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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 功能材料 » 基础研究 » 【求助】为什么天然物质中金刚石的热导率最高？声子，电子导热问题
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floljf

金虫 (正式写手)
★
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那么，请问石墨的热导率怎么样啊？
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11楼2010-01-29 08:51:49
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Ruddlesden

铜虫 (小有名气)
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小木虫:)(金币+1):3q 2010-02-19 11:45
我认为（1）金刚石中的碳碳键键能高；（2）碳原子质量又轻；（3）分子结构简单，光学声子模式少，声学声子承担主要的传热，缺少了声子的散射机构。可能是金刚石传热高的主要原因吧。
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静心
12楼2010-02-16 12:19:11
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stone1235617

木虫 (正式写手)
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强大，谢谢啦。
引用回帖:
Originally posted by rfvuhb at 2009-12-31 17:29:35:
固体中可以通过电子运动导热，也可以通过格波传播导热，前者叫电子导热，后者叫晶格导热。绝缘体和一般半导体中的热导主要贡献在于晶格导热。而晶格热传导有可以看作是“声子”扩散运动的结果。这样，可以近似的说 ...

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13楼2010-02-17 21:42:45
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yuboar

至尊木虫 (著名写手)
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引用回帖:
Originally posted by floljf at 2010-01-29 08:51:49:
那么，请问石墨的热导率怎么样啊？

好像应该是石墨最高吧？
金刚石只是在某一方向上热导率最高。
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14楼2010-02-23 11:50:37
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斑点猫

木虫 (正式写手)
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小木虫:)(金币+1):3q 2010-03-21 15:30
1.原子质量小。考虑晶格热传导，温度是晶格平均动能的标志，传热将引起温度变化或结构变化（这里不考虑结构的不连续变化，即无相变），所以传热的动力学本质是传递平均动能。既然，碳原子质量小，其格点的运动速率就答，质点间相互作用引起的位移就剧烈，即波速相对较大。
2.刚性结构（键能大，结构稳定）。系统刚性越高，质点间相互作用的弛豫现象越不明显，相互作用的能量传递效率相对较高。
3.声子能量单一。避免多声子过程降低能量传递效率。

[ Last edited by 斑点猫 on 2010-2-27 at 19:12 ]
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15楼2010-02-27 19:09:41
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soul000

铜虫 (小有名气)
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金属和导热非金属如SiC混合，导热率会随SiC的增加而成抛物线变化。这又怎么理解呢？
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16楼2010-03-01 16:35:18
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chenc1858

木虫 (正式写手)

陋巷散人
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小木虫:)(金币+1):3q 2010-03-21 15:30
固体中可以通过电子运动导热，也可以通过格波传播导热，前者叫电子导热，后者叫晶格导热。绝缘体和一般半导体中的热导主要贡献在于晶格导热。而晶格热传导有可以看作是“声子”扩散运动的结果。这样，可以近似的说：
绝缘体的热导率正比于材料的单位体积热容，声子声速，和声子平均自由程。
对比一下，就能发现，金刚石的声子平均自由程远高于其他非金属材料。

对于金属而言，处晶格热导外，又有电子热导部分加入。正如楼主所说的。电子热导和电导就相关了，它们的比值近似为一个常数。
既然又加入的电子热导部分，那金属的热导率怎么还没有金刚石的高呢？当然，一个直观的想法，就是金属的晶格热导远小于金刚石。我也认为是这样的。
首先看热容，常温下，电子热容比晶格热容小很多。换句话说，比较这项时，对比金刚石和金属的晶格热容也是可以的。
再看声子声速：声速近似的正比于材料的 体弹性模量，和剪切模量，而反比于材料的密度。德拜温度近似的正比于声速。比较一下金刚石和金属铜的德拜温，前者是2230，后者是343，可见在这项数据上金刚石绝对占优！！！
至于第三项，这个理论上讨论起来比较复杂。近似的说，在一般温度下（即小于德拜温，又不是低温），固体的声子平均自由程近似的是一个只与温度有关的量。
从以上分析看来，不知道是否解释了楼主的问题。我也是初学者，如果有错误，还请高手指正。先谢了！！
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17楼2010-03-17 18:43:09
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showmuchon

铁杆木虫 (著名写手)

Niubility
★
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那还有界面对声子的选择性散射怎么没人讨论呢？
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18楼2010-03-18 13:13:04
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liuheguang

新虫 (小有名气)
又学到东西了
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思想上大手大脚，生活上适可而止
19楼2010-03-19 10:01:53
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will1008

新虫 (小有名气)
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告诉大家一个秘密，其实这个是考博题目
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20楼2010-03-26 17:30:51
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