热导率与电导率的关系

1魏德曼－弗兰兹定律 ：热导率与电导率的关系在室温时，金属的热导率和电导 率的比值是一个常数，不随金属 不同而改变洛伦兹（Lorentz）加以推广：Wiedemann Franz(洛伦兹常数)T：绝对温度2在较高温度下，电导率较高的金属，L为常数：在较低温度下，电导率较低的金属，L为变数：3影响热导率的因素1.温度的影响在德拜温度以上：在德拜温度以下：：通常为负的常数0：绝对零度时的热导率T：绝对温度：常数T：绝对温度452. 显微结构的影响（1）结晶构造的影响声子传导与晶格振动的非谐性有关晶体结构愈复 杂，晶格振动的非谐性程度愈大格波受到的散射 愈大，因此，声子平均自由程较小，热导率较低如：镁铝尖晶石的热导率比Al2O3和MgO的热导率都低，莫来 石的结构更复杂，其热导率比尖晶石还低得多2）各向异性晶体的热导率非等轴晶系的晶体热导率呈各向异性温度升高时，不同方向的热导率差异减小因为温 度升高，晶体结构的对称性提高6（3）多晶体与单晶体的热导率对于同一种物质，多晶体的 热导率总是比单晶体小因为多晶体中，晶粒尺寸小 ，晶界多，缺陷多，晶界处 杂质也多，声子更易受到散 射，其平均自由程要小得多 ，所以热导率小。

温度愈高，差异愈大 ：晶界、缺陷、杂质在高温时对声 子的阻碍作用更强；单晶的光子传导在高温时更明显 7（4）非晶体的热导率非晶体具有“近程有序，长 程无序”的结构其声子平均自由程在不同温 度上基本为常数，其值近似 等于几个晶格的间距83. 化学组成的影响构成晶体的质点的大小、性质不同，其晶格振动状态不 同，导致其热导率不同一般而言，质点的原子量愈小，密度愈小，杨氏模量愈 大，德拜温度愈高，则热导率愈大因此，轻元素的固体和结合能高的固体热导率较大如：金刚石=1.710-2 W/(m •K)Si=1.010-2 W/(m •K)Ge=0.510-2 W/(m •K)9固溶体的形成同样降低热导率 在连续固溶体中，合金成分离纯金属愈远，导 热率下降愈多104. 复相材料的热导率分散相均匀地分散在连续相中 ：c：连续相热导率 d：分散相热导率 Vd：分散相体积分数115.气孔的影响将气孔看作分散相：s：固相的热导率 p：气孔的体积分数在不改变结构状态的情况下，气孔率增 大，总是使降低多孔、泡沫硅酸盐、纤维制品、粉末和空心球状轻质陶 瓷制品的保温原理12热导率的测定1.稳态测试（1）直接法P：电功率 L：试样长度 S：试样截面积 T2、T1：温度C：比热容 G：水流量 t1、t2：入水、出水温度13（2）比较法x：从热端算起的等温点的距离v 稳态测试热导率的关键问题是如何防止热损失。

v 对于金属，也可以采用测定样品的电导率来估计其热导率，精度约为10% v 采用动态测试方法将一热导率已知的材料做成一标样，待测试样做成与 标样完全一样，同时将它们一端加热到一定温度，然 后测出标样和待测试样上温度相同点的位置x，则热 导率可按下式计算：142.动态测试测量试样温度随时间的变化率，从 而直接得到导温系数，在已知材料 比热容后，算出热导率L：试样厚度：试样背面温度达到其最大值一半时所需要的时间激光热导仪法 ）15激光热导仪法测热导率较稳态法快，试样简单， 高温难熔金属及粉末冶金材料都可测试由于加 热时间极短，往往热损失可以忽略，精度可达 3%对所用电子设备要求较高；当热损失不可忽略时 ，误差较大16无机材料的热稳定性热稳定性是指材料承受温度的急剧变化而不 致破坏的能力，又称为抗热震性请自学相关内容）。