तापीय चालकता थर्मली कंडक्टिविटी किसी सामग्री की ऊष्मा स्थानांतरित करने की क्षमता का माप है। उच्च तापीय चालकता वाली सामग्री ऊष्मा को कुशलतापूर्वक स्थानांतरित कर सकती है और इसे पर्यावरण से आसानी से अवशोषित कर सकती है। एक ख़राब थर्मल कंडक्टर गर्मी के प्रवाह को बाधित करेगा और धीरे-धीरे अपने परिवेश से गर्मी प्राप्त करेगा। एसआई (सिस्टम इंटरनेशनल) दिशानिर्देशों के अनुसार, किसी सामग्री की तापीय चालकता वाट प्रति मीटर प्रति केल्विन (डब्ल्यू/एमके) में मापी जाती है।
मापी गई शीर्ष 10 तापीय प्रवाहकीय सामग्री और उनके मूल्यों का सारांश नीचे दिया गया है। चूँकि तापीय चालकता उपयोग किए गए उपकरणों और उस वातावरण के आधार पर भिन्न होती है जिसमें माप प्राप्त किए जाते हैं, ये चालकता मान औसत मान होते हैं।
प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले तापीय प्रवाहकीय पदार्थ
1. हीरा - 2000 - 2200 W/mK
हीरा प्रकृति की सर्वोत्तम तापीय चालकता सामग्री है, जिसकी चालकता माप तांबे की तुलना में 5 गुना अधिक है, जो संयुक्त राज्य अमेरिका में सबसे अधिक निर्मित धातु है। हीरे के परमाणुओं में एक साधारण कार्बन कंकाल होता है, जो इसे कुशल गर्मी हस्तांतरण के लिए आदर्श आणविक संरचना बनाता है। आमतौर पर, सबसे सरल रासायनिक संरचना और आणविक संरचना वाली सामग्रियों में उच्चतम तापीय चालकता मान होते हैं।
हीरा कई आधुनिक हैंडहेल्ड इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का एक महत्वपूर्ण घटक है। इलेक्ट्रॉनिक्स में उनकी भूमिका गर्मी अपव्यय को बढ़ावा देना और संवेदनशील कंप्यूटर घटकों की सुरक्षा करना है। आभूषणों में रत्नों की प्रामाणिकता निर्धारित करने में हीरे की उच्च तापीय चालकता भी उपयोगी साबित हुई है। उपकरणों और प्रौद्योगिकी में थोड़ी मात्रा में हीरे को शामिल करने से तापीय चालकता पर नाटकीय प्रभाव पड़ सकता है।
2. चांदी - 429 W/mK
चाँदी अपेक्षाकृत सस्ती और प्रचुर मात्रा में ऊष्मा की संवाहक है। चांदी कई विद्युत उपकरणों का एक अभिन्न अंग है और अपनी लचीलापन के कारण सबसे बहुमुखी धातुओं में से एक है। संयुक्त राज्य अमेरिका में निर्मित चांदी का पैंतीस प्रतिशत बिजली उपकरणों और इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किया जाता है (यूएस जियोलॉजिकल सर्वे मिनरल कम्युनिटी 2013)। चांदी का एक उप-उत्पाद, सिल्वर पेस्ट, पर्यावरण के अनुकूल ऊर्जा विकल्प के रूप में उपयोग के कारण इसकी मांग बढ़ रही है। सिल्वर पेस्ट का उपयोग फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के उत्पादन में किया जाता है, जो सौर पैनलों का एक प्रमुख घटक हैं।
3. कॉपर - 398 W/mK
संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रवाहकीय उपकरणों के निर्माण के लिए तांबा सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली धातु है। तांबे में उच्च गलनांक और मध्यम संक्षारण दर होती है। गर्मी हस्तांतरण के दौरान ऊर्जा हानि को कम करने के लिए यह एक बहुत ही कुशल धातु है। धातु के पैन, गर्म पानी के पाइप और कार रेडिएटर सभी उपकरण हैं जो तांबे के प्रवाहकीय गुणों का उपयोग करते हैं।
4. सोना - 315 W/mK
सोना एक दुर्लभ और महंगी धातु है जिसका उपयोग विशिष्ट प्रवाहकीय अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। चांदी और तांबे के विपरीत, सोना शायद ही कभी धूमिल होता है और अत्यधिक संक्षारक स्थितियों का सामना कर सकता है।
5, एल्यूमिनियम नाइट्राइड - 310 W/mK
एल्यूमीनियम नाइट्राइड का उपयोग अक्सर बेरिलियम ऑक्साइड के प्रतिस्थापन के रूप में किया जाता है। बेरिलियम ऑक्साइड के विपरीत, एल्यूमीनियम नाइट्राइड विनिर्माण के लिए कोई स्वास्थ्य खतरा पैदा नहीं करता है, लेकिन फिर भी बेरिलियम ऑक्साइड के समान रासायनिक और भौतिक गुण दिखाता है। एल्युमीनियम नाइट्राइड उच्च तापीय चालकता और विद्युत इन्सुलेशन गुणों वाली कुछ सामग्रियों में से एक है। इसमें थर्मल शॉक के प्रति असाधारण प्रतिरोध है और यह यांत्रिक चिप्स में विद्युत इन्सुलेटर के रूप में कार्य करता है।
