影响板材的热导率有哪些因素？

板材热导率受多种因素左右，可划分为内部材料特性与外部环境条件两大方面

内部材料特性

• 化学构成：不同化学元素及化合物组合形成的板材，热导率表现大相径庭；金属板材，像铜与铝，热导率优异，这是因为金属内部富含大量自由电子，电子在热激发下能高效穿梭传递热量。反观陶瓷板材，以氧化铝陶瓷、氮化硼陶瓷为例，其热导率取决于化学键特性，共价键越强，越有利于热量传导，热导率相对更高
• 微观构造：板材的晶体结构、晶粒大小、孔隙占比等微观特征，对热导率影响深远。晶体结构规整、晶粒尺寸较大的板材，热传导路径更顺畅，热量传递阻碍小，热导率自然较高，如粗晶石墨的热导率就超过细晶石墨。而板材内部孔隙会干扰热传递，孔隙越多，热导率越低，毕竟气体（如空气）热导率远低于固体材料
• 密度差异：通常而言，密度大的板材热导率更高，这是由于高密度意味着单位体积内原子或分子数量多，原子间距小，热振动传递更高效。比如高密度碳纤维增强复合材料，相比低密度同类材料，热导率更胜一筹
• 纤维走向：在纤维增强复合材料板材里，纤维走向对热导率起到关键作用。纤维热导率往往不同于基体材料，且沿纤维方向热传导更易。所以当热流方向与纤维平行时，热导率高；垂直时则相对较低

外部环境条件

• 温度变化：温度对板材热导率的作用较为复杂。对于金属板材，温度上升，热导率会稍有下降，这是因为高温加剧了金属晶格振动，增加电子散射，阻碍热量传输。但多数非金属板材，在一定温度区间内，温度升高促使分子热运动更活跃，利于热量传递，热导率上升；温度过高时，材料内部结构改变，热阻增多，热导率又会降低
• 湿度影响：像木材、纸质这类吸水性强的板材，湿度变化会改变热导率。适度增加湿度，板材吸水，因为水的热导率高于材料本身，热导率会有所提升。但湿度超过一定程度，水分在板材内形成连续水膜或水滴，破坏了原有结构，引入更多热阻，热导率便会降低
• 压力作用：特定条件下，压力会影响板材热导，一些多孔材料或复合材料，受压后内部孔隙变小、结构更致密，热导率随之增加；对于特殊结构材料，如某些气凝胶，过高压力破坏其独特纳米结构，热导率反而降低