исследование производительности

2 фев

Автор Дэниел Чен

Если вы читали наши идеи, то знаете, что мы часто упоминаем «теплопроводность». Мы часто говорим о важности теплопроводности термопасты, поскольку она связана с передачей тепла от процессора к радиатору или водоблоку для рассеивания. Это стандартный процесс охлаждения процессора.

Но что такое «хорошая» теплопроводность и как она связана с термопастой? В этом посте мы поговорим именно об этом и других аспектах того, что делает термопасту «хорошей» с точки зрения консистенции, использования и качества.

Что такое теплопроводность термопасты?

Чтобы поговорить о том, что такое теплопроводность термопасты , сначала нужно поговорить о том, что такое теплопроводность есть.

Теплопроводность показывает, насколько хорошо вещество может пропускать через себя тепловую энергию при разнице температур. На более техническом — но не слишком техническом — уровне это будет зависеть от наличия у вещества электронов для переноса энергии. Вот почему мы используем металлические сплавы (или чистые металлы, такие как серебро) в термопасте, поскольку они имеют свободные электроны, которые могут легко переносить тепло туда, куда оно должно идти — в нашем случае к радиатору.

(Сплавы металлов, которые чаще всего используются в термопасте, включают: оксид алюминия, нитрид бора, оксид цинка и нитрид алюминия)

Так какое же это имеет значение для термопасты? Напомним, термопаста — это не только эти сплавы. Существует также масляная (чаще всего силиконовая) основа для их размещения. Следовательно, чем больше сплава вы добавите в основу, тем выше будет ваша теплопроводность и тем выше способность термопасты отводить тепло к радиатору.

Здесь мы переходим от теории к реальности. Потому что большую часть времени наша термопаста не просто находится в вакууме — ее нужно правильно наносить и функционировать в течение длительного периода времени.

Термопаста ТОЛЬКО с высокой теплопроводностью не является хорошей

Мы только что посвятили раздел, говорящий о том, что более высокая теплопроводность соответствует более высокой способности передавать тепло. Но, к сожалению, это не так.

Достичь «высокой» теплопроводности (в данном случае, скажем, 10 Вт/мК+) на самом деле очень просто — все, что вам нужно сделать, это продолжать добавлять наполнитель (металлический сплав), пока вы не достигнете такого уровня теплопроводности. Но работа термопасты заключается не только в передаче тепла — это еще и заполнитель зазоров для микродефектов между поверхностью процессора и радиатором, где может скапливаться кислород.

Если вы добавите слишком много наполнителя, вы рискуете сделать термопасту слишком трудно распределяемой, что приведет к образованию толстых неравномерных слоев, что приведет к ухудшению реальных характеристик. А из-за отсутствия основы термопасты с высоким содержанием наполнителей также будут значительно быстрее разлагаться при реальном использовании, что быстро приведет к снижению производительности. Обратите внимание, что хотя Kooling Monster KOLD-01 не обладает самой высокой теплопроводностью на рынке, он распределяется более равномерно и является более эффективным заполнителем зазоров, чем термопаста торговой марки. Это означает, что он будет более эффективно передавать тепло в целом и прослужит значительно дольше.

Чтобы доказать вышесказанное, мы провели исследование:

Мы протестировали термопасты двух торговых марок 8 Вт/мК и 13,9 Вт/мК с нашим собственным Kooling Monster KOLD-01 и сравнили температуру процессора при полной нагрузке. (использовался метод 5 точек)

Тестовая сборка:

ЦП: Intel Core i3-10105F

Материнская плата: Asus H510M-E

9011

Память: ADATA DDR4 (8G)

Программное обеспечение: HWiNFO (Измерение), AIDA64 (Стресс)

Как видно из данных, при полной нагрузке температура процессора с помощью нашего KOLD -01 на ~2°C ниже, чем у рыночного бренда 8 Вт/мК, и на ~3°C ниже, чем у рыночного бренда 13,9 Вт/мК. Это связано с тем, что консистенция KOLD-01 позволяет наносить его тонким и равномерным слоем, что обеспечивает лучшую теплопередачу, опережая даже пасту с более высоким рейтингом.

Приведенная выше диаграмма совершенно ясно показывает, почему выбор другой термопасты на основе теплопроводности и других факторов чрезвычайно важен для охлаждения вашего ПК.

Помимо теплопроводности, какие еще показатели важны для эффективности теплопередачи?

До сих пор мы говорили о теплопроводности и распространении термопасты, поскольку они касаются теплопередачи. Однако на самом деле и то и другое является частью реальной общей цели достижения более низких 9 баллов.0119 тепловое сопротивление потому что эффективность теплопередачи фактически определяется тепловым сопротивлением , а не теплопроводностью . Термическое сопротивление состоит из: теплопроводности, толщины линии соединения и контактного сопротивления. Давайте рассмотрим каждый из них:

Теплопроводность – как сказано, способность вещества передавать тепло между двумя средами

Толщина линии связи – буквальная толщина слоя, на который мы наносим вещество

Контактное сопротивление – типы материалов, используемых на каждой поверхности, с которой взаимодействует вещество.

Все они включают термическое сопротивление, которое можно описать как теплопроводную способность пакета материалов. Таким образом, мы говорим обо всей системе: ЦП, термопасте и радиаторе.

В этом случае особенно важна толщина линии соединения – толщина слоя, на который наносится термопаста. Чем тоньше слой, тем ниже термическое сопротивление и выше эффективность теплопередачи. Поэтому термопасту необходимо наносить тонким слоем, чтобы обеспечить максимально возможную эффективность теплопередачи. К сожалению, в большинстве термопаст используются органические растворители, которые при нанесении тонким слоем быстро высыхают из-за воздействия высоких температур.

В Kooling Monster KOLD-01 не используются органические растворители, что делает его долговечным, и его очень легко наносить тонким слоем, поэтому вам не нужно беспокоиться о частом повторном нанесении.

Как добиться долгосрочной эффективности теплопередачи?

После того, как вы услышали обо всех этих технических особенностях, у вас может возникнуть одна мысль: «Кого это волнует?» И вы абсолютно правы. В вашей жизни нет места мелочам, если нет реальных приложений. Итак, как вы используете все эти знания, чтобы в конечном итоге ваш компьютер работал быстрее и холоднее? Мы рекомендуем следующее:

1.       Выберите хороший кулер/радиатор

В зависимости от используемых вами тактовых частот вы можете выбрать воздушный кулер, жидкостный кулер с замкнутым контуром (традиционно известный как водяное охлаждение) или какой-либо другой нестандартный контурный кулер с большими радиаторами, способными рассеивать огромное количество тепла.

Если вам нужна базовая конфигурация и вы хотите запустить несколько игр или посмотреть видео на своем компьютере, вам поможет простое воздушное охлаждение. Воздушные кулеры начинают намного дешевле, чем жидкостные кулеры, около 20-30 долларов. Если вы планируете разгон, игры с высокой графикой или в виртуальной реальности или интенсивное редактирование видео, лучшим выбором может быть высококлассный (читай: дорогой) воздушный кулер или система жидкостного охлаждения. С этой целью цена, на которую вы будете смотреть, составляет 160 долларов +. И помните ПЛЮС. Потому что жидкостное охлаждение может исчисляться сотнями.

2.      Используйте термопасту хорошего качества

Как мы выяснили, термопаста хорошего качества — это та, которая может быть нанесена равномерным тонким слоем, не высыхая под воздействием тепла, и обладает отличной теплопроводностью.