6. सिलिकॉन कार्बाइड - 270 W/mK
सिलिकॉन कार्बाइड एक अर्धचालक है जिसमें सिलिकॉन और कार्बन परमाणुओं का संतुलित मिश्रण होता है। जब निर्माण और एक साथ संलयन किया जाता है, तो सिलिकॉन और कार्बन मिलकर एक अत्यंत कठोर और टिकाऊ सामग्री बनाते हैं। यह मिश्रण आमतौर पर ऑटोमोटिव ब्रेक, टर्बाइन और स्टील मिश्रण के एक घटक के रूप में उपयोग किया जाता है।
7. एल्युमीनियम - 247 W/mK
एल्युमीनियम का उपयोग अक्सर तांबे के लागत प्रभावी विकल्प के रूप में किया जाता है। यद्यपि तांबे की तुलना में कम प्रवाहकीय, एल्युमीनियम प्रचुर मात्रा में होता है और इसके कम गलनांक के कारण इसके साथ काम करना आसान होता है। एल्युमीनियम एलईडी लैंप (लाइट एमिटिंग डायोड) का एक महत्वपूर्ण घटक है। कॉपर-एल्यूमीनियम मिश्रण तेजी से लोकप्रिय हो रहे हैं क्योंकि वे तांबे और एल्यूमीनियम दोनों के गुणों का लाभ उठा सकते हैं और कम लागत पर निर्मित किए जा सकते हैं।
8, टंगस्टन - 173 W/mK
टंगस्टन में उच्च गलनांक और कम वाष्प दबाव होता है, जो इसे उच्च तीव्रता वाली बिजली के संपर्क में आने वाले उपकरणों के लिए एक आदर्श सामग्री बनाता है। टंगस्टन की रासायनिक जड़ता इसे वर्तमान में बदलाव किए बिना इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के हिस्से के रूप में इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग करने की अनुमति देती है। इसका उपयोग अक्सर प्रकाश बल्बों और कैथोड रे ट्यूबों के घटकों में भी किया जाता है।
9. ग्रेफाइट 168 डब्लू/एमके
ग्रेफाइट अन्य कार्बन आइसोमर्स का एक साधन संपन्न, कम लागत वाला और हल्का वजन वाला विकल्प है। इसका उपयोग अक्सर पॉलिमर मिश्रणों की तापीय चालकता को बढ़ाने के लिए एक योजक के रूप में किया जाता है। बैटरियां उन उपकरणों का एक सामान्य उदाहरण हैं जो ग्रेफाइट की उच्च तापीय चालकता का उपयोग करते हैं।
10. जिंक 116 डब्लू/एमके
जिंक उन कुछ धातुओं में से एक है जिसे आसानी से अन्य धातुओं के साथ मिलाकर धातु मिश्र धातु (दो या दो से अधिक धातुओं का मिश्रण) बनाया जा सकता है। संयुक्त राज्य अमेरिका में बीस प्रतिशत जस्ता उपकरण जस्ता मिश्र धातुओं से बने होते हैं। गैल्वनाइजिंग में 40 प्रतिशत निर्मित शुद्ध जस्ता का उपयोग होता है। गैल्वनाइजिंग धातु को अपक्षय और जंग से बचाने के लिए स्टील या लोहे पर जस्ता कोटिंग लगाने की प्रक्रिया है।
कृत्रिम सतह उपचार सामग्री
डीएलसी डायमंड लाइक कोटिंग - वैक्यूम कोटिंग तकनीक, पीवीडी प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित एक नैनो कोटिंग। इसमें अच्छा इन्सुलेशन और तापीय चालकता है
Al2O3 एल्यूमीनियम ऑक्साइड कोटिंग्स - सीवीडी प्रक्रिया द्वारा उत्पादित नैनो-कोटिंग्स। यह अच्छे इन्सुलेशन और तापीय चालकता के साथ अधिक सामान्य मिश्रित कार्यात्मक फिल्म है। थर्मल स्प्रे की तुलना में फिल्म की मोटाई नियंत्रण और बॉन्डिंग के महत्वपूर्ण फायदे होंगे। हालाँकि, ऊँची कीमत शायद ही लोकप्रिय हो। तापीय चालकता: 23-32 (W/m*k)
एचबीएन हेक्सागोनल बोरोन नाइट्राइड कोटिंग {{0}} (डब्ल्यू/एम*के), 500 डिग्री परिवेश से ऊपर तापीय चालकता के लिए सबसे अच्छा सिरेमिक कोटिंग। उच्च तापमान (ब्रेकडाउन वोल्टेज 3kv/मिमी) पर भी सबसे अच्छा सिरेमिक इन्सुलेटिंग सामग्री। परंपरागत रूप से रासायनिक रूप से निष्क्रिय, कम घर्षण गुणांक 0.16 ऑक्सीकरण प्रतिरोधी, ऑक्सीजन के साथ 900 डिग्री, ऑक्सीजन के बिना 2000 डिग्री। NAXICO की TiB2 मिश्रित वैक्यूम कोटिंग प्रक्रिया अनुकूलित सुपर तापमान प्रतिरोधी और सुपर हार्ड नैनो कोटिंग की अनुमति देती है।
BeO बेरिलियम ऑक्साइड - बैंगनी तांबे के समान तापीय चालकता। पाउडर अत्यधिक विषैला होता है. 1000 डिग्री पर अस्थिरता शुरू हो जाती है। चरणबद्ध तरीके से ख़त्म होना शुरू हो गया है.
