Condutividade térmica Termicamente condutora é uma medida da capacidade de um material de transferir calor. Materiais com alta condutividade térmica podem transferir calor de forma eficiente e prontamente absorvê-lo do ambiente. Um mau condutor térmico impedirá o fluxo de calor e lentamente adquirirá calor de seus arredores. De acordo com as diretrizes do SI (System International), a condutividade térmica de um material é medida em watts por metro por kelvin (W/mK).
Os 10 principais materiais termicamente condutores medidos e seus valores estão resumidos abaixo. Como a condutividade térmica varia dependendo do equipamento utilizado e do ambiente em que as medições são obtidas, esses valores de condutividade são valores médios.
Materiais termicamente condutores de ocorrência natural
1. Diamante - 2000 - 2200 W/mK
O diamante é o melhor material de condutividade térmica da natureza, com uma medida de condutividade 5 vezes maior que a do cobre, o metal mais fabricado nos EUA. Os átomos de diamante consistem em um esqueleto de carbono simples, tornando-o a estrutura molecular ideal para uma transferência de calor eficiente. Normalmente, os materiais com composição química e estrutura molecular mais simples têm os valores de condutividade térmica mais altos.
O diamante é um componente importante de muitos dispositivos eletrônicos portáteis modernos. Seu papel na eletrônica é promover a dissipação de calor e proteger os componentes sensíveis do computador. A alta condutividade térmica dos diamantes também se mostrou útil para determinar a autenticidade de pedras preciosas em joias. A inclusão de pequenas quantidades de diamante em ferramentas e tecnologia pode ter um impacto dramático na condutividade térmica.
2. Prata - 429 W/mK
A prata é um condutor de calor relativamente barato e abundante. A prata é parte integrante de muitos aparelhos elétricos e é um dos metais mais versáteis devido à sua maleabilidade. Trinta e cinco por cento da prata fabricada nos EUA é usada em ferramentas elétricas e eletrônicos (US Geological Survey Mineral Community 2013). Um subproduto da prata, a pasta de prata, está em demanda crescente devido ao seu uso como uma alternativa energética ecológica. A pasta de prata é usada na produção de células fotovoltaicas, que são um dos principais componentes dos painéis solares.
3. Cobre - 398 W/mK
O cobre é o metal mais comumente usado para a fabricação de aparelhos condutores nos Estados Unidos. O cobre tem um alto ponto de fusão e uma taxa de corrosão média. É também um metal muito eficiente para minimizar a perda de energia durante a transferência de calor. Panelas de metal, canos de água quente e radiadores de carros são aparelhos que fazem uso das propriedades condutoras do cobre.
4. Ouro - 315 W/mK
O ouro é um metal raro e caro usado para aplicações condutivas específicas. Ao contrário da prata e do cobre, o ouro raramente embaça e pode resistir a condições altamente corrosivas.
5, Nitreto de Alumínio - 310 W/mK
O nitreto de alumínio é frequentemente usado como substituto do óxido de berílio. Ao contrário do óxido de berílio, o nitreto de alumínio não representa um risco à saúde na fabricação, mas ainda apresenta propriedades químicas e físicas semelhantes ao óxido de berílio. O nitreto de alumínio é um dos poucos materiais com alta condutividade térmica e propriedades de isolamento elétrico. Possui excepcional resistência a choques térmicos e atua como isolante elétrico em cavacos mecânicos.
6. Carboneto de silício - 270 W/mK
O carboneto de silício é um semicondutor que consiste em uma mistura balanceada de átomos de silício e carbono. Quando fabricados e fundidos, o silício e o carbono se combinam para formar um material extremamente duro e durável. Essa mistura é comumente utilizada como componente de freios automotivos, turbinas e misturas de aço.
7. Alumínio - 247 W/mK
O alumínio é frequentemente usado como uma alternativa econômica ao cobre. Embora menos condutivo que o cobre, o alumínio é abundante e fácil de trabalhar devido ao seu baixo ponto de fusão. O alumínio é um componente importante das lâmpadas de LED (diodos emissores de luz). As misturas de cobre-alumínio estão se tornando cada vez mais populares porque podem aproveitar as propriedades do cobre e do alumínio e podem ser fabricadas a um custo menor.
8, Tungstênio - 173 W/mK
O tungstênio tem um alto ponto de fusão e baixa pressão de vapor, tornando-o um material ideal para aparelhos expostos a eletricidade de alta intensidade. A inércia química do tungstênio permite que ele seja usado como um eletrodo como parte de um microscópio eletrônico sem alterar a corrente. Também é freqüentemente usado em componentes para lâmpadas e tubos de raios catódicos.
9. Grafite 168 W/mK
O grafite é uma alternativa engenhosa, de baixo custo e mais leve a outros isômeros de carbono. É frequentemente usado como aditivo em misturas de polímeros para aumentar sua condutividade térmica. As baterias são um exemplo comum de aparelhos que utilizam a alta condutividade térmica do grafite.
10. Zinco 116 W/mK
O zinco é um dos poucos metais que podem ser facilmente combinados com outros metais para formar uma liga metálica (uma mistura de dois ou mais metais). Vinte por cento dos aparelhos de zinco nos EUA são feitos de ligas de zinco. A galvanização usa 40 por cento de zinco puro fabricado. A galvanização é o processo de aplicação de um revestimento de zinco ao aço ou ferro para proteger o metal do desgaste e da ferrugem.
Materiais de tratamento de superfícies artificiais
DLC Diamond Like Coating - um nano revestimento fabricado usando a técnica de revestimento a vácuo, processo PVD. Tem bom isolamento e condutividade térmica
Revestimentos de óxido de alumínio Al2O3 - nanorevestimentos produzidos pelo processo CVD. É o filme funcional composto mais comum com bom isolamento e condutividade térmica. O controle e a colagem da espessura do filme terão vantagens significativas sobre a aspersão térmica. No entanto, o alto preço dificilmente é popular. Condutividade térmica: 23-32 (W/m*k)
Revestimento hexagonal de nitreto de boro HBN {{0}} (W/m*k), o melhor revestimento cerâmico para condutividade térmica acima de 500 graus ambiente. Também o melhor material isolante cerâmico em altas temperaturas (tensão de ruptura 3kv/mm). Convencionalmente quimicamente inerte, baixo coeficiente de fricção de 0,16 resistente à oxidação, 900 graus com oxigênio, 2000 graus sem oxigênio. O processo de revestimento a vácuo composto de TiB2 da NAXICO permite revestimentos nano resistentes a supertemperatura e superduros personalizados.
BeO óxido de berílio - condutividade térmica semelhante ao cobre roxo. O pó é altamente tóxico. volatilização começa em 1000 graus. Começando a ser descontinuado.
