炭化ケイ素(SiC)は確かに高い熱伝導率を有しており、これはその際立った特性の一つである。SiCの熱伝導率は、その形状や製造工程によって異なり、再結晶や液相焼結体では30～40W/(m∙K)、単結晶SiCでは490W/(m∙K)と高い。CVD（化学気相成長）SiCの場合、熱伝導率は通常少なくとも150W/mKであり、これは一般的な鋼や鋳鉄よりも高い。この高い熱伝導率は、低い熱膨張率と優れた耐熱衝撃性と相まって、SiCを高温用途や効率的な熱放散を必要とする環境に優れた材料にしています。
キーポイントの説明
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炭化ケイ素の熱伝導率範囲:
- 炭化ケイ素の熱伝導率は、その形状や製造工程によって幅広い値を示す。
- 再結晶および液相焼結SiC材料の熱伝導率は30～40W/(m∙K)の範囲である。
- 単結晶SiCは、490W/(m∙K)という高い熱伝導率を達成することができる。
- CVD SiCの熱伝導率は一般的に少なくとも150W/mKであり、これは鋼や鋳鉄のような多くの一般的な金属よりも高い。
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他の材料との比較:
- SiCの熱伝導率は、他の多くのセラミックや一部の金属よりも著しく高い。
- 例えば、一般的な鋼や鋳鉄の熱伝導率はCVD SiCの熱伝導率よりも低いため、SiCは効率的な熱放散を必要とする用途に優れた選択肢となります。
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熱伝導率に対する温度の影響:
- SiCは高い熱伝導率を持つが、この特性は温度の上昇とともに低下することに注意することが重要である。
- 特定の高温用途にSiCを選択する際には、この温度依存性を注意深く考慮する必要があります。
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高熱伝導率の恩恵を受ける用途:
- SiCの高い熱伝導率は、航空宇宙、自動車、パワーエレクトロニクスなどの高温環境での用途に理想的です。
- 熱を効率的に放散するその能力は、これらの要求の厳しい用途における部品の性能と寿命の維持に役立ちます。
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熱性能を高めるその他の特性:
- SiCはまた、低熱膨張（4.0x10-6/℃）であり、優れた耐熱衝撃性にも寄与している。
- この高熱伝導性と低熱膨張の組み合わせにより、SiCは熱安定性が重要な用途に特に適しています。
まとめると、炭化ケイ素の高い熱伝導率は、低熱膨張や高い耐熱衝撃性などの他の優れた特性とともに、高温で熱的要求の高い幅広い用途に非常に望ましい材料となっています。
総括表
| プロパティ | 値/説明 |
|---|---|
| 熱伝導率範囲 | 30-490 W/(m∙K) 形状と製造プロセスによる |
| CVD SiC熱伝導率 | ≥150 W/mK (鉄や鋳鉄より高い) |
| 単結晶SiC | 最大490W/(m∙K) |
| 低熱膨張 | 4.0x10-6/°C |
| 用途 | 航空宇宙、自動車、パワーエレクトロニクス、高温環境 |
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