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石墨體內(nèi)存在溫度梯度時,熱量從高溫處向低溫處的流動。表征石墨導(dǎo)熱能力的參數(shù)是熱導(dǎo)率。熱導(dǎo)率入是單位時間內(nèi)、單位面積上通過的熱量q(熱流密度)與溫度梯度gradT之間的比例系數(shù)。
q=–λgradT
(1)式中負號表示熱流方向與溫度梯度方向相反。式(1)常稱為熱傳導(dǎo)的傅里葉定律。與外界無熱交換,本身存在溫度梯度的物體,隨著時間的推移,溫度梯度會趨于零,即熱端溫度不斷降低和冷端溫度不斷升高,最終達到一致的平衡溫度。假如垂直于x軸方向的截面積為ΔS,材料沿x軸方向溫度梯度為dT/dx,在Δτ時間內(nèi),沿x軸正方向流過ΔS截面的熱量為ΔQ,在穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下,式(1)具有如下的形式:
(2)熱導(dǎo)率的法定單位是W·m·K。對于不穩(wěn)定傳熱過程,即物體內(nèi)各處溫度隨時間而變化。與外界無熱交換,本身存在溫度梯度的物體,隨著時間的推移,溫度梯度會趨于零,即熱端溫度不斷降低和冷端溫度不斷升高,終達到一致的平衡溫度。
石墨單晶純凈的天然鱗片石墨、高定向熱解石墨,這些石墨晶體,缺陷較少而且尺寸較大,一般可認為是較完善的石墨單晶。對這類石墨的熱導(dǎo)有過相當(dāng)多的研究。在壓應(yīng)力下,經(jīng)過3000K以上處理的熱解石墨,其體積密度為2.25g/cm,接近單晶的理論密度2.266g/cm,其(002)衍射峰半寬角展只有0.4°(鑲嵌角),也十分接近于理論值零度。這種石墨的熱導(dǎo)率見表1。這些數(shù)值一般認為可代表單晶石墨的相應(yīng)數(shù)值。石墨新用途:隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對石墨也開發(fā)了許多新用途。沿兩個主方向的熱導(dǎo)率:沿層面的記為λa,沿垂直于層面的則記為λc。
銅的加工成本導(dǎo)致電極的總成本大幅度地増加。由于銅是一種非常柔韌的材料,通常具有“粘性”,采用現(xiàn)代化的加工工藝時,往往需要修改進料和加工速度等參數(shù)來完成加工,終導(dǎo)致加工時間的延長和成本的増加。碲銅很容易加工,但可能影響電火花加工的性能表現(xiàn)。與之相比,石墨不具有“粘性”,加工起來更容易,速度更快。材料的平均顆粒越小,材料的放電越均勻,放電的狀況越穩(wěn)定,表面質(zhì)量越好。
銅的加工成本導(dǎo)致電極的總成本大幅度地増加。由于銅是一種非常柔韌的材料,通常具有“粘性”,采用現(xiàn)代化的加工工藝時,往往需要修改進料和加工速度等參數(shù)來完成加工,終導(dǎo)致加工時間的延長和成本的増加。碲銅很容易加工,但可能影響電火花加工的性能表現(xiàn)。與之相比,石墨不具有“粘性”,加工起來更容易,速度更快。其缺點則是能量消耗大、反應(yīng)時間長、石墨流失量大以及廢水污染嚴(yán)重。
天然石墨和普通石墨對比具有很多特性
1、高導(dǎo)熱-平面內(nèi)熱傳導(dǎo)率可達350-700W/mK,熱阻比鋁低40%,比銅低20%;
2、超輕-比同樣尺寸的鋁要輕30%,比銅要輕80%;
3、超薄-厚度可以從0.03至1.5mm,密度1.35;
4、耐溫性-使用溫度高可達400℃,低可低于-40℃;
5、易加工-可以模切制作成不同大小、形狀及厚度,可以提供模切平面板;
6、易用性-石墨散熱片能平滑貼附在任何平面和彎曲的表面;
7、靈活性-很容易與金屬、絕緣層或者雙面膠制成層板,增加設(shè)計靈活性,可以在背后有粘合劑。