导热基本参数.doc

一 导热系数，又称热导率，导热率，thermal conductivity导热系数K值是材料本身的固有性能参数，用于描述物体传导热量的能力。是固体最重要的热物性参数。是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,），在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用表示，单位为瓦/米度（W/mK，此处为K可用代替）。导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。导热系数是描述物质物性的物理量.例如空气在标准状态下的导热系数是0.0244W/(m.K)。二 比热 热容比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量物质的热容量，即使单位元质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示，单位J/kg.K。表示每KG的物质在温度每升高1K所吸收的热量或每降低1K所放出的热量。同一物质的比热一般不随质量、形状的变化而变化。三 热扩散系数热扩散系数 中文: 热扩散系数定义 =/(.c) 称为热扩散率或热扩散系数（thermal diffusivity），单位m2/s. 式中： :导热系数，单位W/(mK)； ：密度，单位元kg/m3 c：热容，单位J/(kgK). 物理意义 以物体受热升温的情况为例来分析。在物体受热升温的非稳态导热过程中，进入物体的热量沿途不断地被吸收而使当地温度升高，在此过程持续到物体内部各点温度全部扯平为止。由热扩散率的定义=/(.c) 可知： （1） 物体的导热系数越大，在相同的温度梯度下可以传导更多的热量。 （2） 分母c是单位体积的物体温度升高1所需的热量。c 越小，温度升高1所吸收的热量越小，可以剩下更多热量继续向物体内部传递，能使物体各点的温度更快地随接口温度的升高而升高。 热扩散率是与1/(.c)两个因子的结合。越大，表示物体内部温度扯平的能力越大，因此而有热扩散率的名称。这种物理上的意义还可以从另一个角度来加以说明，即从温度的角度看，越大，材料中温度变化传播的越迅速。可见也是材料传播温度变化能力大小的指标，因而有导温系数之称。四 热阻 thermal resistance热量在热流路径上遇到的阻力叫热阻，反映介质或介质间的传热能力的大小，表明了 1W热量所引起的温升大小，单位为/W或K/W。导热热阻为R=L/(kA)。其中L为材料的厚度，A为材料垂直于热流方向的截面积（也就是接触热源的面积），k为材料的热导率。由式中可得出，材料越厚热度阻越大，接触热源面积越大热阻越小。当热量流过两个相接触的固体的交界面时，接口本身对热流呈现出明显的热阻，称为接触热阻。产生接触热阻的主要原因是，任何外表上看来接触良好的两物体，直接接触的实际面积只是交界面的一部分，其余部分都是缝隙。热量依靠缝隙内气体的热传导和热辐射进行传递，而它们的传热能力远不及一般的固体材料，这也是为什么导热材料如石墨及铜铝均要贴胶的一个主要原因。高导热系数材料介绍：天然石墨：从石墨矿中提纯出来到一定纯度，目前业界天然石墨能稳定生产最薄到0.03mm，导热系数在7001000W，天然石墨的优点，平面导热系数高，轻，缺点，脆，易破裂不好加工。人工石墨：石油焦类产品或高分子聚合物人工加热。利用碳熔点超高而让其它元素物体汽化，余下的就是碳元素了。通常是颗粒状及片状。人工石墨的优点，平面导热系数高，超过1000W轻.缺点，片料，后段加工慢，脆，易破裂不好加工.铜箔：纯铜导热率也很高，约在400W左右，也好加工并且相对便宜。但在更高要求时，纯铜有时满足不了。铜碳复合材料：把颗粒状的人工石墨用特殊工艺与铜箔基材复合于一体，并把两者的优势结合于一体。铜碳复合材料的优点，平面及厚度方向三向导热系数高，适合卷料加工，难以破裂。缺点：与单纯同一体积的石墨比较起来重。附：常用材料导热系数：材料名 W/(m*K) 金刚石 1300-2400 硅 611 银 429 铜 401 金 317 铍 250 铝 240 氮化铝 200 钨 180 锌 116 镍 91 铁 84-90 铟 82 锂 84.8氮化硼 110BT 环氧树脂 0.19 FR-4 0.11 各常规材料的比热容物质化学符号模型相态比热容量（基本） J/(kgK)比热容量（25）J/(kgK)锂Li1固35803582石蜡CnH2n+262至122固22002500铝Al1固900897石墨C1固720710钻石C1固502509.1钢混混固450450铁Fe1固450444黄铜Cu,Zn混固380377铜Cu1固385386银Ag1固235233汞Hg1液139140铂Pt1固135135金Au1固129126铅Pb1固125128水蒸气（水）H2O3气18501