常见材料导热系数汇总

 

导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力，又称为热导率，单位为W/mK。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。不同成分的导热率差异较大，导致由不同成分构成的物料的导热率差异较大。单粒物料的导热性能好于堆积物料。
   稳态导热：导入物体的热流量等于导出物体的热流量，物体内部各点温度不随时间而变化的导热过程。
   非稳态导热：导入和导出物体的热流量不相等，物体内任意一点的温度和热含量随时间而变化的导热过程，也称为瞬态导热过程。
   导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,°C）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ表示，单位为瓦/米·度。
  导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。
  通常把导热系数较低的材料称为保温材料(我国国家标准规定，凡平均温度不高于350℃时导热系数不大于0.12W/(m·K)的材料称为保温材料），而把导热系数在0.05瓦/米摄氏度以下的材料称为高效保温材料。
   导热系数高的物质有优良的导热性能。在热流密度和厚度相同时，物质高温侧壁面与低温侧壁面间的温度差，随导热系数增大而减小。锅炉炉管在未结水垢时，由于钢的导热系数高，钢管的内外壁温差不大。而钢管内壁温度又与管中水温接近，因此，管壁温度（内外壁温度平均值）不会很高。但当炉管内壁结水垢时，由于水垢的导热系数很小，水垢内外侧温差随水垢厚度增大而迅速增大，从而把管壁金属温度迅速抬高。当水垢厚度达到相当大（一般为1~3毫米）后，会使炉管管壁温度超过允许值，造成炉管过热损坏。对锅炉炉墙及管道的保温材料来讲，则要求导热系数越低越好。一般常把导热系数小于0.8x10的3次方瓦/（米时·摄氏度）的材料称为保温材料。例如石棉、珍珠岩等。
  填缝导热材料有:导热硅脂、导热云母片、导热陶瓷片、导热矽胶片、导热双面胶等。主要作用是填充发热功率器件与散热片之间的缝隙，通常看似很平的两个面,其实接触面积不到40%,又因为空气是不良导热体，导热系数仅有0.03w/m.k,填充缝隙就是用导热材料填充缝隙间的空气.
 傅力叶方程式：


Q=KA△T/d,


R=A△T/Q 
 Q: 热量，W 

 K: 导热率，W/mk
   A：接触面积

d: 热量传递距离 

  △T：温度差 

  R: 热阻值
   将上面两个公式合并，可以得到 K=d/R。因为K值是不变的，可以看得出热阻R值，同材料厚度d是成正比的。也就说材料越厚，热阻越大。但如果仔细看一些导热材料的资料，会发现很多导热材料的热阻值R，同厚度d并不是完全成正比关系。这是因为导热材料大都不是单一成分组成，相应会有非线性变化。厚度增加，热阻值一定会增大，但不一定是完全成正比的线性关系，可能是更陡的曲线关系。实际这是不可能的条件。所以测试并计算出来的热阻值并不完全是材料本身的热阻值，应该是材料本身的热阻值+所谓接触面热阻值。因为接触面的平整度、光滑或者粗糙、以及安装紧固的压力大小不同，就会产生不同的接触面热阻值，也会得出不同的总热阻值。
   所以国际上流行会认可设定一种标准的测试方法和条件，就是在资料上经常会看到的ASTM D5470。这个测试方法会说明进行热阻测试时候，选用多大的接触面积A，多大的热量值Q，以及施加到接触面的压力数值。大家都使用同样的方法来测试不同的材料，而得出的结果，才有相比较的意义。
   通过测试得出的热阻R值，并不完全是真实的热阻值。物理科学就是这样，很多参数是无法真正的量化的，只是一个“模糊”的数学概念。通过这样的“模糊”数据，人们可以将一些数据量化，而用于实际应用。此处所说的“模糊” 是数学术语，“模糊”表示最为接近真实的近似。而同样道理，根据热阻值以及厚度，再计算出来的导热率K值，也并不完全是真正的导热率值。
   傅力叶方程式，是一个完全理想化的公式。我们可用来理解导热材料的原理。但实际应用、热阻计算是复杂的数学模型，会有很多的修正公式，来完善所有的环节可能出现的问题。
   总之：


a. 同样的材料，导热率是一个不变的数值，热阻值是会随厚度发生变化的。


b. 同样的材料，厚度越大，可简单理解为热量通过材料传递出去要走的路程越多，所耗的时间也越多，效能也越差。


c. 对于导热材料，选用合适的导热率、厚度是对性能有很大关系的。选择导热率很高的材料，但是厚度很大，也是性能不够好的。最理想的选择是：导热率高、厚度薄，完美的接触压力保证最好的界面接触。
 d、使用什么导热材料给客户，理论上来讲是很困难的一件事情。很难真正的通过一些简单的数据，来准确计算出选用何种材料合适。更多的是靠测试和对比，还有经验。测试能达到产品要求的理想效果，就是最为合适的材料。
 e、不专业的用户，会关注材料的导热率；专业的用户，会关注材料的热阻值。

