En nuestro sentido común, los materiales aislantes y los materiales conductores térmicos parecen ser dos cosas completamente diferentes.Por ejemplo, el algodón es aislado y puede ser fabricado en chaquetas de algodón;El hierro es conductor térmico y se puede usar como sartén.Lo contrario no es posible.Sin embargo, en realidad, a menudo vemos otro fenómeno, que es que el mismo material puede ser utilizado en escenarios aparentemente opuestos de aislamiento y conductividad térmica.Por ejemplo, la cerámica de alumina puede fabricarse en ladrillos aislantes y utilizarse en hornos de alta temperatura;También se puede convertir en un disipador de calor y utilizar en productos electrónicos como luces LED.

En teoría, como material aislante, se requiere una baja conductividad térmica;Como material dissipador de calor, se requiere una alta conductividad térmica.¿Puede la conductividad térmica del mismo material cambiar en cualquier momento?

Para responder a esta pregunta, necesitamos verlo desde dos perspectivas.

El primer aspecto, como la cuestión planteada anteriormente, es que la conductividad térmica de los materiales puede variar.El ejemplo más típico es que la conductividad térmica varía a diferentes temperaturas.Tomando la alumina como ejemplo, a medida que aumenta la temperatura, la conductividad térmica disminuirá continuamente.La conductividad térmica a 1200 °C es sólo aproximadamente la mitad de la de 400 °C.Sin embargo, la conductividad térmica del óxido de aluminio no es pequeña: a temperatura ambiente, es de 20-30 W/m • K, pero se ha reducido en más de la mitad, y todavía hay alrededor de 10 W/m • K.que es superior a la conductividad térmica de muchos materiales.

Por lo tanto, necesitamos ver el segundo y principal aspecto: la alumina puede aislar y conducir el calor debido a cambios estructurales.Es decir, cuando se utilizan cerámicas de aluminio como materiales aislantes y materiales conductores térmicos respectivamente, su estructura interna es diferente.

Cuando la cerámica de alumina se utiliza como material de aislamiento térmico, su mayor característica estructural es la porosidad y baja densidad.Todos sabemos que la conductividad térmica del aire es muy baja., por lo que la conductividad térmica de los ladrillos de bolas huecas de alumina también es muy baja.¿Por qué molestarse en incorporar aire en materiales de alumina?Esto se debe a que aunque la conductividad térmica del aire es muy baja, no puede prevenir la radiación térmica, al igual que la conductividad térmica de un vacío es cero,El calor del sol todavía se transfiere a la Tierra a través del vacío.La alumina porosa no sólo bloquea la conducción del calor, sino también la radiación térmica, por lo que puede desempeñar un papel eficaz en el aislamiento y la conservación del calor.Hay informes de investigación de que un tipo de cerámica microporous de alumina tiene una densidad de sólo 00,6 g/cm3, una porosidad del 85% y una conductividad térmica de sólo unos 0,3 W/m • K a 1200 °C.
Pero cuando la alúmina se transforma en cerámica conductiva térmica, los requisitos son completamente diferentes. El primer requisito es tener una alta densidad, cuanto mayor mejor.La alta densidad produce menos porosEl segundo requisito es una alta pureza, cuanto mayor sea la pureza, mayor será la conductividad térmica.cerámicas con un contenido de alumina del 99% tienen una conductividad térmica de ~ 26W/m • K, mientras que cuando el contenido de alumina cae al 95%, la conductividad térmica es sólo ~ 20W/m • K. Esto se debe a que en cerámicas con bajo contenido de alumina, la composición del vidrio es relativamente alta,y la conductividad térmica del vidrio es relativamente bajaPor supuesto, en las aplicaciones prácticas, también hay que tener en cuenta el coste.Aunque las cerámicas de alumina de alta pureza tienen una alta conductividad térmicaPor lo tanto, la selección de cerámica de alumina basada en los requisitos del producto no debe perseguir ciegamente una alta pureza.

Además de la alta pureza y la estructura densa, cuando las cerámicas de óxido de aluminio se utilizan como disipadores de calor, a menudo tienen requisitos específicos para su forma externa.cuando se fabrican disipadores de calor LED, a menudo tienen una estructura de aletas para aumentar el área de superficie, facilitar la disipación de calor al aire y, por lo tanto, lograr mejores efectos de disipación de calor.