多晶石墨的熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系

多晶石墨的熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系熱導(dǎo)率

單晶石墨的熱導(dǎo)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(cè)定值比平行于層面的測(cè)定值約小5倍。用天然石墨單晶測(cè)出的兩個(gè)方向的熱導(dǎo)率示于圖3-23?？梢哉J(rèn)為，在多晶石墨里，熱的大部分都是沿各微晶的層面流動(dòng)。許多種反應(yīng)堆用石墨，平行于顆粒方向上的熱導(dǎo)率在(0.3~0.6）×6.96W/(m·K)范圍內(nèi)，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(dǎo)也和金屬一樣，不僅由電子傳導(dǎo)，而且還由晶格的熱振動(dòng)傳導(dǎo)(聲子傳導(dǎo))。其特征是隨著溫度的下降，熱導(dǎo)率遂變成了微晶尺寸的函數(shù)，振動(dòng)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(dǎo)率與晶格振動(dòng)的關(guān)系可用下式表示：

K=yC,Av

式中，y為幾何因數(shù)(在各向同性物質(zhì)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(dǎo)率與溫度的關(guān)系如圖3-24所示。在低溫下，聲子在晶粒內(nèi)移動(dòng)不會(huì)受到散射，但在晶粒邊界上，卻會(huì)受到散射，所以應(yīng)認(rèn)為入的大小接近晶粒的尺寸。此外，假如晶體缺陷的雜質(zhì)等會(huì)參與晶體紊亂，那么熱導(dǎo)率就主要受C。的支配。高度石墨

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

K=0.00031/p，而且xp=0.00031

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