多晶石墨的熱導率與溫度的關系-偉名石墨

熱導率

單晶石墨的熱導率也有很大的異向性，在室溫下，在垂直于層面的方向上的測定值比平行于層面的測定值約小5倍。用天然石墨單晶測出的兩個方向的熱導率示于圖3-23。可以認為，在多晶石墨里，熱的大部分都是沿各微晶的層面流動。許多種反應堆用石墨，平行于顆粒方向上的熱導率在(0.3~0.6）×6.96W/(m·K)范圍內，在垂直于顆粒方向上則略低些，兩者之比大致為2:1。石墨的熱傳導也和金屬一樣，不僅由電子傳導，而且還由晶格的熱振動傳導(聲子傳導)。其特征是隨著溫度的下降，熱導率遂變成了微晶尺寸的函數，振動量子(聲子）在晶體邊界上的散射程度取決于聲子的平均自由程。熱導率與晶格振動的關系可用下式表示：

K=yC,Av

式中，y為幾何因數(在各向同性物質中為1/3)；C。為比熱容；A為聲子平均自由程；v為

聲子傳播速度。多晶石墨的熱導率與溫度的關系如圖3-24所示。在低溫下，聲子在晶粒內移動不會受到散射，但在晶粒邊界上，卻會受到散射，所以應認為入的大小接近晶粒的尺寸。此外，假如晶體缺陷的雜質等會參與晶體紊亂，那么熱導率就主要受C。的支配。高度石墨

化的石墨，其熱導率在接近室溫時為最大。石墨中晶粒越大，此最大值出現的溫度越低，而峰值越高。晶粒小的石墨，其熱導率的最大值出現在溫度較高的一側。在高溫范圍內，C.值大致一定，溫度越上升，晶格振動亦越激烈，聲子的散射也越多，這時由于A減少，所以熱導率也隨之降低。經過2600℃以上的熱處理的石墨，其電導率與熱導率之比是一定的：

K=0.00031/p，而且xp=0.00031

其中，x為熱導率(6.96W/(m·K))；p為電阻率，Ω·cm。此式對于許多石墨在室溫下的測定值，都具有土5%的精度。石墨塊的熱導率還因密度的不同而不同。

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