Soojusjuhtivus Soojusjuhtivus on materjali soojusülekande võime mõõt. Kõrge soojusjuhtivusega materjalid suudavad soojust tõhusalt edasi kanda ja keskkonnast kergesti neelata. Kehv soojusjuht takistab soojuse voolu ja võtab aeglaselt ümbritsevast soojust. Vastavalt SI (System International) juhistele mõõdetakse materjali soojusjuhtivust vattides meetri kohta kelvinite kohta (W/mK).
10 parimat mõõdetud soojust juhtivat materjali ja nende väärtused on kokku võetud allpool. Kuna soojusjuhtivus varieerub olenevalt kasutatavast seadmest ja keskkonnast, kus mõõtmised tehakse, on need juhtivuse väärtused keskmised väärtused.
Looduslikult esinevad soojust juhtivad materjalid
1. Teemant - 2000 - 2200 W/mK
Teemant on looduse parim soojusjuhtivusega materjal, mille juhtivuse mõõtmine on 5 korda kõrgem kui vasel, mis on USA-s enim toodetud metall. Teemant-aatomid koosnevad lihtsast süsinikuskeletist, muutes selle ideaalseks molekulaarstruktuuriks tõhusaks soojusülekandeks. Tavaliselt on kõige lihtsama keemilise koostise ja molekulaarstruktuuriga materjalidel kõrgeimad soojusjuhtivuse väärtused.
Teemant on paljude kaasaegsete käeshoitavate elektroonikaseadmete oluline komponent. Nende roll elektroonikas on soodustada soojuse hajumist ja kaitsta tundlikke arvutikomponente. Teemantide kõrge soojusjuhtivus on osutunud kasulikuks ka vääriskivide ehtsuse määramisel. Väikestes kogustes teemantide lisamine tööriistadesse ja tehnoloogiasse võib avaldada dramaatilist mõju soojusjuhtivusele.
2. Hõbedane - 429 W/mK
Hõbe on suhteliselt odav ja rikkalik soojusjuht. Hõbe on paljude elektriseadmete lahutamatu osa ja oma tempermalmistlikkuse tõttu üks mitmekülgsemaid metalle. 35 protsenti USA-s toodetud hõbedast kasutatakse elektritööriistades ja elektroonikas (US Geological Survey Mineral Community 2013). Hõbeda kõrvalsaaduse, hõbedapasta järele on üha suurem nõudlus, kuna seda kasutatakse keskkonnasõbraliku energiaalternatiivina. Hõbedapastat kasutatakse fotogalvaaniliste elementide tootmisel, mis on päikesepaneelide põhikomponent.
3. Vask - 398 W/mK
Vask on Ameerika Ühendriikides juhtivate seadmete tootmiseks kõige sagedamini kasutatav metall. Vasel on kõrge sulamistemperatuur ja keskmine korrosioonikiirus. Samuti on see väga tõhus metall soojusülekande ajal energiakadude minimeerimiseks. Metallist pannid, kuumaveetorud ja autoradiaatorid on kõik seadmed, mis kasutavad ära vase juhtivaid omadusi.
4. Kuld - 315 W/mK
Kuld on haruldane ja kallis metall, mida kasutatakse konkreetsetes juhtivates rakendustes. Erinevalt hõbedast ja vasest tuhmub kuld harva ja talub tugevalt söövitavaid tingimusi.
5, alumiiniumnitriid - 310 W/mK
Alumiiniumnitriidi kasutatakse sageli berülliumoksiidi asendajana. Erinevalt berülliumoksiidist ei kujuta alumiiniumnitriid tootmisele tervisele ohtu, kuid sellel on berülliumoksiidiga sarnased keemilised ja füüsikalised omadused. Alumiiniumnitriid on üks väheseid materjale, millel on kõrge soojusjuhtivus ja elektriisolatsiooni omadused. Sellel on erakordne vastupidavus termilisele šokile ja see toimib mehaaniliste kiipide elektriisolaatorina.
6. Ränikarbiid - 270 W/mK
Ränikarbiid on pooljuht, mis koosneb räni ja süsinikuaatomite tasakaalustatud segust. Räni ja süsinik koostoomisel ja kokkusulatamisel moodustavad äärmiselt kõva ja vastupidava materjali. Seda segu kasutatakse tavaliselt autopidurite, turbiinide ja terasegude komponendina.
7. Alumiinium - 247 W/mK
Alumiiniumi kasutatakse sageli vase kulutõhusa alternatiivina. Kuigi alumiinium on vasest vähem juhtiv, on alumiiniumi ohtralt ja seda on selle madala sulamistemperatuuri tõttu lihtne töödelda. Alumiinium on LED-lampide (Light Emitting Diodes) oluline komponent. Vase-alumiiniumi segud on muutumas üha populaarsemaks, kuna need saavad ära kasutada nii vase kui ka alumiiniumi omadusi ning neid saab valmistada odavamalt.
8, volfram - 173 W/mK
Volframil on kõrge sulamistemperatuur ja madal aururõhk, mistõttu on see ideaalne materjal kõrge intensiivsusega elektrienergiaga kokkupuutuvate seadmete jaoks. Volframi keemiline inertsus võimaldab seda kasutada elektroodina elektronmikroskoobi osana voolu muutmata. Seda kasutatakse sageli ka lambipirnide ja elektronkiiretorude komponentides.
9. Grafiit 168 W/mK
Grafiit on leidlik, odav ja kergem alternatiiv teistele süsiniku isomeeridele. Seda kasutatakse sageli polümeerisegude lisandina nende soojusjuhtivuse suurendamiseks. Patareid on tavaline näide seadmetest, mis kasutavad grafiidi kõrget soojusjuhtivust.
10. Tsink 116 W/mK
Tsink on üks väheseid metalle, mida saab hõlpsasti teiste metallidega kombineerida, moodustades metallisulami (kahe või enama metalli segu). Kakskümmend protsenti USA tsingiseadmetest on valmistatud tsingisulamitest. Tsingimisel kasutatakse 40 protsenti toodetud puhtast tsingist. Tsingimine on terasele või rauale tsinkkatte pealekandmine, et kaitsta metalli ilmastikumõjude ja roostetamise eest.
Kunstlikud pinnatöötlusmaterjalid
DLC Diamond Like Coating – nanokate, mis on toodetud vaakumkatmise tehnikas, PVD protsessis. Sellel on hea isolatsioon ja soojusjuhtivus
Al2O3 alumiiniumoksiidkatted – CVD protsessil toodetud nanokatted. See on tavalisem komposiitkile, millel on hea isolatsioon ja soojusjuhtivus. Kile paksuse reguleerimisel ja liimimisel on termopihustusega võrreldes olulisi eeliseid. Kõrge hind on aga vaevalt populaarne. Soojusjuhtivus: 23-32 (W/m*k)
HBN kuusnurkne boornitriidkate {{0}} (W/m*k), parim keraamiline kate soojusjuhtivusega üle 500 kraadi ümbritseva keskkonna. Samuti parim keraamiline isoleermaterjal kõrgetel temperatuuridel (läbilöögipinge 3kv/mm). Tavapäraselt keemiliselt inertne, madal hõõrdetegur 0,16 Oksüdatsioonikindel, 900 kraadi hapnikuga, 2000 kraadi hapnikuta. NAXICO TiB2 komposiitvaakumkatmise protsess võimaldab kohandatud ülitemperatuurikindlaid ja ülikõva nanokatteid.
BeO berülliumoksiid – sarnane soojusjuhtivusega lillale vasele. Pulber on väga mürgine. lendumine algab 1000 kraadi juures. Hakkab järk-järgult kaotama.
