Πώς είναι τα θερμοπλαστικά ως φτωχός αγωγός θερμότητας;
1. Μοριακή δομή:
* μακρές αλυσίδες πολυμερούς: Τα θερμοπλαστικά είναι κατασκευασμένα από μακριές αλυσίδες επαναλαμβανόμενων μορίων (πολυμερή). Αυτές οι αλυσίδες είναι εμπλεγμένες και ασθενώς συνδεδεμένες μεταξύ τους.
* αδύναμες διαμοριακές δυνάμεις: Οι δεσμοί μεταξύ των αλυσίδων πολυμερούς (δυνάμεις van der Waals) είναι σχετικά αδύναμοι. Αυτό σημαίνει ότι δεν μεταφέρουν εύκολα τη θερμότητα.
2. Θερμική αλληλεπίδραση:
* δονήσεις: Όταν εφαρμόζεται θερμότητα, οι αλυσίδες πολυμερούς δονείται. Αντί να μεταφέρει αποτελεσματικά τη θερμότητα, η ενέργεια απορροφάται στις δονήσεις των αλυσίδων.
* Περιορισμένα δωρεάν ηλεκτρόνια: Σε αντίθεση με τα μέταλλα, τα οποία διαθέτουν ελεύθερα ηλεκτρόνια που διεξάγουν εύκολα θερμότητα, τα θερμοπλαστικά έχουν λίγα ελεύθερα ηλεκτρόνια. Αυτό περιορίζει την ικανότητά τους να μεταφέρουν γρήγορα τη θερμότητα.
3. Άλλοι παράγοντες:
* Πυκνότητα: Τα θερμοπλαστικά είναι συνήθως λιγότερο πυκνά από τα μέταλλα, οδηγώντας σε λιγότερο υλικό σε ένα δεδομένο όγκο, γεγονός που μειώνει περαιτέρω τη αγωγιμότητα θερμότητας.
* άμορφη δομή: Πολλά θερμοπλαστικά έχουν μια άμορφη δομή, που σημαίνει ότι τα μόρια τους είναι διατεταγμένα τυχαία. Αυτή η έλλειψη τάξης εμποδίζει την αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας.
Συνέπειες της κακής αγωγιμότητας θερμότητας:
* Θερμική μόνωση: Τα θερμοπλαστικά χρησιμοποιούνται συχνά ως μονωτήρες σε διάφορες εφαρμογές λόγω της ικανότητάς τους να επιβραδύνουν τη μεταφορά θερμότητας. Σκεφτείτε τη μόνωση σε κτίρια, φλιτζάνια αφρού και ακόμη και τη λαβή του τηγάνι σας.
* Αντίσταση θερμότητας: Ενώ είναι κακοί αγωγοί θερμότητας, πολλά θερμοπλαστικά μπορούν να αντέξουν σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες χωρίς να λιώσουν ή να υποβαθμιστούν. Αυτό τους καθιστά κατάλληλο για εφαρμογές όπου υπάρχει θερμότητα.
Εξαιρέσεις:
* γεμάτη θερμοπλαστικά: Η προσθήκη αγώγιμων πληρωτικών όπως τα μεταλλικά σωματίδια ή οι ίνες άνθρακα σε θερμοπλαστικά μπορεί να αυξήσει τη θερμική τους αγωγιμότητα.
* κρυσταλλική θερμοπλαστικά: Ορισμένα θερμοπλαστικά έχουν μια πιο κρυσταλλική δομή, η οποία μπορεί να βελτιώσει ελαφρώς τη θερμική τους αγωγιμότητα.
Συνοπτικά: Ο συνδυασμός μακρών, ασθενώς συνδεδεμένων πολυμερών αλυσίδων, περιορισμένων ελεύθερων ηλεκτρονίων και συχνά άμορφης δομής συμβάλλει στην κακή θερμική αγωγιμότητα των περισσότερων θερμοπλαστικών. Αυτή η ιδιότητα είναι επωφελής σε εφαρμογές μόνωσης, αλλά περιορίζει επίσης τη χρήση τους σε καταστάσεις που απαιτούν αποτελεσματική μεταφορά θερμότητας.
