石墨是很重要的实用材料,石墨片的热扩散率在很大程度上依赖于结构。
石墨材料是一种具有优越的耐热性和高热传导性的高温材料,有很广的用途。由于其具有较低的核反应性,因此是原子能领域的重要材料。特别是在现阶段的开发过程中。把它作为核反应堆的堆壁材料是引人注目的。而在这种应用中,以热扩散率为代表的热物性值是设计数据不可缺少的。
一方面,石墨材料的结构不是单纯的“石墨型结构”,原子、分子多含点阵缺陷,而且结晶粒子以各式各样的形式构成了集合组织。因此,用一句话来说,石墨材料根据其原料和制作方法的不同,构成的结晶粒子的大小和点阵缺陷的数量等也有很大的不同,其结果是,热扩散率有很大的差异,数值相差两个数量级以上。
石墨片的热扩散率在很大程度上依赖于结构。如果不明确结构与扩散率之间的关系,实际上很难测定该物质的热扩散率。如果能解释清楚结构和热扩散率的关系,那么将是非常有益的。根据材料的设计能够控制热扩散率,使通过结构的评价而产生的热扩散率预测成为可能。
石墨片的热扩散率,主要受限于以下两种热阻力:
(1)运送热的声子(粒子的运动用量子力学中点阵振动的方法来描绘)引起的散射;
(2)声子的结晶粒子的界面引起的散射。
其中(1)由于声子的密度在高温时增加,因此导致伴随温度上升热扩散率下降的结果。而(2)中没有温度的依存性。由此可知、(1)在低温中占据支配地位。