ग्रेफाइट की तापीय चालकता क्या है और यह भिन्न क्यों होती है?

जब लोग ऊपर देखते हैंग्रेफाइट की तापीय चालकता, वे अलग-अलग चीजें करने की कोशिश कर रहे होंगे: संदर्भ के लिए एक विश्वसनीय संख्या प्राप्त करें, तांबे जैसी धातुओं के साथ ग्रेफाइट की तुलना करें, या समझें कि ग्रेफाइट एक दिशा में मजबूत गर्मी फैलाने वाले और दूसरे में थर्मल बाधा की तरह क्यों व्यवहार कर सकता है। प्रश्नों का वह मिश्रण बिल्कुल वही है जो ग्रेफाइट को दिलचस्प बनाता है -और अगर हम तापीय चालकता को एकल "निश्चित मान" के रूप में मानते हैं तो इसे गलत समझना भी आसान है।

मेंएसएचजे कार्बन'sदिन-से{{1}दिन तक सामग्री चर्चा, सबसे उपयोगी प्रारंभिक बिंदु ही नहीं है"कितने W/m·K?"लेकिन"गर्मी को किस दिशा में और किस तापमान और वातावरण में स्थानांतरित करने की आवश्यकता है?"ग्रेफाइट का तापीय प्रदर्शन इसके साथ निकटता से जुड़ा हुआ हैसूक्ष्म संरचना और अनिसोट्रॉपी-आइसोट्रोपिक बनाम अनिसोट्रोपिक व्यवहार पर हमारे पिछले नोट में चर्चा की गई वही अंतर्निहित संरचना तर्क{{1}इसलिए एक ही सामग्री परिवार ग्रेड और उपयोग की स्थितियों के आधार पर बहुत अलग परिणाम दिखा सकता है।

इस लेख में हम बताएंगेग्रेफाइट तापीय चालकताइस तरह से जो त्वरित सीखने और व्यावहारिक चयन दोनों के लिए काम करता है: किन मूल्यों की अपेक्षा की जाए, दिशा क्यों मायने रखती है, तापमान और संरचना गर्मी हस्तांतरण को कैसे प्रभावित करते हैं, और वास्तविक अनुप्रयोगों के लिए इसका क्या अर्थ है।

ग्रेफाइट मजबूत प्रदर्शन करता हैअसमदिग्वर्ती होने की दशाइसकी परतदार क्रिस्टल संरचना के कारण तापीय चालकता में। गर्मी हस्तांतरण मुख्य रूप से क्रिस्टल जाली के भीतर जाली कंपन या फोनन के माध्यम से होता है।

एबी-प्लेन बनाम सी-अक्ष

ग्रेफाइट की तापीय चालकता दोनों के बीच काफी भिन्न होती है-प्लेन (एबी) मेंऔरसमतल से बाहर-(सी-अक्ष)दिशानिर्देश:

तापीय चालकता दृढ़ता से निर्भर करती हैक्रिस्टल गुणवत्ता. उच्च क्रिस्टलीय पायरोलाइटिक ग्रेफाइट आदर्श फोनन परिवहन के करीब प्रदर्शित होता है, जबकि वाणिज्यिक ग्रेफाइट में शामिल होता हैअनाज की सीमाएँ और दोषजो फोनन को बिखेरता है, जिससे तापीय चालकता कम हो जाती है।

मुख्य सूत्र (डेबी मॉडल):

K=b⋅Cp​⋅v⋅L

कहाँ:

• K=तापीय चालकता
• बी=स्थिरांक
• Cp=प्रति इकाई आयतन विशिष्ट ऊष्मा
• v=फ़ोनन वेग
• एल=का अर्थ है फोनन का मुक्त पथ

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, परमाणु कंपन बढ़ता है, औसत मुक्त पथ एलएलएल कम हो जाता है और इस प्रकार तापीय चालकता थोड़ी कम हो जाती है।

विशिष्ट ऊष्मा एवं तापीय विस्तार

ग्रेफाइट में एक हैमध्यम विशिष्ट तापऔर एकम तापीय विस्तार गुणांक, जो इसे उच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

समतल में उच्च तापीय चालकता और कम विस्तार का यह संयोजन उच्च तापमान पर चलने वाले उपकरणों में तापीय तनाव को कम करता है।

थर्मल शॉक प्रतिरोध

ग्रेफाइट काथर्मल शॉक प्रतिरोधab{0}}तल के साथ इसके कम तापीय विस्तार के कारण यह उत्कृष्ट है। यह कई धातुओं और सिरेमिक की तुलना में तेजी से हीटिंग और शीतलन चक्र को बेहतर ढंग से सहन करता है, जो इसे आदर्श बनाता हैएयरोस्पेस घटक, भट्टी की परतें,औरउच्च-पावर इलेक्ट्रॉनिक्स.

व्यवहार में, तापीय चालकता डेटा वास्तव में तभी उपयोगी होता है जब यह आपको निर्णय लेने में मदद करता है।कौन सा ग्रेफाइट ग्रेड चुनना है, इसे कैसे उन्मुख करना है, और किस ट्रेडऑफ़ की उम्मीद है. चाहे आप सीखने के लिए त्वरित तुलना कर रहे हों या किसी वास्तविक घटक के लिए सामग्री का मूल्यांकन कर रहे हों, सबसे महत्वपूर्ण कदम संख्याओं को अपने डिज़ाइन लक्ष्यों से जोड़ना है:ऊष्मा प्रसार बनाम ऊष्मा अवरोधन, तापीय चक्रों पर स्थिरता, और प्रदर्शन जिसे आप समय के साथ बनाए रख सकते हैं.

यदि आप विकल्पों पर काम कर रहे हैं, तो आगे बढ़ने का एक आसान तरीका एक पंक्ति में तीन वस्तुओं को सूचीबद्ध करना है:आपकी एप्लिकेशन, आपकी तापमान सीमा, औरभाग में गर्मी को कैसे यात्रा करने की आवश्यकता है. यहां तक ​​कि इस तरह का एक संक्षिप्त सारांश भी आमतौर पर स्पष्ट करता है कि कौन से पैरामीटर सबसे अधिक मायने रखते हैं और कौन से "अच्छे हैं।"

यदि आप आंखों का दूसरा सेट चाहते हैं, तो बेझिझक उन बुनियादी बातों को साझा करें-हमें आपको सबसे अधिक प्रासंगिक ग्रेफाइट गुणों और सामान्य चयन संबंधी कमियों के बारे में बताते हुए खुशी हो रही है, ताकि आप कम पुनरावृत्तियों के साथ विकल्पों को तेजी से सीमित कर सकें।