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常见材料导热系数版材料的导热系数是指单位面积上单位时间内传热量通过材料的能力。
导热系数的大小与材料的热传导能力有关，导热系数越大，材料的热传导能力越强。
1.金属材料：金属材料通常具有较高的导热系数，这是由于金属材料的电子云是自由运动的，因此可以快速传导热量。
常见金属材料的导热系数大致如下：铜（401W/m·K）、铝（237W/m·K）、钢（45W/m·K）等。
2.稍低导热系数的材料：这类材料的导热系数介于金属材料和绝缘材料之间。
例如，玻璃的导热系数大约为0.8-1.0W/m·K，水的导热系数约为0.6W/m·K。
3.绝缘材料：绝缘材料的导热系数较低，表明它们能够更好地隔热。
常见绝缘材料的导热系数如下：木材（0.04-0.15W/m·K）、岩棉（0.03-0.05W/m·K）、泡沫塑料（0.02-0.04W/m·K）等。
4.聚合物材料：聚合物材料通常具有很低的导热系数。
例如，聚苯乙烯（0.02-0.03W/m·K）和聚氨酯（0.02-0.03W/m·K）的导热系数非常低，适用于保温材料和隔热材料。
5.石墨烯：石墨烯是一种新兴的材料，具有极高的导热系数。
石墨烯的导热系数约为5300-5500W/m·K，是目前已知的导热系数最高的材料之一需要注意的是，导热系数并不是唯一影响材料热传导性能的因素。
材料的密度、热容等性质也会影响热传导过程。
此外，温度和压力也是影响导热系数的重要因素。
在实际应用中，了解材料的导热系数对于选择合适的材料非常重要。
对于需要散热的设备或需要隔热保温的场合，选择具有较高导热系数的材料可以提高热传导效率；而对于需要隔热的场合，则应选择导热系数较低的材料。
综上所述，常见材料的导热系数有很大的差异，金属材料的导热系数较高，绝缘材料和聚合物材料的导热系数较低。
通过了解材料的导热系数，可以选择合适的材料来满足不同的热传导需求。
各种材料导热系数表导热系数是指在单位时间内，单位面积上的温度梯度为1℃时，物质的导热量。
导热系数的大小与材料的导热性能有关，不同材料的导热系数也会有所不同。
下面将介绍一些常见材料的导热系数表，以便大家更好地了解各种材料的导热性能。
1. 金属材料。
金属材料通常具有较高的导热系数，因此在热传导方面表现出色。
以下是一些常见金属材料的导热系数（单位：W/m·K）：铜，401。
铝，237。
铁，80。
镍，91。
钨，173。
钢，50。
2. 绝缘材料。
绝缘材料的导热系数相对较低，因此在隔热方面具有优势。
以下是一些常见绝缘材料的导热系数（单位：W/m·K）：玻璃纤维，0.04。
泡沫塑料，0.03。
硅胶，0.2。
聚乙烯，0.33。
聚氨酯，0.02。
聚苯乙烯，0.03。
3. 建筑材料。
建筑材料的导热系数直接影响建筑物的保温性能。
以下是一些常见建筑材料的导热系数（单位：W/m·K）：水泥砂浆，1.7。
砖墙，0.6-1.0。
石膏板，0.16。
玻璃，0.96。
木材，0.12-0.16。
砂岩，2.0。
4. 液体和气体。
液体和气体的导热系数相对较低，因此在热传导方面表现一般。
以下是一些常见液体和气体的导热系数（单位：W/m·K）：水，0.6。
空气，0.024。
氦气，0.15。
氮气，0.025。
甲烷，0.03。
酒精，0.17。
5. 其他材料。
除了上述材料外，还有许多其他材料的导热系数也值得关注。
比如塑料、陶瓷、橡胶等材料都有各自的导热系数。
在实际应用中，了解材料的导热系数有助于选择合适的材料进行隔热或传热设计。
总结。
通过上述介绍，我们可以看到不同材料的导热系数差异较大，这也决定了它们在热传导方面的表现。
在工程设计和材料选择时，需要充分考虑材料的导热性能，以满足实际需求。
希望本文介绍的各种材料导热系数表能够对大家有所帮助。
半导体的基本知识1. 导体、绝缘体和半导体物质按导电性能可分为导体、绝缘体和半导体。
