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熱伝導率トップの金属とその用途:調理器具から電子冷却まで実用ガイド

熱伝導率は、物質が熱を高温部から低温部へどれだけ速く伝えるかを表します。高伝導率金属は調理器具、熱交換器、電子冷却に不可欠であり、低伝導率合金は航空機エンジンなど高温システムで遮熱材として機能します。

以下は、室温における平均熱伝導率(W/m・K)で一般的な金属と合金をランキングしたものです。値はEngineering Toolboxによるものです。

  1. ステンレス鋼 ― 16
  2. 鉛 ― 35
  3. 炭素鋼 ― 51
  4. 錬鉄 ― 59
  5. 鉄 ― 73
  6. アルミニウム青銅 ― 76
  7. 銅・真鍮 ― 111
  8. アルミニウム ― 237
  9. 銅 ― 401
  10. 銀 ― 429

ステンレス鋼

ステンレス鋼は金属合金中で最低クラスの熱伝導率を持ち、加熱・冷却が遅いです。この特性は、緩やかな温度上昇が望まれる調理器具や、耐熱性が重要な発電所タービンで有利です。建築ではステンレス外装が直射日光下での建物温度上昇を抑制できます。

アルミニウム

アルミニウムは銅に迫る伝導率(237 W/m・K)を持ちながら、軽量、低コスト、加工容易です。微小ヒートシンクのアルミフィンがLEDやレーザーダイオードからの熱を効率的に放散するマイクロエレクトロニクスで広く採用。冷却は受動的、または強制空冷・ペルチェ素子で強化可能です。

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銅

熱伝導率401 W/m・Kで、銀に次ぐ最も効果的な導体の一つ。より入手しやすくコスト効率に優れ、太陽熱温水器、ガスヒーター、産業用熱交換器、冷蔵庫、エアコン、ヒートポンプに最適。耐食性と低付着生物性で過酷環境でも耐久性を発揮。

熱伝導に影響するその他の要因

熱伝導材料選定時は伝導率以外も考慮必須。金属の初期温度で伝導率は変化 ― 鉄は室温73 W/m・Kから1832°Fで35 W/m・Kに低下。他に温度勾配、材料厚さ、表面積も変数となり、これらが総合的に全体熱流速度を決定します。

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データ出典:Engineering Toolbox.

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