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द 7 मेन हीट कंडक्टर्स
हीट कंडक्टर मुख्य धातु और हीरे, धातु मैट्रिक्स कंपोजिट, कार्बन मैट्रिक्स कंपोजिट, कार्बन, ग्रेफाइट और सिरेमिक मैट्रिक्स कंपोजिट हैं।.
थर्मल चालकता एक भौतिक संपत्ति है जो गर्मी का संचालन करने की क्षमता का वर्णन करती है और इसे इस रूप में परिभाषित किया जा सकता है: "एक सामग्री की एक इकाई मोटाई के माध्यम से प्रेषित गर्मी की मात्रा - एक इकाई क्षेत्र की सतह के लिए एक सामान्य दिशा में - कारण स्थिर-राज्य परिस्थितियों में एक इकाई तापमान ढाल "(द इंजीनियरिंग टूलबॉक्स, एसएफ).
दूसरे शब्दों में, तापीय चालकता पदार्थ के कणों के बीच तापीय ऊर्जा का स्थानांतरण है जो स्पर्श करते हैं। ऊष्मीय चालन तब होता है जब गर्म पदार्थ के कण ठंडे पदार्थ के कणों से टकराते हैं और अपनी तापीय ऊर्जा का हिस्सा ठंडा कणों में स्थानांतरित कर देते हैं.
गैसों की तुलना में ड्राइविंग आमतौर पर कुछ ठोस और तरल पदार्थों में तेज होती है। वे सामग्रियां जो तापीय ऊर्जा के अच्छे संवाहक हैं, तापीय संवाहक कहलाती हैं.
धातु विशेष रूप से अच्छे थर्मल कंडक्टर होते हैं क्योंकि उनके पास इलेक्ट्रॉन होते हैं जो स्वतंत्र रूप से चलते हैं और गर्मी ऊर्जा को जल्दी और आसानी से स्थानांतरित कर सकते हैं (सीके -12 फाउंडेशन, एसएफ।).
सामान्य तौर पर, बिजली के अच्छे कंडक्टर (धातु जैसे तांबा, एल्यूमीनियम, सोना और चांदी) भी गर्मी के अच्छे कंडक्टर होते हैं, जबकि बिजली के इंसुलेटर (लकड़ी, प्लास्टिक और रबर) गर्मी के खराब कंडक्टर होते हैं.
गर्म शरीर में एक अणु की गतिज ऊर्जा (औसत) सबसे ठंडे शरीर की तुलना में अधिक है। यदि दो अणु टकराते हैं, तो गर्म अणु से लेकर ठंड तक ऊर्जा का हस्तांतरण होता है.
सभी टकरावों का संचयी प्रभाव गर्म शरीर से सबसे ठंडा शरीर (सैंटो पीटरो, एस.एफ.) तक गर्मी के शुद्ध प्रवाह में होता है।.
उच्च तापीय चालकता सामग्री
गर्मी या ठंडक के लिए ऊष्मा चालकता के लिए उच्च तापीय चालकता वाली सामग्रियों की आवश्यकता होती है। सबसे महत्वपूर्ण जरूरतों में से एक इलेक्ट्रॉनिक उद्योग है.
माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक की लघुता और बढ़ी हुई शक्ति के कारण, गर्मी लंपटता माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक की विश्वसनीयता, प्रदर्शन और लघुकरण की कुंजी है.
थर्मल चालकता एक सामग्री के कई गुणों पर निर्भर करती है, खासकर इसकी संरचना और तापमान.
थर्मल विस्तार का गुणांक विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि यह एक सामग्री की गर्मी के साथ विस्तार करने की क्षमता को इंगित करता है.
धातु और हीरे
उच्च तापीय चालकता सामग्री की आवश्यकता होने पर तांबा सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला धातु है.
हालांकि, तांबा थर्मल विस्तार गुणांक (CTE) के उच्च गुणांक को मानता है। इन्वर्टर मिश्र धातु (64% Fe% 36% Ni) धातुओं के बीच सीईटी में असाधारण रूप से कम है, लेकिन तापीय चालकता में बहुत खराब है.
हीरा अधिक आकर्षक है, क्योंकि इसमें बहुत अधिक तापीय चालकता और कम सीईटी है, लेकिन यह महंगा है (थर्मल चालकता, एस.एफ.).
एल्यूमीनियम तांबे के रूप में प्रवाहकीय नहीं है, लेकिन इसमें कम घनत्व है, जो विमान इलेक्ट्रॉनिक्स और अनुप्रयोगों (उदाहरण के लिए, लैपटॉप) के लिए आकर्षक है, जिन्हें कम वजन की आवश्यकता होती है.
धातुएं थर्मल और इलेक्ट्रिकल कंडक्टर हैं। हीरे और उपयुक्त सिरेमिक सामग्री का उपयोग उन अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है जिनके लिए तापीय चालकता और विद्युत इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है, लेकिन गैर-धातु.
