Conductividad térmica La conductividad térmica es una medida de la capacidad de un material para transferir calor. Los materiales con alta conductividad térmica pueden transferir calor de manera eficiente y absorberlo fácilmente del medio ambiente. Un mal conductor térmico impedirá el flujo de calor y lentamente adquirirá calor de su entorno. Según las directrices SI (System International), la conductividad térmica de un material se mide en vatios por metro por kelvin (W/mK).
Los 10 principales materiales térmicamente conductores medidos y sus valores se resumen a continuación. Como la conductividad térmica varía según el equipo utilizado y el entorno en el que se obtienen las medidas, estos valores de conductividad son valores medios.
Materiales termoconductores de origen natural
1. Diamante - 2000 - 2200 W/mK
El diamante es el mejor material de conductividad térmica de la naturaleza, con una medida de conductividad 5 veces mayor que la del cobre, el metal más fabricado en los EE. UU. Los átomos de diamante consisten en un esqueleto de carbono simple, lo que lo convierte en la estructura molecular ideal para una transferencia de calor eficiente. Por lo general, los materiales con la composición química y la estructura molecular más simples tienen los valores de conductividad térmica más altos.
El diamante es un componente importante de muchos dispositivos electrónicos portátiles modernos. Su papel en la electrónica es promover la disipación de calor y proteger los componentes sensibles de la computadora. La alta conductividad térmica de los diamantes también ha resultado útil para determinar la autenticidad de las piedras preciosas en joyería. La inclusión de pequeñas cantidades de diamante en herramientas y tecnología puede tener un impacto dramático en la conductividad térmica.
2. Plata - 429 W/mK
La plata es un conductor de calor relativamente barato y abundante. La plata es parte integral de muchos aparatos eléctricos y es uno de los metales más versátiles debido a su maleabilidad. El treinta y cinco por ciento de la plata fabricada en los EE. UU. se utiliza en herramientas eléctricas y electrónica (US Geological Survey Mineral Community 2013). Un subproducto de la plata, la pasta de plata, tiene una demanda creciente debido a su uso como alternativa energética respetuosa con el medio ambiente. La pasta de plata se utiliza en la producción de células fotovoltaicas, que son un componente principal de los paneles solares.
3. Cobre - 398 W/mK
El cobre es el metal más utilizado para la fabricación de aparatos conductores en los Estados Unidos. El cobre tiene un alto punto de fusión y una velocidad de corrosión media. También es un metal muy eficiente para minimizar la pérdida de energía durante la transferencia de calor. Las cacerolas de metal, las tuberías de agua caliente y los radiadores de automóviles son electrodomésticos que aprovechan las propiedades conductoras del cobre.
4. Oro - 315 W/mK
El oro es un metal raro y costoso que se utiliza para aplicaciones conductoras específicas. A diferencia de la plata y el cobre, el oro rara vez se empaña y puede soportar condiciones muy corrosivas.
5, nitruro de aluminio - 310 W/mK
El nitruro de aluminio se usa a menudo como reemplazo del óxido de berilio. A diferencia del óxido de berilio, el nitruro de aluminio no representa un peligro para la salud en la fabricación, pero muestra propiedades químicas y físicas similares a las del óxido de berilio. El nitruro de aluminio es uno de los pocos materiales con alta conductividad térmica y propiedades de aislamiento eléctrico. Posee una excepcional resistencia al choque térmico y actúa como aislante eléctrico en chips mecánicos.
6. Carburo de silicio - 270 W/mK
El carburo de silicio es un semiconductor que consiste en una mezcla equilibrada de átomos de carbono y silicio. Cuando se fabrican y fusionan, el silicio y el carbono se combinan para formar un material extremadamente duro y duradero. Esta mezcla se usa comúnmente como componente de frenos de automóviles, turbinas y mezclas de acero.
7. Aluminio - 247 W/mK
El aluminio se utiliza a menudo como una alternativa rentable al cobre. Aunque menos conductor que el cobre, el aluminio es abundante y fácil de trabajar debido a su bajo punto de fusión. El aluminio es un componente importante de las lámparas LED (diodos emisores de luz). Las mezclas de cobre y aluminio son cada vez más populares porque pueden aprovechar las propiedades tanto del cobre como del aluminio y pueden fabricarse a un costo menor.
8, tungsteno - 173 W/mK
El tungsteno tiene un punto de fusión alto y una presión de vapor baja, lo que lo convierte en un material ideal para electrodomésticos expuestos a electricidad de alta intensidad. La inercia química del tungsteno permite que se use como electrodo como parte de un microscopio electrónico sin alterar la corriente. También se utiliza con frecuencia en componentes para bombillas y tubos de rayos catódicos.
9. Grafito 168 W/mK
El grafito es una alternativa ingeniosa, de bajo costo y más liviana a otros isómeros de carbono. A menudo se usa como aditivo para mezclas de polímeros para mejorar su conductividad térmica. Las baterías son un ejemplo común de aparatos que utilizan la alta conductividad térmica del grafito.
10. Zinc 116 W/mK
El zinc es uno de los pocos metales que se pueden combinar fácilmente con otros metales para formar una aleación metálica (una mezcla de dos o más metales). El veinte por ciento de los electrodomésticos de zinc en los EE. UU. están hechos de aleaciones de zinc. El galvanizado utiliza un 40 por ciento de zinc puro fabricado. La galvanización es el proceso de aplicar un revestimiento de zinc al acero o al hierro para proteger el metal de la intemperie y la oxidación.
Materiales de tratamiento de superficies artificiales.
DLC Diamond Like Coating: un nano revestimiento fabricado con la técnica de revestimiento al vacío, proceso PVD. Tiene buen aislamiento y conductividad térmica.
Recubrimientos de óxido de aluminio Al2O3: nanorrecubrimientos producidos por el proceso CVD. Es la película funcional compuesta más común con buen aislamiento y conductividad térmica. El control del espesor de la película y la unión tendrán ventajas significativas sobre el rociado térmico. Sin embargo, el alto precio es difícilmente popular. Conductividad térmica: 23-32 (W/m*k)
Recubrimiento de nitruro de boro hexagonal HBN {{0}} (W/m*k), el mejor recubrimiento cerámico para conductividad térmica por encima de 500 grados ambientales. También el mejor material cerámico aislante a altas temperaturas (tensión de ruptura 3kv/mm). Convencionalmente químicamente inerte, bajo coeficiente de fricción de 0,16 Resistente a la oxidación, 900 grados con oxígeno, 2000 grados sin oxígeno. El proceso de recubrimiento al vacío compuesto TiB2 de NAXICO permite recubrimientos nano súper duros y súper resistentes a la temperatura personalizados.
Óxido de berilio BeO: conductividad térmica similar al cobre púrpura. El polvo es altamente tóxico. la volatilización comienza a 1000 grados. Empezando a ser eliminado.
