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      化學組成對熱導的影響

      日期:2021-02-03瀏覽:75次

      不同組成的晶體,熱導率往往有很大的差異。這是因為構成晶體質點的大小、性質不同,它們的晶格振動狀態不同,傳導熱量的能力也就不同。一般說來,組成元素的原子量愈小、晶體的密度愈小、楊氏模量愈大、德拜溫度愈高的,其熱導率愈大,這樣輕元素的固體或有大的結合能的固體熱導率較大。如金剛石的λ=1.7×10-2W/(m?k);而較重的硅、儲的熱導率則分別為1.0×10-2w/m?k)和0.5×10-2W/(m?k)。

       

      4.1-21石英與石英玻璃熱導率與溫度關系

      4.1-22表示出某些氧化物和碳化物中陽離子的原子量與熱導率的關系??梢钥吹?,凡是陽離子的原子量較小的,即與氧或碳的原子量相近的氧化物和碳化物,其熱導率比陽離子原子量較大的要大些,因此在氧化物陶瓷中Be0具有最大的熱導率。

      晶體中存在的各種缺陷和雜質,會導致聲子的散射,降低聲子的平均自由程,使熱導率變小。固溶體的形成同樣也降低熱導率,同時取代元素的質量、大小,與原來基質元素相差愈大,以及取代后結合力方面改變愈大,則對熱導率的影響愈大,這種影響在低溫時隨著溫度的升高而加劇,但當溫度大約比德拜溫度的一半更高時,開始與溫度無關。這是因為極低溫度下聲子傳導的平均波長遠大于點缺陷的線度。

      所以并不引起散射。隨著溫度升高平均波長減小,散射增加,在接近點缺陷線度后散射達到了最大值,此后溫度再升高,散射已無多少變化,而變成與溫度無關了。

       

      4.1-22氧化物和碳化物中陽離子的原子量與熱導率的關系

      4.1-23表示了MgO-NiO固溶體在不同溫度下與組成的關系??梢钥吹皆陔s質濃度很低時,雜質效應是十分顯著的,所以在接近純MgO或純NiO處,雜質含量稍有增加,λ值迅速下降,隨著雜質含量的不斷增加,雜質效應也不斷緩和。另外從圖中可以看到雜質效應在473K的情況下比1273K要強,倘是在低于室溫下,雜質效應會強烈得多。

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