導熱係數=熱設計圖騰?
2021-02-08 冰河傳熱作為熱設計工程師，對導熱係數的追求是刻畫到骨髓裡的。所以不久前，跟一個做材料的兄弟聊天時，他說到：向客戶介紹產品時，被問到最多的兩個問題，一個是，你家材料導熱係數最高做到多少？另一個問題是多少錢一公斤？
導熱係數儼然已成為熱設計工程師的圖騰崇拜對象。畢竟它對熱阻有著直接的關係，以熱界面材料的一維導熱最為直觀。
其中δ代表厚度，k代表導熱係數，F代表接觸面積。
k的增大直接導致熱阻R的降低，誰不想把熱阻做到最小呢？
但是類似於經濟學術語「邊際效用遞減」，導熱係數k越大，進一步增加k值，R值變化逐漸減小。因為，R和k在數學形式上呈雙曲線型。以矽脂為例，厚度為0.1mm時，經常用到的單位面積熱阻與導熱係數的關係曲線如下圖。
單獨考察導熱係數，如需將熱阻降低一半，導熱係數1W/mK的矽脂，只需提升至2W/mK，比較容易實現；導熱係數為2W/mK的矽脂，則需提升至4W/mK，難度增加；對於導熱係數為4W/mK的矽脂，則需提升至8W/mK，這就是非常困難的了。
另外，導熱係數並不是影響熱阻的唯一指標。還是以矽脂為例。矽脂的主要作用是填充縫隙，取代接觸面內的空氣。提高矽脂導熱係數，往往需要添加陶瓷粉末等，代價是犧牲了矽脂的流動性，因此，矽脂的顆粒度大小，影響前面算式中的厚度δ，也影響排擠接觸面內空氣的效果。不然，直接用銅粉替代矽脂不就好了，導熱係數可以提升上百倍。也正是基於這個原因，在矽脂評測中，筆者親身體驗過，日本某品牌標稱導熱係數僅有2.6 W/mK，但熱阻卻遠低於導熱係數4 W/mK左右的國產矽脂。
另一個例子，是QQ群裡（313884095）前兩天討論的關於石墨膜橫向傳熱的問題：0.5mm中框貼敷0.025石墨膜，散熱效果不如1mm的中框，雖然石墨膜的平面方向導熱係數大於1000W/mK，遠超過中框，但厚度太小，限制了橫嚮導熱能力，如同群管所舉的例子：兩條10000公裡的公路，一條是單車道，限速120km/h,另外一條四車道，限速80 km/h，兩條公路的極限運輸能力，哪個強呢？
所以追求導熱係數的同時，一定要搭配合理的設計。
本文到此結束。如果您對本話題感興趣，歡迎到QQ群（313884095、947777641）裡討論。
END
公眾號往期原創文章列表：
《相變材料雜談（一）》
《相變材料雜談（二）相變材料的傳熱強化》
《相變材料雜談（三）相變模塊設計與工程應用》
《散熱器理論估算（一）——導熱》
《散熱器理論估算（二）——對流》
《高海拔問題與仿真設置》
《壓電風扇——輕輕揮動你的翅膀》
《熱阻小議——容易被忽視的問題》
《IGBT簡介與仿真建模》
《IGBT與熱設計相關的參數》
《IGBT話題（三）——香檳塔與IGBT瞬態熱阻抗》
《關於器件建模》
《特例：不能用數值風洞完成的模型簡化》
《ASTM D5470測量材料熱導率（一）：基本原理》
《ASTM D5470測量材料熱導率（二）：測量精度影響因素》
《一張簡圖說明熱設計的宏觀思路》
《圖解熱仿真》
《關於粒子流——老司機都容易掉進的坑》
《水冷漫談(一)——為什麼是水》
《水冷漫談(二)——水冷散熱器工藝與設計》
《水冷漫談(三)——水冷散熱器仿真》
《水冷漫談(四)——凝露》
《Flotherm中的離心風機建模》
《熱設計=背鍋俠？》
《仿真揭秘：1600℃的「魔方」多久後可以直接用手拿？》
《水冷散熱之Icepak篇》
《冰河傳熱首期熱設計技術沙龍活動紀要》
《熱設計詭異事件之一：都是壓力惹的禍》
《熱設計詭異事件之二——水冷仿真異常》
《絕熱材料（一）：隔熱原理》
《華為MATE 20手機散熱隨想》
……
原創文檔的PDF文件，將陸續上傳至冰河傳熱QQ大本營，歡迎下載。
更多的熱設計話題、行業資訊、職位信息，請關注
QQ群： 熱設計-冰河傳熱（947777641）熱分析熱設計技術群（313884095）
冰河傳熱，支持原創，不容錯過
相關焦點
-
導熱係數測試方法簡介
ASTM C201-1998 耐火材料導熱係數標準測試方法ASTMC202-1998 耐火磚導熱係數標準測試方法ASTM C335-05a 臥式隔熱管穩態傳熱特性標準測試方法ASTMC518-04 用熱流計裝置的穩態熱傳輸性能標準測試方法 -
