化學組成對熱導的影響

不同組成的晶體(ti) ，熱導率往往有很大的差異。這是因為(wei) 構成晶體(ti) 質點的大小、性質不同，它們(men) 的晶格振動狀態不同，傳(chuan) 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(ti) 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(ti) 或有大的結合能的固體(ti) 熱導率較大。如金剛石的λ=1.7×10^-2W/(m▪k）；而較重的矽、儲(chu) 的熱導率則分別為(wei) 1.0×10^-2w/（m▪k）和0.5×10^-2W/(m▪k）。

圖4.1-21石英與(yu) 石英玻璃熱導率與(yu) 溫度關(guan) 係

    圖4.1-22表示出某些氧化物和碳化物中陽離子的原子量與(yu) 熱導率的關(guan) 係。可以看到，凡是陽離子的原子量較小的，即與(yu) 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具有大的熱導率。

    晶體(ti) 中存在的各種缺陷和雜質，會(hui) 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(ti) 的形成同樣也降低熱導率，同時取代元素的質量、大小，與(yu) 原來基質元素相差愈大，以及取代後結合力方麵改變愈大，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高時，開始與(yu) 溫度無關(guan) 。這是因為(wei) 極低溫度下聲子傳(chuan) 導的平均波長遠大於(yu) 點缺陷的線度。

所以並不引起散射。隨著溫度升高平均波長減小，散射增加，在接近點缺陷線度後散射達到了大值，此後溫度再升高，散射已無多少變化，而變成與(yu) 溫度無關(guan) 了。

圖4.1-22氧化物和碳化物中陽離子的原子量與(yu) 熱導率的關(guan) 係

圖4.1-23表示了MgO-NiO固溶體(ti) 在不同溫度下與(yu) 組成的關(guan) 係。可以看到在雜質濃度很低時，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(cong) 圖中可以看到雜質效應在473K的情況下比1273K要強，倘是在低於(yu) 室溫下，雜質效應會(hui) 強烈得多。