東莞捷誠石墨製品有限公司跟大家分享石墨的熱傳導(dǎo)
發布時間:2019-04-27 16:30:15
大家都知道石墨有導電性,導熱性,耐高溫等性(xìng)能,其實還有熱傳導這個性(xìng)質的,相信大家一定很陌生的,接下來石墨製品小編就和大家(jiā)一(yī)起了解一下。
石墨體內存在溫度(dù)梯度時,熱量從高溫處向低溫處的流動。表征石墨導熱(rè)能力的參數是熱導率。熱導率入是單位(wèi)時間內(nèi)、單位麵積
上通過(guò)的熱量q(熱流密度)與溫度(dù)梯(tī)度grad T之間的比(bǐ)例係數。
q=–λgrad T
式中負號表示熱流方向與溫度梯度方向相反。式(1)常稱為熱傳導的(de)傅裏葉定律(lǜ)。假如垂直於x軸方向的截麵積為ΔS,材料沿x軸方向溫度梯度為dT/dx,在Δτ時間內,沿(yán)x軸正方向流過ΔS截麵(miàn)的熱量為ΔQ,在穩定傳熱狀態下,式(1)具有如下的形式:
熱導率的法定單位是W•m–1•K–1。對於(yú)不穩定傳熱過程,即物體內(nèi)各處溫度隨(suí)時間而變化。與外界(jiè)無熱交換,本身存(cún)在溫度梯度的物體,隨著時間的推移(yí),石墨製品溫度梯度會趨於(yú)零(líng),即熱端溫度不斷(duàn)降低和冷(lěng)端溫度不(bú)斷升高,最(zuì)終達(dá)到一致的平衡溫度。在(zài)這種不穩定傳熱過(guò)程中,物體內(nèi)單位麵積上溫度隨時問的變化率 為:
式中τ為(wéi)時間(jiān),ρ為密度,cp為質量定壓熱容。λ/ρcp常(cháng)稱為石墨的(de)熱擴散率或導(dǎo)溫係數(shù),常用單(dān)位(wèi)為cm2/s。
熱傳導是通過導(dǎo)熱(rè)載體的運動來實現的。石墨的導熱載體有電子、聲(shēng)子(晶格振動波)、光子等。石墨的熱導率可表示為各種導熱載體的貢獻的迭加:
式中vi、li、ci分別為導熱載體i的運(yùn)動速度、平均自由(yóu)程和單位體積的比熱容。石(shí)墨的各種導熱載體之間又相互作用、相互製約。例如不同頻率的聲子之間互相碰撞、產生散射,聲子與晶界、點陣缺陷(xiàn)和(hé)雜質之間也產生散射,影響其(qí)平均自由程。因此,石墨的熱傳導是一個極為複雜的物理過程。理論上準確預測各種石墨的熱(rè)導率數值及其隨溫度的(de)變化,雖然(rán)有過(guò)長期的艱苦工作,但僅取得了有限的成績。粗略地說,在常溫和(hé)不太高的溫度下(小於2000K),聲子熱導率占壓(yā)倒優勢,電子及光子的熱(rè)導可以(yǐ)忽略不計。在極低溫度下(小於10K)電子熱導才占有一定的分量。光子熱導(dǎo)要在很高的(de)溫度下(2000K以上)才開始出(chū)現。石墨的熱導率隨其電導率的增大而升高(gāo)(見威(wēi)德曼•弗朗茲定律)。更多關於請關注(zhù)石墨製品網站