導熱系數表征物體導熱能力的強弱，是物質的基本物理性質之一。其通用單位是W·m^-1·K^-1。

一個基本的澄清是，所有的物體都具有導熱系數這一性質，不同的物體，只是導熱系數有大有小。顯然，對于導熱能力強的物體，其導熱系數高，而導熱能力差的物體（通常用來實現絕熱、保溫等功能），絕不是不存在導熱系數，而是導熱系數較低。即使對一個理想的絕熱物體，也只不過是其導熱系數為0 W·m^-1·K^-1。

 

物體的導熱系數與物質種類、材料成分、及熱力狀態有關(溫度，壓力(氣體))，與物質幾何形狀無關。一般說來，金屬的導熱系數最大，非金屬次之，液體的較小，而氣體的最小。

物質種類	純金屬	金屬合金	液態金屬	非金屬固體	非金屬液體	絕熱材料	氣體
導熱系數/ W·m-1·K-1	100～1400	50～500	30～300	0.05～50	0.5～5	0.05～1	0.005～0.5

在電子產品熱設計中，空氣、非金屬固體和金屬合金是最常用的材料。從微觀上看，不同形態的物質其導熱機理是不同的，因此，其導熱系數的變化也各有其特點。

氣體內部的導熱由分子不規則熱運動導致的分子間相互碰撞引起的。由分子運動論可知，當其他條件不變時，升高溫度將使得分子不規則熱運動加劇。顯然，這時分子間的碰撞也更加頻繁，因而導熱系數隨之提高。

 

   固體內部的熱量通過自由電子的遷移和晶格的振動波傳遞。晶格振動的傳遞在文獻中常稱為彈性聲波，當視為類粒子現象（particle-like phenomenon）時，晶格振動子又被稱為聲子（phonons），聲子是彈性聲波能量量子化的的表示。可見，固體中的促成導熱的能量載流子（energy carriers）包括自由電子和聲子，其導熱過程是自由電子和聲子共同作用的結果。在純金屬介質中，自由電子的遷移對導熱的貢獻占主要地位，而在半導體和絕緣體中，聲子的貢獻占主要地位。

在純金屬中，導熱主要源于自由電子的定向遷移。當溫度上升時，晶格振動波加強，自由電子的無規則熱運動增多，這都會干擾自由電子的定向移動。因此，純金屬的導熱系數通常隨溫度的上升而降低。在半導體和絕緣體中，由于導熱主要取決于晶格振動波的傳遞，升溫會強化這一傳遞過程，故而其導熱系數通常隨溫度的上升而提高。不過，在電子產品散熱領域的常見溫度范圍內（230 K ~ 400 K），大多數固體的導熱系數隨溫度變化幅度并不大。另外一個值得注意的點是，在晶格振動傳遞對導熱做主要貢獻的物體中，晶格排列的規則性對導熱系數由關鍵影響，晶體材料（晶格有序排列，如石英）的導熱系數要比非晶體材料（如玻璃）高。一些晶體非金屬材料（如金剛石1300-2400 W·m^-1·K^-1，氧化鈹200-250 W·m^-1·K^-1）的導熱系數已經（遠遠）超越了某些純金屬。

雖然同樣屬于流體，液體的分子運動狀態比氣體復雜很多。目前，并沒有一個完善的可以解釋液體導熱率的物理理論。通常，非金屬的導熱率隨溫度的升高而降低，但甘油，尤其是熱設計中非常常用的水并不遵循這一規律。從下圖可以看出，水的導熱率隨溫度升高是先升高后降低。在電子產品散熱領域的常見溫度范圍內（230 K ~ 400 K），液態水的導熱系數可視為隨溫度的上升而上升。

本文在論述中討論的物體的導熱系數都是各個方向尺寸均遠大于物體內部能量載流子的平均自由程的基礎上的。當某方向尺寸達到微米甚至納米尺度時，還需要考慮邊界效應對導熱產生的影響。

 

參考文獻：

      楊世銘，陶文銓：傳熱學，第四版；

      Theodore L Bergman，etc. Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 7th edition

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