物质的导电特性取决于原子结构。
（1）导体导体一般为低价元素, 如铜、铁、铝等金属, 其最外层电子受原子核的束缚力很小, 因而极易挣脱原子核的束缚成为自由电子。
因此在外电场作用下, 这些电子产生定向运动(称为漂移运动)形成电流, 呈现出较好的导电特性。
（2）绝缘体高价元素(如惰性气体)和高分子物质(如橡胶, 塑料)最外层电子受原子核的束缚力很强, 极不易摆脱原子核的束缚成为自由电子, 所以其导电性极差,可作为绝缘材Word文档 1料。
（3）半导体半导体的最外层电子数一般为4个，既不像导体那样极易摆脱原子核的束缚, 成为自由电子, 也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧, 因此, 半导体的导电特性介于二者之间。
常用的半导体材料有硅、锗、硒等。
2. 半导体的独特性能金属导体的电导率一般在105s/cm量级；塑料、云母等绝缘体的电导率通常是10-22~10-14s/cm量级；半导体的电导率则在10-9~102s/cm量级。
半导体的导电能力虽然介于导体和绝缘体之间，但半导体的应用却极其广泛，这是由半导体的独特性能决定的：光敏性——半导体受光照后，其导电能力大大增强热敏性——受温度的影响，半导体导电能力变化很大；掺杂性——在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电能力极大地增强；半导体材料的独特性能是由其内部的导电机理所决定的。
3.本征半导体纯净晶体结构的半导体称为本征半导体。
常用的半导体材料是硅和锗, 它们都是四价元素, 在原子结构中最外层轨道上有四个价电子。
如图1.1.1所示为便于讨论, 采用图 1.1.2 所示的简化原子结构模型。
把硅或锗材料拉制成单晶体时, 相邻两个原子的一对最外层电子(价电子)成为共有电子, 它们一方面围绕自身的原子核运动, 另一方面又出现在相邻原子所属的轨道Word文档 2上。
即价电子不仅受到自身原子核的作用, 同时还受到相邻原子核的吸引。
导体、半导体和绝缘体的区别导体、半导体和绝缘体的区别我们知道导体是导电的那么为什么导体会导电而绝缘体又不会呢？同时我们也经常见到个词叫半导体。
半导体又是什么？那么接下来我们先来了解下他们是什么。
在了解完后再来说他们的区别吧。
导体是什么?导体(conductor)是指电阻率很小且易于传导电流的物质。
导体中存在大量可自由移动的带电粒子称为载流子。
在外电场作用下，载流子作定向运动，形成明显的电流。
金属是最常见的一类导体。
金属原子最外层的价电子很容易挣脱原子核的束缚，而成为自由电子，留下的正离子(原子实)形成规则的点阵。
金属中自由电子的浓度很大，所以金属导体的电导率通常比其他导体材料的大。
金属导体的电阻率一般随温度降低而减小。
在极低温度下，某些金属与合金的电阻率将消失而转化为“超导体”。
半导体是什么?半导体( semiconductor)，指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。
半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。
如二极管就是采用半导体制作的器件。
半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。
无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。
今日大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。
常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。
定义物质存在的形式多种多样，固体、液体、气体、等离子体等等。
我们通常把导电性差的材料，如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。
