Najnovejši preboj pri odvajanju toplote LED --- grafitni hladilnik
Toplotna prevodnost v trdni snovi se v glavnem uresničuje z vibracijami kristalne rešetke in gibanjem prostih elektronov. V kovini je veliko prostih elektronov, masa elektronov pa je zelo lahka in lahko zelo hitro prenaša toploto, zato ima kovina veliko toplotno prevodnost.
Za kovinsko toplotno prevodnost je vibracija rešetke sekundarna; za polimerne trdne snovi (hladilnik grafita) je malo prostih elektronov. Zato je vibracija atomov v polimerih glavni mehanizem prevodnosti toplote.
V visokem polimeru (hladilnik grafita) prevladujejo kovalentne vezi in ni prostih elektronov. Toplotno prevodnost izvajajo predvsem fononi, ki med seboj trčijo z molekulami (ali atomi). Zato ima stopnja kristalizacije pomemben vpliv na toplotno prevodnost. Ker polimeri težko tvorijo popolne monokristale, toplotna prevodnost kristalnih ali amorfnih polimerov ni visoka, vendar je toplotna prevodnost visoka tudi pri visoki kristaliničnosti.
Ob predpostavki, da je delček v kristalni rešetki pri višji temperaturi, je njegova toplotna vibracija močnejša in tudi povprečna amplituda večja, medtem ko je temperatura sosednjega delca nižja in toplotne vibracije šibkejše. Zaradi interakcijske sile med delci se bodo vibracije delcev s šibkejšimi vibracijami povečale pod vplivom delcev z močnejšimi vibracijami, energija toplotnega gibanja pa se bo povečala.
Pri visokih polimerih je toplotna prevodnost znotraj molekule višja od toplotne prevodnosti med molekulami, zato je povečanje molekulske mase koristno za izboljšanje toplotne prevodnosti. Pri orientiranih polimernih materialih je toplotna prevodnost v smeri orientacije višja od toplotne prevodnosti v navpični smeri.
Pri zelo nizki temperaturi se toplotna prevodnost polimera poveča s povišanjem temperature. Ko temperatura preseže 100K, se toplotna prevodnost s povišanjem temperature zmanjša. Spreminja se od 0 do 100 ° C. Toplotna prevodnost polimerov se spreminja s temperaturo, vendar je območje variacij znotraj 10%.
Na ta način se lahko toplota prenaša in prenaša, tako da se toplota v celotnem kristalu prenese z višje temperature na nižjo temperaturo, kar ima za posledico prevodnost toplote. Vidimo lahko, da se toplota prenaša z vibracijami rešetke. Za mrežaste vibracije obstajata dva prevodna mehanizma, eden je fotonska prevodnost, ta mehanizem pa je glavni pri visokih temperaturah.
Ker so toplotne vibracije rešetke nelinearne, med rešetkami obstaja sklopni učinek, zaradi česar se fononi trčijo med seboj in zmanjšajo srednjo prosto pot fononov. Razpršenje, ki ga povzroči to trčenje fononov, je posledica toplotne upornosti v rešetki. Glavni vir.
To je posledica sprememb v stanju gibanja molekul, atomov in elektronov v snovi, kot so vibracije in vrtenje, ki bodo sevale višjefrekvenčne elektromagnetne valove. Med njimi imata vidna svetloba in bližnja infrardeča svetloba z valovno dolžino med 0,4 in 40um močan toplotni učinek, ki se imenuje Za toplotne žarke je proces prenosa toplote sevanje toplote.
Druga je prevod kvantizacije fononov, ki prevladuje, kadar temperatura ni previsoka. Splošna oblika trdne toplotne prevodnosti, določena s fononsko prevodnostjo, je ...
Različne napake, nečistoče in vmesniki kristalnih zrn v kristalni mreži bodo povzročili razprševanje, kar je tudi enako zmanjšanju povprečne proste poti fononov in zmanjšanju toplotne prevodnosti. Ko se temperatura dvigne, se energija vibracij fononov poveča, verjetnost trka se poveča in srednja prosta pot se zmanjša, kar povzroči zmanjšanje toplotne prevodnosti.
Če povzamemo, z uporabo tehnoloških dosežkov v vodilni industriji se izboljša učinkovitost odvajanja toplote, stroški LED svetilk pa se bodo močno zmanjšali, kar prispeva k celotnemu tehnološkemu preboju vodilne industrije