鋰離子電池熱性能評價:電池材料導熱係數測試方法研究
摘要：本文針對鋰離子電池材料導熱係數測試方法，評論性概述了近些年的相關研究文獻報導，研究分析了這些導熱係數測試方法的特點，總結了電池材料導熱係數測試技術所面臨的挑戰，從熱分析儀器市場化角度提出了迎接這些挑戰的技術途徑。 -
試驗驗證:纖維類隔熱材料有效導熱係數與真導熱係數相互關係
對於大溫差的有效導熱係數測量選擇了高溫熱流計法導熱係數測試方法和測量裝置，對於小溫差的真導熱係數測量選擇了步進加熱三點測溫測試方法和高溫熱擴散係數測量裝置，對於無溫差的真導熱係數測量選擇了熱線法和高溫導熱係數測量裝置。由於沒有實際進行過對相同耐火隔熱材料導熱係數大溫差和小溫差的對比測試，因此選擇了目前僅有的公開報導的國外文獻報導數據進行計算對比[1,2]。 -
保溫材料的導熱係數單位和計算
一、蓄熱係數材料蓄熱係數：當某一足夠厚度的單一材料層一側受到諧波熱作用時，通過表面的熱流波幅與表面溫度波幅的比值，其值越大，材料的熱穩定性越好。蓄熱係數是材料的一種熱特性，通俗的講就是材料儲存熱量的能力。 -
導熱係數測試方法概述
熱係數是材料重要的熱物性之一，在日常的生產生活中均有體現，需要對其大小進行確定。導熱係數的值可以通過理論計算和試驗測試方法得到，但由於材料自身成分的複雜性以及結構的多樣性，通常情況下理論計算的數學模型難以建立，準確性也無法保證，因此理論計算一般只適用於均一物質導熱係數的確定。常用材料的導熱係數一般採用試驗測試的方法得到，導熱係數測試方法多樣，依據機理的不同，通常可分為穩態法與非穩態法。 -
橡膠材料導熱係數的測量方法(06-100)
引言本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/81449.htm 導熱係數是表徵物質熱傳導性質的物理量 -
導熱係數常見測量方法
2、導熱係數測量穩態法穩態法是經典的保溫材料的導熱係數測定方法，至今仍受到廣泛應用。其原理是利用穩定傳熱過程中，傳熱速率等於散熱速率的平衡狀態，根據傅立葉一維穩態熱傳導模型，由通過試樣的熱流密度、兩側溫差和厚度，計算得到導熱係數。穩態法適合在中等溫度下測量的導熱係數材料。 -
燒結磚的導熱係數
導熱係數的單位是：W/(m·K)符號含義：W——熱負荷（瓦特），m——長度（米），K——溫度（開爾文）。導熱係數小於0.23W/(m·K)的材料稱為絕熱材料；導熱係數小於0.05W/(m·K)的材料稱為高效保溫材料。幾種材料的導熱係數如表1所示。 -
導熱係數的檢測方法有哪些?
，是工程材料尤其是窯爐材料的熱物理特性之一。已經成為一種成熟的材料熱物理性能測試方法。雷射閃射法是目前世界上最先進的材料熱物理性能測試方法之一，歐美各國的大部分熱擴散數據就是用該方法測定的。本文介紹的雷射閃射法導熱係數測定方法是通過直接測量材料的熱擴散係數、比熱容、密度來計算材料的導熱係數。 -
專欄 | 熱設計理論基礎
1、針對不同產品和不同基礎的學員開發了多套培訓課程，通過實例講透設計思想，幫助工程師快速掌握熱設計能力；2、Flotherm、Icepak熱仿真專家，零基礎學員也可輕鬆進行熱仿真；3、執筆編寫的《從零開始學散熱》一書即將出版，可點擊文末閱讀原文購買書籍。 -
傳熱係數和導熱係數的區別
傳熱係數和導熱係數有什麼區別？ 傳熱係數和導熱係數有什麼區別？我看單位只差一個平方！那位能準確的定義一下兩者？ 導熱係數是指在穩定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側表面的溫差為1度（K,℃），在1小時內，通過1平方米麵積傳遞的熱量，單位為瓦/米度（W/mK，此處為K可用℃代替）。導熱係數與材料的組成結構、密度、含水率、溫度等因素有關。非晶體結構、密度較低的材料，導熱係數較小。 材料的含水率、溫度較低時，導熱係數較小。 -
導熱係數,蓄熱係數,傳熱係數的定義、單位和計算
一、蓄熱係數材料蓄熱係數：當某一足夠厚度的單一材料層一側受到諧波熱作用時，通過表面的熱流波幅與表面溫度波幅的比值，其值越大，材料的熱穩定性越好。蓄熱係數是材料的一種熱特性，通俗的講就是材料儲存熱量的能力。 -
如何理解金屬材料的導熱係數?