而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。
可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。
与导体和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到20世纪30年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的存在才真正被学术界认可。
本征半导体：不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。
固体物理 热导率
固体导热性能用热导率 又称热传导系数）k 或λ）来表征，其单位为瓦/ 米·开），热导率的倒数称为热阻系数。
固体有金属、半导体和绝缘体之分，这三者的导热方式各有特色。
金属是通过其体内电子气运动与碰撞来传送热能的。
因此，金属的热导率和电导率彼此关联，它们的比值服从维德曼–夫兰兹定律。
绝缘体中没有电子气，靠晶格原子振动形成的格波散射实现热能传递。
格波的能量与振幅平方成正比，最小单元是声子。
在固体棒热端格波振幅大，声子密度高；在冷端振幅小、声子密度低。
原子间由于有非线性相互作用，造成热能以声子形式从热端流到冷端。
铜和石英在0℃时的热导率分别为385瓦/ 米·开）和50瓦/ 米·开）。
半导体介于金属和绝缘体之间，体内有密度较低的电子气或空穴气可以导热，又可通过声子传递热能。
金属、绝缘体和半导体的热导率（比较）
微电子物理2011-01-06 22:17:37 阅读190 评论4 字号：大中小订阅
Xie Meng-xian. (电子科大，成都市)
（金属的热导率是否一定很大？绝缘体的热导率是否一定很小？为什么重掺杂半导体的热导率低于轻掺杂半导体的热导率？为什么在高温下金刚石的热导率高于金属等各种材料的热导率？）
热导率是材料的一个重要热学性能参量。
对于半导体材料而言，其热导率的大小将直接关系到所制作的半导体器件的耐高温性能以及处理功率的能力等。
材料的热导率是衡量热能在介质中传输难易程度的一个物理量。
实验表明，热流密度j（单位时间内通过单位截面的热能）与温度梯度（dT/dx）成正比，比例系数κ就是热导率，即有热传导的Fourier定律（负号表示热能总是从高温端流向低温端）：
j=-κ(dT/dx).
对于合金、混合物或者多孔材料等材料的热导率，与这些材料的电阻率相似，可以采用相应的混合法则来计算。
热传导的物理本质是自由粒子的扩散。
气体的热传导就是气体分子从高温端扩散到低温端而产生热流的一种现象；若气体分子的平均热运动速度为v，气体分子碰撞的平均自由程为?，单位体积气体的定容比热为Cv，则分子运动论给出热导率为:
κ=(1/3)Cv ? v.
对于固体的热传导，产生的机理主要有两种：一是自由载流子（电子和空穴）的扩散，二是声子（晶格振动能量子）的扩散。
与气体分子的热导率类似，自由载流子和声子的热导率，也决定于比热、速度和平均自由程，即都可以表示成与上式相同的形式，只是其中的v和?分别为相应的平均热运动速度和平均自由程.
（1）金属的热导率：
金属的热传导主要就是其中自由电子（价电子）从高温端扩散到低温端而产生热流的现象，相对来说,声子的热传导作用可以忽略。
因为金属中的价电子实际上只有能量处于Fermi面附近的自由电子才能参与导电和导热等输运过程，则这种电子往往称为传导电子。
因此在热导率表示式中的v应该选取为传导电子的速度——Fermi速度vf（vf=(2Ef/m)1/2）.如果电子碰撞的平均自由时间为τ，则电子平均自由程?=vf τ。
因此，金属电子的热导率与温度和电子遭受散射的情况有关。
热导率与温度的关系：在高温下，金属的比热为常数（～6卡/克-度，Dulong-Petit定律），则热导率主要决定于电子的平均自由时间；当温度升高时，金属中的声子密度将线性地增加，就使得电子遭受散射的平均自由时间线性地减短，所以维持热导率不变。