धातु मैट्रिक्स यौगिक
किसी धातु के CTE को कम करने का एक तरीका यह है कि कम CTE भराव का उपयोग करके एक धातु मैट्रिक्स मिश्रित बनाया जाए.
इस प्रयोजन के लिए, उच्च तापीय चालकता और कम CTE के संयोजन के कारण, AlN और सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) जैसे सिरेमिक कणों का उपयोग किया जाता है।.
चूंकि भराव में आमतौर पर धातु के मैट्रिक्स की तुलना में कम CTE और एक कम तापीय चालकता होती है, इसलिए समग्र में आवेश का आयतन अंश जितना अधिक होता है, CTE कम होता है और उष्मीय चालकता कम होती है।.
कार्बन मैट्रिक्स यौगिक
कार्बन अपनी तापीय चालकता (हालांकि धातुओं की तुलना में अधिक नहीं) और कम सीटीई (धातुओं की तुलना में कम) के कारण थर्मल प्रवाहकीय यौगिकों के लिए एक आकर्षक मैट्रिक्स है।.
इसके अलावा, कार्बन जंग के लिए प्रतिरोधी है (धातुओं की तुलना में जंग के लिए अधिक प्रतिरोधी) और इसका कम वजन.
कार्बन मैट्रिक्स का एक अन्य लाभ कार्बन फाइबर के साथ इसकी संगतता है, एक धातु मैट्रिक्स और इसके आरोपों के बीच आम प्रतिक्रिया के विपरीत.
इसलिए, कार्बन फाइबर कार्बन मैट्रिक्स कंपोजिट के लिए प्रमुख भराव है.
कार्बन और ग्रेफाइट
एक पूरी तरह से कार्बन सामग्री, जो कार्बन बाइंडर्स कार्बन के समेकन द्वारा निर्मित होती है, जो बिना बाइंडर और बाद के कार्बोनाइजेशन और वैकल्पिक ग्रैविटाइजेशन के साथ उन्मुख होती है, सामग्री के फाइबर में 390 और 750 W / mK के बीच की तापीय चालकता होती है.
एक अन्य सामग्री पायरोलाइटिक ग्रेफाइट (जिसे टीपीजी कहा जाता है) एक संरचनात्मक खोल में संलग्न है। ग्रेफाइट (अनाज के सी-अक्षों के साथ बहुत बनावट के साथ ग्रेफाइट के विमान के लिए लंबवत), 1700 डब्ल्यू / एम के विमान (तांबे के चार गुना) में एक तापीय चालकता है, लेकिन प्रवृत्ति के कारण यंत्रवत कमजोर है ग्रेफाइट विमान में कटौती.
सिरेमिक मैट्रिक्स यौगिक
बोरिकॉन नाइट्राइड का, SiO (42) का, एल्यूमिना (9.4) का, अल्यूना (9.4) का, एलओएन (8.9), की तुलना में बोरोसिलिकेट ग्लास मैट्रिक्स आकर्षक है। (7.1), हीरा (5.6) और ग्लास के लिए, सिरेमिक (5.0).
इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग अनुप्रयोगों के लिए ढांकता हुआ निरंतर का कम मूल्य वांछनीय है। दूसरी ओर, ग्लास में कम तापीय चालकता होती है.
कार्बन मैट्रिक्स की तुलना में इसकी उच्च सीटीई के कारण SiC मैट्रिक्स आकर्षक है, हालांकि यह कार्बन की तरह ऊष्मीय प्रवाहकीय नहीं है.
कार्बन + कार्बन यौगिकों का CTE बहुत कम है, जिसके परिणामस्वरूप सिलिका चिप्स पर चिप-ऑन-बोर्ड (COB) अनुप्रयोगों में थकान जीवन कम हो जाता है.
SiC मैट्रिक्स कार्बन मिश्रित में कार्बन-कार्बन यौगिक होता है जो कार्बन मैट्रिक्स को SiC (चुंग, 2001) में परिवर्तित करता है।.
संदर्भ
- चुंग, डी। (2001)। तापीय चालकता के लिए सामग्री. एप्लाइड थर्मल इंजीनियरिंग 21 , 1593 5 1605.
- सीके -12 फाउंडेशन। (S.F.). थर्मल कंडक्टर और इंसुलेटर. Ck12.org से लिया गया: ck12.org.
- सेंटो पीटरो, डी। (एस.एफ.). तापीय चालकता क्या है? Khanacademy.org से लिया गया: khanacademy.org.
- इंजीनियरिंग टूलबॉक्स। (S.F.). सामान्य सामग्रियों और गैसों की तापीय चालकता. इंजीनियरिंगटूलबॉक्स से लिया गया: Engineeringtoolbox.com.