Top 10 des matériaux thermoconducteurs

Introduction

Dans l'ingénierie de pointe, la conduction thermique est essentielle pour contrôler la chaleur dans les appareils et les machines. Les matériaux à forte conductivité thermiquetransfèrent efficacement la chaleur, améliorant ainsi les performances et la fiabilité. Vous trouverez ci-dessous un classement de dix matériaux importants, en commençant par les plus conducteurs.

1. Graphène (dans le plan) (~5000 W/m-K, 3000°C)

En tête de liste se trouve le graphène, une molécule unique d'atomes de carbone. Sa conductivité thermique inégalée dans le plan en fait un matériau idéal pour les micropuces, l'électronique souple et les systèmes thermiques de validation. Quelque peu bloqué au stade de la recherche, le graphène peut constituer une force d'amélioration révolutionnaire dans le domaine de l'électronique de haute performance.

2. Diamant (~2200 W/m-K, 2000°C)

Le diamant offre une conductivité thermique et une dureté exceptionnelles. Le diamant est utilisé dans les outils de coupe à haute performance, les répartiteurs de chaleur pour laser et les dissipateurs de chaleur pour l'aérospatiale lorsqu'il est nécessaire d'obtenir une grande fiabilité dans des environnements difficiles.

3. Argent (~430 W/m-K)

L'argent est le meilleur conducteur thermique métallique. Utilisé dans les cartes de circuits imprimés, les pâtes thermiques et les échangeurs de chaleur, l'argent transfère bien la chaleur des composants électroniques, mais il est coûteux pour les applications thermiques à grande échelle.

4. Graphite (dans le plan) (~400 W/m-K, 150°C)

Le graphite offre une excellente conductivité dans le plan à une fraction du coût du diamant ou de l'argent. La structure planaire du graphite répartit bien la chaleur dans les batteries, les lubrifiants et les répartiteurs de chaleur électroniques.

5. Nitrure de bore hexagonal (h-BN, dans le plan) (~400 W/m-K, 250°C)

Le h-BN a la particularité d'offrir une conductivité thermique élevée ainsi qu'une isolation électrique. Il est utilisé pour l'isolation à haute température, les systèmes de refroidissement des liquides et l'emballage des semi-conducteurs.

6. Cuivre (~400 W/m-K)

Le cuivre représente un équilibre entre le prix et la performance. Utilisé pour le câblage, la plomberie et les applications de refroidissement, c'est un conducteur thermique polyvalent utilisé électriquement et mécaniquement.

7. Composites argent-diamant (~1000 W/m-K, 600°C)

Un composite d'argent et de diamant est préparé par les ingénieurs pour obtenir une conductivité élevée et un fonctionnement à haute température. Il est utilisé dans l'électronique aérospatiale et les systèmes de défense où les propriétés du métal et du diamant sont nécessaires.

8. Carbure de silicium (SiC) (~270 W/m-K, 120°C)

LeSiC est apprécié pour sa résistance aux contraintes et sa conductivité thermique. Il est utilisé dans l'électronique de puissance, les composants céramiques et les systèmes nécessitant une résistance à la chaleur et une grande longévité.

9. Aluminium (~205 W/m-K)

L'aluminium est résistant à la corrosion, léger et simple à produire. Utilisé dans les applications automobiles, les radiateurs et l'électronique grand public, il offre une conductivité appropriée dans les applications où le poids est un facteur.

10. Nitrure d'aluminium (AlN) (~180 W/m-K, 140°C)

L'AlN offre une conductivité thermique de premier ordre et une isolation électrique, ce qui le rend adapté à la microélectronique, aux circuits à haute fréquence et à la gestion thermique en couche mince.

Tableau récapitulatif

Pour des données plus spécifiques et une assistance technique, veuillez consulter le site de Stanford Advanced Materials (SAM).

Conclusion

De la conductivité révolutionnaire du graphène dans le plan à l'association de l'isolation et de la conduction thermique du nitrure d'aluminium, ces matériaux répondent à un large éventail de spécifications techniques. Le choix du matériau approprié dépend de la plage de température, des propriétés électriques, des dépenses et des besoins spécifiques en matière de performances.

Questions fréquemment posées

F : Pourquoi un matériau a-t-il une conductivité thermique ?

Q : La liaison atomique et la structure affectent la capacité d'un matériau à conduire la chaleur.

F : Comment une conductivité thermique élevée est-elle utilisée en électronique ?

Q : Elle permet de dissiper l'excès de chaleur, de protéger les composants et de maintenir le fonctionnement de l'appareil.

F : Ces matériaux sont-ils utilisés dans des conditions de températures extrêmes ?

Q : Oui, nombre d'entre eux fonctionnent très bien, même à des températures élevées, ce qui garantit leur fiabilité dans des environnements difficiles.