在很低温度下，由于晶体中的声子数目很小，则电子的平均自由时间或者平均自由程即变得非常大（决定于晶体边界或者杂质的散射），并且与温度无关。
于是这时金属的热导率与温度的关系将主要决定于比热的变化；按照Debye比热理论，随着温度的降低，比热即T3式下降，从而导致金属的热导率近似指数式地下降。
总之，金属的热导率主要是传导电子扩散所致的热导率。
在高温下，由于晶格振动散射，使得电子的平均自由时间随着温度的升高而线性地减短，则导致热导率与温度无关；在低温下，由于电子的平均自由时间和平均自由程很大、而与温度无关，则热导率决定于比热，并且随着温度的下降而很快减小。
（2）绝缘体的热导率：
对于绝缘体，因为不存在载流子，则它的热传导主要是其中声子从高温端扩散到低温端而产生热流所致。
声子热导率与温度的关系：在高温下（T>>Debye温度Θ），随着温度的升高，晶格比热近似为常数，而声子密度正比地增加，使得声子之间的散射加剧，则声子平均自由时间减短，从而导致热导率下降；在低温下（T<<Θ），这时声子密度很低，则声子的平均自由程很长（由晶体尺寸决定）、而与温度无，因此热导率主要决定于晶格比热，即随着温度的降低而按照T3规律降低。
这已经得到实验了证明，并且在同一温度下，晶粒尺寸越大，声子的平均自由程就越长，则热导率也就越高。
一般，绝缘体的热导率低于金属，但是并非完全如此，例如：①对于含有杂质的不纯金属或者合金，其中的电子由于受到杂质、缺陷的散射，平均自由程很短，则热导率也可能与绝缘体一样的小；②作为绝缘体的金刚石具有很高的热导率（～2000 W-m 1-K 1），几乎是金属Ag的5倍。
由于金刚石具有很强的共价键，所以它具有很高的声子热导率。
而高分子聚合物，因为在其聚合链之间存在较弱的二次键合，所以它的声子热导率很小（一般都小于1 W-m 1-K 1）。
总之，绝缘体的热导率主要是声子扩散所致的热导率。
在高温下，由于声子密度增大，散射加剧，使得声子的平均自由时间随着温度的升高而减短，则导致热导率随之线性地下降；在低温下，由于声子的平均自由时间和平均自由程很大、并与温度无关，则热导率决定于比热，并且随着温度的下降而很快减小。
（3）半导体的热导率：
半导体的热导率κ包括两个部分，即声子的热导率和载流子的热导率；其中声子热导率的情况与绝缘体的相同。
对于掺杂浓度低于1018cm 3、温度高于600K的半导体，载流子对半导体热传导的贡献一般都很小，因此半导体的热导率基本上就是声子的热导率。
从而，半导体热导率与温度的关系也将呈现为倒V形的变化曲线，如图所示（图中也示出了Cu的热导率，以资比较）。
在高温下，声子之间的散射使得平均自由程反比于温度而减短，导致热导率也下降（∝1/T）；在低温下，因为比热∝T3，则热导率随着温度的升高而迅速增大。
半导体的掺杂浓度提高时，其热导率将减小；重掺杂半导体（>1019cm 3）的热导率可减小20%～30%。
可见，半导体中的载流子对导热还有一定的阻碍作用。
总之，半导体的热导率主要是声子的热导率。
因此，在高温下热导率将随着温度的升高而线性地减小，低温下随着温度的降低而很快地减小。
由于不同的材料具有不同的导热机理，并且还与杂质、缺陷等因素有关，所以不同材料的热导率将各不相同。
在表中列出了在室温下各种材料的热导率数据。
可见，金属的热导率不一定大，绝缘体和半导体的热导率也不一定小；实际上，作为绝缘体或者半导体的金刚石是迄今为止所知道的具有最大室温热导率的材料。
金刚石是一种优良的耐高温的半导体材料，并且还可以用作为大功率半导体激光器和大功率微波器件IMPATT的热沉。
此外，由于金刚石还具有较宽的禁带宽度、较高的载流子迁移率和较大的临界雪崩击穿电场强度，所以它也是一种能够用来制作高频、高速、高电压、大电流、高温、抗辐射的大功率器件的一种先进半导体材料，有着广阔的应用前景。
