Welches Material hat die beste Wärmeleitfähigkeit?

Die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Materialien ist sehr unterschiedlich und wird hauptsächlich z Winterkleidung. Beispielsweise hat reines Aluminium eine Wärmeleitfähigkeit von 235 Watt pro Kelvin pro Meter. Aluminiumlegierungen haben jedoch in der Regel eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Eisen. Dies macht Aluminium zu einem idealen Material für elektronische Kühlkörper. In ähnlicher Weise hat Kohlenstoffstahl eine geringe Wärmeleitfähigkeit und ist eine gute Wahl für Strukturbauteile. Edelstahl hat eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Kohlenstoffstahl, ist aber eine gute Wahl für architektonisch exponierte Baustahlanwendungen und korrosive Umgebungen.

Kupfer

Kupfer hat neben Silber die höchste Wärmeleitfähigkeit aller Metalle. Diese Eigenschaft ermöglicht es Kupfer, Wärme effizient zu übertragen, sodass es in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird. Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer wird in Watt pro Meter Kelvin (W/mK) gemessen. Eine Kupferlegierung von 110 hat eine Wärmeleitfähigkeit von 135 W/mK und ist damit das beste Material für Produkte, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit erfordern.

Kupfer hat eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit, was es zu einer großartigen Wahl für Haushaltsgeräte und Kochgeschirr macht. Es ist außerdem korrosionsbeständig, was es zu einem idealen Material für Umgebungen mit hohen Temperaturen macht.

Edelstahl

Edelstahl hat einen der niedrigsten Wärmeleitfähigkeitswerte aller Metalle. Diese Eigenschaft macht es ideal für den Einsatz in Umgebungen mit hohen Temperaturen. Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials wird in Watt pro Meter pro Grad Kelvin gemessen. Diese Eigenschaft ermöglicht es Hochtemperaturmaterialien, Wärme schneller und effizienter zu transportieren.

Edelstahl wird aufgrund seiner geringen Wärmeleitfähigkeit in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Aufgrund seiner hohen Hitze- und Kältebeständigkeit eignet es sich besonders für Gebäude und Maschinen. Es ist auch extrem energieeffizient und stabil bei extremen Temperaturen. Aufgrund seiner hohen Widerstandsfähigkeit wird Edelstahl in vielen Bereichen eingesetzt, darunter Fördersysteme, Öfen und die Lebensmittelverarbeitung. Edelstahl ist auch korrosionsbeständig, was es zu einer guten Wahl für Umgebungen mit hohen Temperaturen macht.

Die geringe Wärmeleitfähigkeit von Edelstahl ist ein Hauptgrund für seine Beliebtheit. Die niedrigen Kosten und die Verfügbarkeit dieses Metalls machten es jahrelang zum Metall der Wahl. Dieses Merkmal macht es jedoch ungeeignet für Anwendungen, bei denen Antihaft-Oberflächen wesentlich sind. Außerdem ist Edelstahl nicht immer die beste Wahl für Antihaft-Oberflächen, da es selten das Grundmetall ist. Das Metall wird oft mit einem anderen Metall plattiert, was seine eigenen Nachteile hat.

Graphite

Eine der auffälligsten Eigenschaften von Graphit ist seine bemerkenswerte Wärmeleitfähigkeit. Sein Cte-Wert ist extrem hoch. Außerdem ist dieses Material mit einem Schmelzpunkt zwischen 3,600 und 4,200 Kelvin extrem schwer zu schmelzen. Diese Temperatur entspricht etwa zwei Dritteln der solaren Photosphäre. Aus diesem Grund ist Graphit das beste Material für Wärmeleitpasten und Isolierungen.

Die Wärmeleitfähigkeit von Graphit nimmt mit steigender Temperatur ab. Wie Abb.3.10 zeigt, nimmt die Wärmeleitfähigkeit von Graphit mit steigender Temperatur ab. Der Grund dafür ist, dass mit steigender Temperatur die Schwingungsamplitude von Kohlenstoffatomen zunimmt. An diesem Punkt wird die Amplitude des mittleren freien Wegs dominant, wodurch die Wärmeleitfähigkeit verringert wird.

Kubisches Borarsenid

Kubisches Borarsenid ist das drittbeste leitende Material unter allen Halbleitern und hat eine bemerkenswerte Elektronenbeweglichkeit. Forscher der UH und des Texas Center for Supraconductivity testeten kubisches Borarsenid, indem sie Träger in der Probe mit einem Laser anregten und ihre Diffusion maßen. Da kubisches Borarsenid eine hohe Elektronenbeweglichkeit aufweist, erwarten die Forscher eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit.

Die beste Wärmeleitfähigkeit ist beim Design elektronischer Komponenten wichtig, da Wärme einer der Hauptengpässe in vielen Elektronikgeräten ist. Kubisches Borarsenid übertrifft Silizium in diesem Bereich und reduziert den Bedarf an Kühlsystemen. Seine Wärmeleitfähigkeit ist dreimal höher als bei Silizium, was in vielen Anwendungen ein großer Vorteil ist. Das Material ersetzt Silizium in vielen Leistungselektroniken von Elektroautos, was das Gewicht des Fahrzeugs reduzieren und die Reichweite verbessern wird.

Siliziumkarbid

Siliziumkarbid ist ein Metall mit der höchsten Wärmeleitfähigkeit und damit ideal für eine Vielzahl von Anwendungen. Es ist auch sehr widerstandsfähig gegen Strahlung, was es für Kernreaktoren nützlich macht. Es kann auch zum Beschichten von Formen beim Chargengießen für geschmolzene Metalle verwendet werden.

Siliziumkarbid besteht aus Silizium und Kohlenstoffatomen, die in einem tetraedrischen Kristallgitter angeordnet sind. Dies macht es zu einem sehr harten Metall, unlöslich in Säuren, Laugen und geschmolzenen Salzen. Es kann aus Kohle und Sand hergestellt werden. Das Verfahren beinhaltet die Verwendung eines elektrothermischen Schmelzofens. Die rohen verbrauchten Topfauskleidungen sind jedoch stark kontaminiert und enthalten einen hohen Prozentsatz an giftigen Chemikalien. Es wird jedoch behauptet, dass diese Verunreinigungen während des Prozesses abgebaut werden und durch den Rauchgasstrom austreten.

Siliziumkarbid ist auch ein Halbleitermaterial, was bedeutet, dass seine Leitfähigkeit durch elektrische Ströme, elektromagnetische Felder oder Licht gesteuert werden kann. Es wird auch verwendet, um Signale in elektronischen Schaltungen zu verstärken. Es wird seit Jahrzehnten in diesem Bereich eingesetzt. Siliziumkarbid ist ein Halbleiter, was bedeutet, dass es einen hohen Schmelzpunkt hat und bei höheren Temperaturen und Frequenzen als andere Metalle betrieben werden kann.