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                如何判斷導熱材料好不好呢

                2021-12-31 15:41:22

                隨著工業生產和科學技術發展,對材料提出更高的要求。除材料具有優良的綜合性能之外,有些場合還要求材料具有導熱性能和優良的電絕緣性能。如電磁屏蔽、電子信息、熱工測量技術領域廣泛使用的功率管、集成塊、熱管等;化工生產和廢水處理中使用的熱交換器、導熱管、太陽能熱水器、蓄電池的冷卻器等所需導熱絕緣材料;隨著微電子集成技術和組裝技術高速發展,電子元件、邏輯電路體積成千上萬倍地縮小,電子儀器日益輕薄短小化,而工作頻率急劇增加,半導體熱環境向高溫方向迅速變化,此時電子設備所產生的熱量迅速積累、增加,在使用環境溫度下要使電子元器件仍能高可靠性地正常工作,及時散熱能力成為影響其運行的可靠性,使用壽命的重要因素,所以急需研制具有高可靠性、高散熱性的綜合性能優異的導熱絕緣材料替代傳統材料。

                導熱率K是材料本身的固有性能參數,用于描述材料的導熱能力。這個特性跟材料本身的大小、形狀、厚度都是沒有關系的,只是跟材料本身的成分有關系。所以同類材料的導熱率都是一樣的,并不會因為厚度不一樣而變化。

                將上面兩個公式合并,可以得到K=d/R。因為K值是不變的,可以看得出熱阻R值,同材料厚度d是成正比的。也就說材料越厚,熱阻越大。

                但如果仔細看一些導熱材料的資料,會發現很多導熱材料的熱阻值R,同厚度d并不是完全成正比關系。這是因為導熱材料大都不是單一成分組成,相應會有非線性變化。厚度增加,熱阻值一定會增大,但不一定是完全成正比的線性關系,可能是更陡的曲線關系。

                重慶導熱材料

                根據R=A△T/Q這個公式,理論上來講就能測試并計算出一個材料的熱阻值R。但是這個公式只是一個基本的理想化的公式,他設定的條件是:接觸面是完全光滑和平整的,所有熱量全部通過熱傳導的方式經過材料,并達到另一端。實際這是不可能的條件。所以測試并計算出來的熱阻值并不完全是材料本身的熱阻值,應該是材料本身的熱阻值+所謂接觸面熱阻值。因為接觸面的平整度、光滑或者粗糙、以及安裝緊固的壓力大小不同,就會產生不同的接觸面熱阻值,也會得出不同的總熱阻值。

                所以國際上流行會認可設定一種標準的測試方法和條件,就是在資料上經常會看到的ASTM D5470。這個測試方法會說明進行熱阻測試時候,選用多大的接觸面積A,多大的熱量值Q,以及施加到接觸面的壓力數值。大家都使用同樣的方法來測試不同的材料,而得出的結果,才有相比較的意義。通過測試得出的熱阻R值,并不完全是真實的熱阻值。物理科學就是這樣,很多參數是無法真正的量化的,只是一個“模糊”的數學概念。通過這樣的“模糊”數據,人們可以將一些數據量化,而用于實際應用。此處所說的“模糊”是數學術語,“模糊”表示為接近真實的近似。

                而同樣道理,根據熱阻值以及厚度,再計算出來的導熱率K值,也并不完全是真正的導熱率值。傅力葉方程式,是一個完全理想化的公式。我們可用來理解導熱材料的原理。但實際應用、熱阻計算是復雜的數學模型,會有很多的修正公式,來完善所有的環節可能出現的問題。

                1、同樣的材料,導熱率是一個不變的數值,熱阻值是會隨厚度發生變化的。

                2、同樣的材料,厚度越大,可簡單理解為熱量通過材料傳遞出去要走的路程越多,所耗的時間也越多,效能也越差。

                3、對于導熱材料,選用合適的導熱率、厚度是對性能有很大關系的。選擇導熱率很高的材料,但是厚度很大,也是性能不夠好的。理想的選擇是:導熱率高、厚度薄,完美的接觸壓力保證好的界面接觸。

                4、使用什么導熱材料,理論上來講是很困難的一件事情。很難真正的通過一些簡單的數據,來準確計算出選用何種材料合適。更多的是靠測試和對比,還有經驗。測試能達到產品要求的理想效果,就是為合適的材料。

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