Care este conductivitatea termică a unei plăci de grafit?

Care este conductivitatea termică a unei plăci de grafit?

În calitate de furnizor de încredere de plăci de grafit, întâlnesc deseori întrebări cu privire la conductivitatea termică a acestor materiale remarcabile. Plăcile de grafit sunt recunoscute pe scară largă pentru proprietățile lor termice excepționale, ceea ce le face o alegere preferată în diferite industrii, de la electronice la energie. În această postare pe blog, voi aprofunda conceptul de conductivitate termică, voi explora factorii care influențează conductivitatea termică a plăcilor de grafit și vor evidenția aplicațiile lor în diferite domenii.

Înțelegerea conductivității termice

Conductivitatea termică este o proprietate fundamentală a materialelor care descrie capacitatea lor de a conduce căldură. Este definită ca cantitatea de căldură care trece printr -o suprafață unitară a unui material pe unitate de timp, condusă de un gradient de temperatură unitar. În termeni mai simpli, măsoară cât de rapid poate călători căldura printr -un material. Unitatea SI de conductivitate termică este Watts pe metru-kelvin (W/M · K).

Materialele cu o conductivitate termică ridicată pot transfera căldura rapidă, în timp ce cele cu conductivitate termică scăzută acționează ca izolatori, rezistând la fluxul de căldură. De exemplu, metalele precum cuprul și aluminiul sunt cunoscute pentru conductivitatea lor termică ridicată, motiv pentru care sunt utilizate în mod obișnuit în schimbătoarele de căldură și componentele electrice. Pe de altă parte, materiale precum cauciuc și plastic au o conductivitate termică scăzută și sunt adesea utilizate în scopuri de izolare.

Conductivitatea termică a plăcilor de grafit

Grafitul este o formă de carbon care prezintă proprietăți fizice și chimice unice, inclusiv conductivitate termică ridicată. Conductivitatea termică a plăcilor de grafit poate varia semnificativ în funcție de mai mulți factori, cum ar fi tipul de grafit, structura cristalului său și procesul de fabricație.

• Grafit natural vs. grafit sintetic: Grafitul natural este extras de pe pământ și este format din cristale mari de grafit bine ordonate. Grafitul sintetic, pe de altă parte, este produs printr-un proces de temperatură ridicată care implică încălzirea materialelor carbonice. Grafitul sintetic are, în general, o conductivitate termică mai mare decât grafitul natural, datorită structurii sale de cristal mai uniform.
• Structură de cristal: Conductivitatea termică a grafitului este extrem de anisotropă, ceea ce înseamnă că variază în funcție de direcția fluxului de căldură. În planul bazale (paralel cu straturile de atomi de grafit), conductivitatea termică este mult mai mare decât în direcția perpendiculară. Acest lucru se datorează faptului că atomii de carbon din planul bazale sunt aranjați într -o rețea hexagonală, permițând transferul eficient de căldură prin electronii delocalizați.
• Proces de fabricație: Procesul de fabricație poate afecta, de asemenea, conductivitatea termică a plăcilor de grafit. De exemplu, plăcile de grafit izomoldate sunt produse prin supunerea pulberii de grafit la presiune și temperatură ridicată într -o matriță. Acest proces duce la o structură mai uniformă și mai densă, care îmbunătățește conductivitatea termică a plăcii.Placă de grafit izomoldată

De obicei, conductivitatea termică a plăcilor de grafit variază de la 100 la 1500 W/M · K în planul bazale și de la 5 la 50 W/M · K în direcția perpendiculară. Aceste valori sunt semnificativ mai mari decât cele ale multor alte materiale, ceea ce face ca plăcile de grafit să fie o alegere excelentă pentru aplicațiile care necesită un transfer eficient de căldură.

