Šilumos laidumas Termiškai laidus yra medžiagos gebėjimo perduoti šilumą matas. Medžiagos, turinčios didelį šilumos laidumą, gali efektyviai perduoti šilumą ir lengvai ją sugerti iš aplinkos. Prastas šilumos laidininkas trukdys šilumai tekėti ir lėtai pasisavins šilumą iš aplinkos. Pagal SI (System International) gaires, medžiagos šilumos laidumas matuojamas vatais vienam metrui kelvinui (W/mK).
10 geriausių išmatuotų šilumai laidžių medžiagų ir jų vertės yra apibendrinti žemiau. Kadangi šilumos laidumo koeficientas skiriasi priklausomai nuo naudojamos įrangos ir aplinkos, kurioje gaunami matavimai, šios laidumo reikšmės yra vidutinės vertės.
Natūralios šilumai laidžios medžiagos
1. Deimantas - 2000 - 2200 W/mK
Deimantas yra geriausia gamtoje šilumos laidumo medžiaga, kurios laidumas yra 5 kartus didesnis nei vario, labiausiai gaminamo metalo JAV. Deimantiniai atomai susideda iš paprasto anglies skeleto, todėl tai yra ideali molekulinė struktūra efektyviam šilumos perdavimui. Paprastai pačios paprasčiausios cheminės sudėties ir molekulinės struktūros medžiagos turi didžiausias šilumos laidumo vertes.
Deimantas yra svarbi daugelio šiuolaikinių delninių elektroninių prietaisų dalis. Jų vaidmuo elektronikoje yra skatinti šilumos išsklaidymą ir apsaugoti jautrius kompiuterio komponentus. Didelis deimantų šilumos laidumas taip pat buvo naudingas nustatant brangakmenių papuošaluose autentiškumą. Nedidelio deimantų kiekio įtraukimas į įrankius ir technologijas gali turėti didelį poveikį šilumos laidumui.
2. Sidabras - 429 W/mK
Sidabras yra palyginti pigus ir gausus šilumos laidininkas. Sidabras yra neatsiejama daugelio elektros prietaisų dalis ir yra vienas universaliausių metalų dėl savo plastiškumo. Trisdešimt penki procentai JAV pagaminto sidabro yra naudojami elektriniuose įrankiuose ir elektronikoje (US Geological Survey Mineral Community 2013). Šalutinis sidabro produktas, sidabro pasta, yra vis labiau paklausa, nes ji naudojama kaip aplinkai nekenksminga energijos alternatyva. Sidabro pasta naudojama fotovoltinių elementų, kurie yra pagrindinė saulės kolektorių sudedamoji dalis, gamyboje.
3. Varis - 398 W/mK
Varis yra dažniausiai naudojamas metalas laidžių prietaisų gamybai JAV. Varis turi aukštą lydymosi temperatūrą ir vidutinį korozijos greitį. Tai taip pat labai efektyvus metalas, sumažinantis energijos nuostolius šilumos perdavimo metu. Metalinės keptuvės, karšto vandens vamzdžiai ir automobilių radiatoriai yra visi prietaisai, kuriuose naudojamos vario laidžios savybės.
4. Auksas - 315 W/mK
Auksas yra retas ir brangus metalas, naudojamas tam tikroms laidžioms reikmėms. Skirtingai nuo sidabro ir vario, auksas retai tamsėja ir gali atlaikyti labai korozines sąlygas.
5, aliuminio nitridas - 310 W/mK
Aliuminio nitridas dažnai naudojamas kaip berilio oksido pakaitalas. Skirtingai nei berilio oksidas, aliuminio nitridas nekelia pavojaus sveikatai gaminant, tačiau vis tiek pasižymi panašiomis cheminėmis ir fizinėmis savybėmis kaip ir berilio oksidas. Aliuminio nitridas yra viena iš nedaugelio medžiagų, pasižyminčių dideliu šilumos laidumu ir elektros izoliacinėmis savybėmis. Jis pasižymi išskirtiniu atsparumu šiluminiam smūgiui ir veikia kaip mechaninių lustų elektrinis izoliatorius.
