Nel nostro senso comune, materiali isolanti e materiali conduttivi termicamente sembrano due cose completamente diverse.Ad esempio, il cotone è isolante e può essere trasformato in giacche di cotone;Il ferro è conduttivo termicamente e può essere usato come padella.L'opposto non è possibile.Tuttavia, in realtà, vediamo spesso un altro fenomeno, che è che lo stesso materiale può essere usato in scenari apparentemente opposti di isolamento e conduttività termica.Per esempio, la ceramica di allumina può essere trasformata in mattoni isolanti e utilizzata in forni ad alta temperatura;Può anche essere trasformato in dissipatore di calore e utilizzato in prodotti elettronici come luci a LED.

In teoria, come materiale isolante, è richiesta una bassa conduttività termica;Come materiale di dissipazione del calore, è necessaria una elevata conducibilità termica.La conduttività termica di uno stesso materiale può cambiare in qualsiasi momento?

Per rispondere a questa domanda, dobbiamo guardarla da due punti di vista.

Il primo aspetto, come la questione sollevata sopra, è che la conduttività termica dei materiali può variare.L'esempio più tipico è che la conducibilità termica varia a diverse temperature.Prendendo l'alumina come esempio, con l'aumento della temperatura, la conduttività termica diminuirà continuamente.La conduttività termica a 1200 °C è solo circa la metà di quella a 400 °C.Tuttavia, la conduttività termica dell'ossido di alluminio non è piccola: a temperatura ambiente è di 20-30 W/m • K, ma è diminuita di oltre la metà, e rimane ancora di circa 10 W/m • K.che è superiore alla conduttività termica di molti materiali.

Pertanto, dobbiamo esaminare il secondo e principale aspetto: l'alumina può sia isolare che condurre il calore a causa di cambiamenti strutturali.In altre parole, quando le ceramiche di alluminio sono utilizzate rispettivamente come materiali isolanti e materiali conduttivi termici, la loro struttura interna è diversa.

Quando le ceramiche di allumina vengono utilizzate come materiali di isolamento termico, la loro più grande caratteristica strutturale è la porosità e la bassa densità.Sappiamo tutti che la conduttività termica dell'aria è molto bassa., quindi la conduttività termica dei mattoni a sfera cava di allumina è anche molto bassa.Perche' prendersi la briga di incorporare aria nei materiali di allumina?Questo perché, sebbene la conduttività termica dell'aria sia molto bassa, non può impedire la radiazione termica, proprio come la conduttività termica del vuoto è zero,il calore del sole si trasferisce ancora sulla Terra attraverso il vuotoL'alumina porosa non solo blocca la conduzione del calore ma anche la radiazione termica, quindi può svolgere efficacemente un ruolo nell'isolamento e nella conservazione del calore.ci sono rapporti di ricerca secondo i quali un tipo di ceramica microporousa allumina ha una densità di solo 00,6 g/cm3, una porosità dell'85% e una conduttività termica di soli circa 0,3 W/m • K a 1200 °C.
Ma quando l'alluminio viene trasformato in ceramiche conduttive termiche, i requisiti sono completamente diversi.L'alta densità si traduce in meno poriIl secondo requisito è l'alta purezza, più alta è la purezza, maggiore è la conduttività termica.le ceramiche con un contenuto di allumina del 99% hanno una conduttività termica di ~ 26W/m • K, mentre quando il contenuto di allumina scende al 95%, la conduttività termica è di soli ~ 20W/m • K. Ciò è dovuto al fatto che nelle ceramiche a basso contenuto di allumina la composizione del vetro è relativamente elevata,e la conduttività termica del vetro è relativamente bassaNaturalmente, nelle applicazioni pratiche, è necessario considerare anche il costo.Anche se le ceramiche di allumina di alta purezza hanno una elevata conduttività termicaPertanto, la selezione delle ceramiche di allumina in base alle esigenze del prodotto non dovrebbe perseguire ciecamente l'alta purezza.

Oltre all'elevata purezza e alla struttura densa, quando le ceramiche di ossido di alluminio vengono utilizzate come dissipatori di calore, spesso hanno requisiti specifici per la loro forma esterna.quando si realizzano dissipatori di calore a LED, hanno spesso una struttura a pinne per aumentare la superficie, facilitare la dissipazione del calore nell'aria e conseguire così migliori effetti di dissipazione del calore.