從事熱設計工作，材料的熱物性參數（thermophysicalproperties data）極其重要。但是很多工程師僅僅把這些參數作為分析的輸入，進而導致缺乏對材料屬性自身的鑑別，甚至影響對計算結果的合理判斷。 -
論鋁基板電路設計與熱傳導
在LED燈飾行業中，熱傳導與散熱問題是目前燈飾設計的一個重要環節，也可以說，如果設計過程中，熱傳導與散熱問題沒有解決的話，這款產品極有可能是個廢品!而且，熱傳導的問題沒有解決，散熱器做的再大也沒有用。 -
【技術】常用導熱係數測試標準簡析
導熱係數是表徵導熱材料性能優劣最重要的參數之一，也是材料使用者最為關注的技術指標。目前國內外並沒有統一的導熱產品測試標準，材料製造商會標註各自的測試結果，但材料的導熱係數使用不同的測試方法測量可能導致最後的結果差異較大。因此，本文主要為大家介紹導熱係數測試標準中的一些常見測試方法以及使用的測試儀器。 -
耐火材料的隔熱機理以及導熱係數的影響因素
其中，材料氣孔中熱量傳遞方式主要有熱傳導、對流傳熱和輻射傳熱三個方面。圖 1 熱量在材料內部熱傳導示意圖通過耐火材料傳遞的熱量可以用公式(1)表示：(1)式中，Q為通過耐火材料傳遞的熱量，λe為耐火材料的有效傳熱係數，ΔT為耐火材料兩邊的溫差，ΔL為耐火材料的傳熱距離。 -
導熱係數測試方法概述——非穩態法
常用材料的導熱係數一般採用試驗測試的方法得到，導熱係數測試方法多樣，依據機理的不同，通常可分為穩態法與非穩態法，今天，我們將為大家介紹非穩態法的相關內容。可見非穩態法測試的是試樣溫度隨時間的變化關係，進而求得導熱係數，而不需要構建穩定的溫度梯度，故而具有快速、便捷的特點，且對測試環境要求低。常用導熱係數測試非穩態法有熱線法、熱帶法、瞬態平面熱源法、熱探針法、雷射閃射法等。 -
各種材料的導熱係數列表
以下是我們給出的各種材料的導熱係數列表：常用材料的導熱係數表 用途>聚碳酸脂12000.20熱斷橋PU (剛性聚氨脂)12000.25固體/熱融異丁烯>中密度矽膠泡末8200.17氣體熱物理性能 下列表的線性公式係數，計算填充空氣、氬氣、氮氣、氙氣四種氣體空腔的導熱係數、粘度和常壓比熱容。 -
新型表徵參數:根據密度和導熱係數關係評價材料的隔熱性能
在隔熱系統設計中，往往需要根據事先明確的隔熱層熱阻指標，來選擇合理的隔熱材料並進行優化。但根據熱物理性能參數（如導熱係數和密度）如何對隔熱材料進行正確的優化選擇，並沒有一個簡便和有效的方法。密度因子（λ/ρ）隔熱材料的導熱係數與材料密度有很強的相關性，大多數隔熱材料都為多孔材料，隨著隔熱材料孔隙率的提高或密度的降低，其導熱係數變小，但導熱係數並不是隨著密度的減小而無限降低，如圖2-1所示，當密度小於某個臨界值後，由於孔隙率太高，空隙中的氣體開始產生對流，輻射傳熱也相應加強，這時隔熱材料的導熱係數反而增大[1]。 -
玻璃棉密度與導熱係數變化表
發布日期：2011-12-16 瀏覽次數：15518核心提示：玻璃棉密度與導熱係數變化表10kg-48kg(部分) 容重(kg/m3)厚度(mm) 寬度(m) 玻璃棉密度與導熱係數變化表 10kg-48kg(部分)