6. Silicio karbidas - 270 W/mK
Silicio karbidas yra puslaidininkis, sudarytas iš subalansuoto silicio ir anglies atomų mišinio. Gaminami ir sulydomi kartu, silicis ir anglis susijungia ir sudaro itin kietą ir patvarią medžiagą. Šis mišinys dažniausiai naudojamas kaip automobilių stabdžių, turbinų ir plieno mišinių komponentas.
7. Aliuminis - 247 W/mK
Aliuminis dažnai naudojamas kaip ekonomiška alternatyva variui. Nors aliuminio yra mažiau laidus nei varis, aliuminio yra gausu ir su juo lengva dirbti dėl žemos lydymosi temperatūros. Aliuminis yra svarbus LED lempų (Light Emitting Diodes) komponentas. Vario-aliuminio mišiniai tampa vis populiaresni, nes gali pasinaudoti tiek vario, tiek aliuminio savybėmis ir gali būti pagaminti pigiau.
8, Volframas - 173 W/mK
Volframas turi aukštą lydymosi temperatūrą ir žemą garų slėgį, todėl jis yra ideali medžiaga prietaisams, veikiamiems didelio intensyvumo elektros energijos. Volframo cheminis inertiškumas leidžia jį naudoti kaip elektrodą kaip elektroninio mikroskopo dalį, nekeičiant srovės. Jis taip pat dažnai naudojamas elektros lempučių ir katodinių spindulių vamzdžių komponentuose.
9. Grafitas 168 W/mK
Grafitas yra išradinga, nebrangi ir lengvesnė alternatyva kitiems anglies izomerams. Jis dažnai naudojamas kaip priedas prie polimerų mišinių, siekiant padidinti jų šilumos laidumą. Baterijos yra dažnas prietaisų, kuriuose naudojamas didelis grafito šilumos laidumas, pavyzdys.
10. Cinkas 116 W/mK
Cinkas yra vienas iš nedaugelio metalų, kuriuos galima lengvai sujungti su kitais metalais, kad susidarytų metalų lydinys (dviejų ar daugiau metalų mišinys). Dvidešimt procentų cinko prietaisų JAV yra pagaminti iš cinko lydinių. Cinkuojant naudojama 40 procentų pagaminto gryno cinko. Cinkavimas yra plieno arba geležies padengimo cinku procesas, siekiant apsaugoti metalą nuo oro sąlygų ir rūdžių.
Dirbtinės paviršiaus apdorojimo medžiagos
DLC Diamond Like Coating – nano danga, pagaminta naudojant vakuuminio dengimo techniką, PVD procesą. Turi gerą izoliaciją ir šilumos laidumą
Al2O3 aliuminio oksido dangos – nanodangos, pagamintos CVD būdu. Tai labiau paplitusi sudėtinė funkcinė plėvelė, turinti gerą izoliaciją ir šilumos laidumą. Plėvelės storio kontrolė ir klijavimas turės didelių pranašumų, palyginti su terminiu purškimu. Tačiau didelė kaina vargu ar populiari. Šilumos laidumas: 23-32 (W/m*k)
HBN šešiakampė boro nitrido danga {{0}} (W/m*k), geriausia keraminė danga, skirta šilumos laidumui virš 500 laipsnių aplinkos. Taip pat geriausia keraminė izoliacinė medžiaga esant aukštai temperatūrai (gedimo įtampa 3kv/mm). Tradiciškai chemiškai inertiškas, mažas trinties koeficientas 0,16 Atsparus oksidacijai, 900 laipsnių su deguonimi, 2000 laipsnių be deguonies. NAXICO TiB2 kompozicinis vakuuminio dengimo procesas leidžia pritaikyti ypatingai temperatūrai atsparias ir itin kietas nano dangas.
BeO berilio oksidas – panašus šilumos laidumas į purpurinį varį. Milteliai yra labai toksiški. lakavimas prasideda nuo 1000 laipsnių. Pradedama palaipsniui atsisakyti.
