熱伝導率が高い・低い素材ランキング

熱伝導率が高い、金属、セラミクスなどの素材についてランキングにしました。

熱伝導率が低い素材についてもまとめました。

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熱伝導率が高い素材ランキング

熱伝導率が高い素材の1位はカーボンナノチューブです。しかしこれは研究レベルのもので、実用的な素材とは言えません。

カーボンナノチューブ

カーボンナノチューブを除けば1位は、ダイヤモンドです。

ダイヤモンド

これも価格的に実用的とは言えませんが、CPUとヒートシンクの間に塗るグリスなどで実用化されています。

順位区分物質
熱伝導率[W/(m・K)]
1位元素カーボンナノチューブ300~10000
2位元素ダイヤモンド900~2320
3位純金属銀 Ag427
4位純金属銅 Cu398
5位セラミクス窒化アルミニウム(AlN)319
6位純金属金 Au315
7位セラミクスベリリア(BeO)272
8位セラミクス炭化ケイ素(SiC)270
9位純金属アルミニウム Al237
10位純金属タングステン W178
11位純金属マグネシウム Mg156
12位純金属シリコン Si148
13位純金属モリブデン Mo138
14位純金属ナトリウム Na132
15位純金属亜鉛 Zn121
16位純金属カリウム K102
17位純金属コバルト Co99.2
18位純金属カドミウム Cd96.8
19位純金属ニッケル Ni90.5
20位純金属クロム Cr90.3
21位純金属ロジウム Rh88
22位純金属鉄 Fe80.3
23位純金属リチウム Li76.8
24位純金属白金 Pt71.4
25位純金属パラジウム Pd70.6
26位純金属スズ Sn66.6
27位純金属ゲルマニウム Ge59.9
28位半導体ガリウム砒素(GaAs)54
29位セラミクスアルミナ(Al2O3)36
30位純金属鉛 Pb35.2

上記のランキングは、主な物質についてリストにしており、あまり一般的でない元素や、合金などは除外してありますので、ご注意ください。

また、熱伝導率は、測定温度によっても大きく異なりますので、目安としてお使いください。

熱伝導率が高い理由

ダイヤモンドやセラミクスの熱伝導率が高い理由

熱は原子の振動であり、高温になるほど振動が大きくなります。

ダイヤモンドやセラミクスの熱伝導率が高い理由は、非常に硬い(結晶格子が強固)ため、振動を伝えやすく、熱エネルギーが格子振動によって高速に伝達されるためです。

銀や胴の熱伝導率が高い理由

金属には自由電子が有り、この自由電子の移動によって熱や電気が運ばれます。

銀や胴は、電子の伝導性が良い(価数の関係で自由電子が移動しやすい)ので、電気伝導率や熱伝導率が高くなります。

 

熱伝導率が低い素材

熱伝導率が低い素材は、複合的な素材が多くてランキングにするのは難しいので、代表的なものを挙げます。

区分物質熱伝導率[W/(m・K)]
真空0
気体空気(常温)0.0026
複合材断熱材0.017~0.052
自然素材木炭(塊状)0.07
自然素材木材0.08~0.14
液体0.6
自然素材大理石2.8
セラミクス安定化ジルコニア(ZrO2)3.1
純金属マンガン Mn7.82
金属合金ステンレス鋼16
純金属チタン Ti21.9

 

まず気体の熱伝導率は、0.011~0.29程度と低くなりますが、気体や液体では、対流による熱伝達も考慮する必要があります。

断熱材が空気より熱伝導率が大きい、つまり熱を伝えやすいのに、わざわざ壁に入れる理由は、空気の移動(対流)による伝熱を減らすためです。

 

木材のような自然素材では、密度や含水率によっても熱伝導率は大きく変化します。

木炭は、ほぼ炭素でできていますが、炭素の結晶であるダイヤモンドと熱伝導率が両極端なのは面白いですね。

この記事を書いた人
DD

機械設計の仕事をしているエンジニアのDDと申します。
技術士(機械)の資格をもっています。
このブログでは、機械技術から日常の中の科学まで、私が興味を持ったことをできるだけ解りやすく紹介しています!

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