Factori care afectează conductivitatea termică

Pe lângă tipul de grafit și structura cristalului său, mai mulți alți factori pot influența conductivitatea termică a plăcilor de grafit. Acești factori includ:

• Temperatură: Conductivitatea termică a plăcilor de grafit scade, în general, odată cu creșterea temperaturii. Acest lucru se datorează faptului că la temperaturi mai ridicate, vibrațiile de zăbrele din structura grafitului devin mai intense, ceea ce împrăștie electronii care transportă căldură și reduce eficiența transferului de căldură.
• Densitate: Densitatea unei plăci de grafit poate afecta și conductivitatea termică. Plăcile cu densitate mai mare tind să aibă o conductivitate termică mai mare, deoarece au o structură mai compactă, ceea ce permite un transfer de căldură mai bun prin material.
• Impurități și defecte: Prezența impurităților și a defectelor într -o placă de grafit poate reduce conductivitatea termică. Impuritățile pot perturba structura de cristal a grafitului și pot împrăștia electronii care transportă căldură, în timp ce defecte precum fisuri și goluri pot crea bariere în transferul de căldură.

Aplicații de plăci de grafit

Conductivitatea termică ridicată a plăcilor de grafit le face potrivite pentru o gamă largă de aplicații în diferite industrii. Unele dintre aplicațiile comune ale plăcilor de grafit includ:

• Electronică: În industria electronică, plăcile de grafit sunt utilizate ca chiuvete de căldură pentru a disipa căldura generată de componente electronice, cum ar fi microprocesoare, tranzistoare de energie și lumini LED. Conductivitatea termică ridicată a plăcilor de grafit le permite să transfere rapid căldura departe de componente, prevenind supraîncălzirea și îmbunătățirea performanței și fiabilității acestora.Electrod cu placă de grafit
• Energie: Plăcile de grafit sunt, de asemenea, utilizate în industria energetică pentru aplicații precum celule de combustibil, baterii și panouri solare. În celulele de combustibil, plăcile de grafit sunt utilizate ca plăci bipolare pentru a separa compartimentele anodului și catodului și pentru a efectua electricitate și căldură. În baterii, plăcile de grafit sunt utilizate ca electrozi pentru a stoca și elibera energie. În panourile solare, plăcile de grafit sunt utilizate ca colectoare de căldură pentru a absorbi și transfera energia solară.Plăci de transfer de căldură din grafit
• Prelucrarea chimică: În industria de procesare chimică, plăcile de grafit sunt utilizate în schimbătoarele de căldură pentru a transfera căldura între diferite fluide. Conductivitatea termică ridicată și rezistența chimică a plăcilor de grafit le fac potrivite pentru utilizare în medii chimice dure.
• Aerospațial și apărare: În industria aerospațială și de apărare, plăcile de grafit sunt utilizate în aplicații precum sisteme de management termic, amortizoare radar și duze de rachetă. Conductivitatea termică ridicată și natura ușoară a plăcilor de grafit le fac ideale pentru utilizare în aceste aplicații, unde eficiența de greutate și transfer de căldură sunt factori critici.

Concluzie

În concluzie, conductivitatea termică a plăcilor de grafit este o proprietate crucială care determină adecvarea acestora pentru diverse aplicații. Plăcile de grafit oferă o conductivitate termică excepțională, care este semnificativ mai mare decât cea a multor alte materiale. Conductivitatea termică a plăcilor de grafit poate varia în funcție de mai mulți factori, cum ar fi tipul de grafit, structura cristalului său și procesul de fabricație. Înțelegând acești factori și efectele lor asupra conductivității termice, inginerii și proiectanții pot selecta cele mai potrivite plăci de grafit pentru aplicațiile lor specifice.

Dacă sunteți interesat să achiziționați plăci de grafit pentru proiectul dvs., vă încurajez să ne contactați pentru mai multe informații. Echipa noastră de experți vă poate oferi specificații tehnice detaliate și vă poate ajuta să alegeți plăcile de grafit potrivite pentru nevoile dvs. Oferim o gamă largă de plăci de grafit, inclusivPlacă de grafit izomoldată,Electrod cu placă de grafit, șiPlăci de transfer de căldură din grafit, la prețuri competitive. Contactați -ne astăzi pentru a discuta cerințele dvs. și pentru a începe procesul de achiziții.

Referințe

• Incropera, FP, DeWitt, DP, Bergman, TL, & Lavine, AS (2007). Fundamentele transferului de căldură și masă. Wiley.
• Touloukian, YS, & Ho, Cy (1970). Conductivitate termică: solide nemetalice. PLENUM PRESS.
• Kittel, C. (2005). Introducere în fizica stării solide. Wiley.