 

 

 

 

 常用材料的导热系数表

   

用途 材料名称 密度(kg/m3) 导热系数(W/m.K) 窗框 铜 8900 380 硅合金铝 2800 160 黄铜 8400 120 铁 7800 50 不锈钢 7900 17 PVC 1390 0.17 硬木 700 0.18 建筑构件软木 500 0.13 UP树脂玻璃钢 1900 0.4 玻璃 碳酸钙玻璃 2500 1.0 有机玻璃PMMA 1180 0.18 聚碳酸脂 1200 0.2 热断桥 聚冼氨尼龙 1150 0.25 6.6%尼龙,25%玻璃纤维 1450 0.3 高密度聚乙烯HD 980 0.5 低密度聚乙烯LD 920 0.33 固体聚丙烯 910 0.22 25%玻纤聚丙烯 1200 0.25 聚亚氨脂树脂PU 1200 0.25 刚性PVC 1390 0.17 防雨 氯丁橡胶PCP 1240 0.23 密封条 三元乙丙EPDM 1150 0.25 纯硅胶 1200 0.35 柔性PVC 1200 0.14 聚脂马海毛   0.14 柔性橡胶泡末 60-80 0.05 密封剂 刚性聚氨脂PU 1200 0.25 固体/热融异丁烯 1200 0.24 聚硫胶 1700 0.4 纯硅胶 1200 0.35 聚异丁烯 930 0.2 聚脂树脂 1400 0.19 硅胶干燥剂 720 0.13 分子筛 650-750 0.1 低密度硅胶泡末 750 0.12 中密度硅胶泡末 820 0.17

金属导热系数表（W/mK)
 热传导系数的定义为：每单位长度、每K，可以传送多少W的能量，单位为W/mK。其中“W”指热功率单位，“m”代表长度单位米，而“K”为绝对温度单位。该数值越大说明导热性能越好。以下是几种常见金属的热传导系数表：
 银 429
 铜 401
 金 317
 铝 237
 铁 80
 锡 67
 铅 34.8
 diamond 钻石 2300
  各物质的导热系数
  物质温度导热系数物质温度导热系数 亚麻布 50 0.09 落叶松木 0 0.13
 木屑 50 0.05 普通松木 450.08～0.11
 海砂 20 0.03 杨木 100 0.1
 研碎软木 20 0.04 胶合板 0 0.125
 压缩软木 20 0.07 纤维素 0 0.46
 聚苯乙烯 100 0.08 丝 20 0.04～0.05
 硫化橡胶 50 0.22～0.29 炉渣 50 0.84
 镍铝锰合金 0 32.7 硬质胶 25 0.18
 青铜 30 32～153 白桦木 30 0.15
 殷钢 30 11 橡木 20 0.17
 康铜 30 20.9 雪松 0 0.095
 黄铜 20 70～183 柏木 20 0.1
 镍铬合金 20 12.3～171 普通冕玻璃 20 1
 石棉 0 0.16～0.37 石英玻璃 4 1.46
 纸 12 0.06～0.13 燧石玻璃 32 0.795
 皮棉 4.1 0.03 重燧石玻璃 12.50.78
 矿渣棉 0 0.05～0.14 精制玻璃 12 0.9
 毡 0.04 汽油 12 0.11
 蜡 0.04 凡士林 120.184
 纸板 0.14 “天然气”油 12 0.14
 皮革 0.18～0.19 甘油 0 0.276
 冰 2.22 煤油 100 0.12
 新下的雪 0.1 蓖麻油 5000.18
 填实了的雪 0.21 橄榄油 0 0.165
 瓷 1.05 已烷 0 0.152
 石蜡油 0.123 二氯乙烷 0.147
 变压器油 0.128 90%硫酸 0.354
 石油 0.14 醋酸 18
 石蜡 0.12 硝基苯 0.159
 柴油机燃油 0.12 二硫化碳 0.144
 沥青 0.699 甲醇 0.207
 玄武岩 2.177 四氯化碳 0.106
 拌石水泥 1.5 三氯甲烷 0.121
 花岗石 2.68～3.35 氨气* 0.022
 丙铜 0.177 水蒸汽* 0.0235～0.025
 苯 0.139 重水蒸汽* 0.072
 水 0.54 空气* 0.024
 聚苯板 0.04 木工板 0.1-0.2
 重水 0.559 硫化氢* 0.013
 

审核编辑 ：李倩