La conductividad térmica mide la capacidad de un material para transferir calor. Los materiales con alta conductividad térmica pueden transferir calor eficientemente y absorber fácilmente el calor del entorno. Un mal conductor de calor obstruye el flujo de calor y absorbe lentamente el calor del entorno. Según las directrices del SI (Sistema Internacional), la conductividad térmica de los materiales se mide en vatios por metro por Kelvin (W/m•K).
Palabras clave
materiales con la mayor conductividad térmica
Contenido del artículo
Material conductor de calor natural. A continuación se resumen los primeros 10 materiales con conductividad térmica medidos y sus valores. Dado que la variación en la conductividad térmica depende del equipo utilizado y del entorno en el que se obtuvieron las mediciones, estos valores de conductividad son promedios.
1. Diamante — 2000 — 2200 W/m•K
El diamante es el mejor material conductor de calor de la naturaleza, y su conductividad es cinco veces mayor que la del cobre, el metal más manufacturado en Estados Unidos. El átomo de diamante consiste en un esqueleto de carbono simple, que constituye una estructura molecular ideal para una transferencia de calor eficiente. En general, los materiales con la composición química y la estructura molecular más simples tienen los valores más altos de conductividad térmica. Los diamantes son un componente importante de muchos dispositivos electrónicos portátiles modernos. Su función en la electrónica es promover la disipación del calor y proteger los componentes sensibles de las computadoras. La alta conductividad térmica de los diamantes también ha demostrado ser útil para determinar la autenticidad de las piedras preciosas en joyería. Añadir una pequeña cantidad de diamante a las herramientas y técnicas puede tener un efecto drástico en la conductividad térmica.
2. Plata — 429 W/m•K
La plata es un conductor de calor relativamente económico y abundante. Es un componente de muchos electrodomésticos y uno de los metales más utilizados debido a su maleabilidad. El 2013 % de la plata producida en Estados Unidos se utiliza en herramientas eléctricas y productos electrónicos (US Geological Survey Mineral Communities, XNUMX). La demanda de pulpa de plata, un subproducto de la plata, ha aumentado debido a su uso como alternativa energética ecológica. La pasta de plata se utiliza para fabricar células fotovoltaicas, el componente principal de los paneles solares.
3. Cobre – 398 W/m•K
El cobre es el metal más utilizado en la fabricación de electrodomésticos conductores en Estados Unidos. Tiene un punto de fusión alto y una tasa de corrosión moderada. Además, es un metal muy eficiente que minimiza la pérdida de energía durante la transferencia de calor. Los electrodomésticos metálicos, las tuberías de agua caliente y los radiadores de automóviles aprovechan las propiedades conductoras del cobre.
4. Oro — 315 W/m•K
El oro es un metal raro y costoso que se utiliza en aplicaciones conductoras específicas. A diferencia de la plata y el cobre, el oro rara vez cambia de color y puede soportar condiciones muy corrosivas.
5. Nitruro de aluminio — 310 W/m•K
El nitruro de aluminio se utiliza a menudo como sustituto del óxido de berilio. A diferencia del óxido de berilio, el nitruro de aluminio no representa un riesgo para la salud durante su fabricación, pero aun así presenta propiedades químicas y físicas similares a las del óxido de berilio. El nitruro de aluminio es uno de los pocos materiales con alta conductividad térmica y aislamiento eléctrico. Posee una notable resistencia al choque térmico y actúa como aislante eléctrico en chips mecánicos.
6. Carburo de silicio — 270 W/m•K
El carburo de silicio es un semiconductor compuesto por una mezcla equilibrada de átomos de silicio y carbono. Al fusionarse, el silicio y el carbono se combinan para formar un material extremadamente duro y duradero. Esta mezcla se utiliza comúnmente como componente de frenos de automóviles, turbinas y mezclas de acero.
7. Aluminio — 247 W/m•K
El aluminio se utiliza comúnmente como una alternativa económica al cobre. Aunque no es tan conductor como el cobre, es abundante y fácil de manipular gracias a su bajo punto de fusión. Actualmente, el aluminio es el principal material para refrigerar todos los componentes electrónicos. Existen disipadores térmicos de perfil, disipadores térmicos para procesos de fundición a presión, etc.
8. Tungsteno — 173 W/m•K
El tungsteno tiene un punto de fusión alto y una presión de vapor baja, lo que lo convierte en un material ideal para aparatos eléctricos expuestos a altos niveles de potencia. Su inercia química permite su uso como electrodo en un microscopio electrónico sin modificar la corriente. También se utiliza a menudo en bombillas y componentes de tubos de rayos catódicos.
9. Grafito 168 W/m•K
El grafito es una alternativa rica en recursos, económica y ligera a otros alótropos del carbono. Se utiliza a menudo como aditivo en mezclas de polímeros para mejorar su conductividad térmica. Las baterías son un ejemplo común de electrodomésticos que utilizan grafito para una alta conductividad térmica.
10. Zinc 116 W/m•K
El zinc es uno de los pocos metales que se puede combinar fácilmente con otros metales para formar aleaciones (mezclas de dos o más metales). El 40% de todos los electrodomésticos de zinc en Estados Unidos están fabricados con aleaciones de zinc. La galvanización utiliza un XNUMX% de zinc puro. La galvanización es el proceso de aplicar una capa de zinc al acero o al hierro, diseñada para proteger el metal de la intemperie y la oxidación.