Métaux les plus conducteurs thermiquement et leurs applications — Guide pratique

La conductivité thermique décrit la rapidité avec laquelle un matériau transfère la chaleur des zones chaudes vers les zones froides. Les métaux à haute conductivité sont indispensables dans la cuisine, les échangeurs de chaleur et le refroidissement électronique, tandis que les alliages à conductivité plus faible servent de boucliers thermiques dans les systèmes haute température comme les moteurs d'avion.

Ci-dessous est une liste classée des métaux et alliages courants par conductivité thermique moyenne à température ambiante (Watts / mètre-K). Les valeurs proviennent de l'Engineering Toolbox.

1. Acier inoxydable – 16
2. Plomb – 35
3. Acier au carbone – 51
4. Fer forgé – 59
5. Fer – 73
6. Bronze d'aluminium – 76
7. Laiton cuivreux – 111
8. Aluminium – 237
9. Cuivre – 401
10. Argent – 429

Acier inoxydable

L'acier inoxydable se classe parmi les plus bas en conductivité thermique pour les alliages métalliques, le rendant plus lent à chauffer et refroidir. Cette propriété est avantageuse dans la cuisine où une montée en température graduelle est désirée, et dans les turbines de centrale où la résistance à la chaleur est critique. En architecture, le bardage en acier inoxydable peut aider les bâtiments à retenir des températures plus fraîches sous soleil direct.

Aluminium

L'aluminium offre un niveau de conductivité proche du cuivre (237 W/m-K) tout en étant plus léger, moins cher et plus facile à fabriquer. Il est largement utilisé en microélectronique, où de minuscules dissipateurs thermiques avec ailettes en aluminium dissipent efficacement la chaleur des LEDs et diodes laser. Le refroidissement peut se faire passivement ou être amélioré avec flux d'air forcé ou systèmes thermoélectriques.

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Cuivre

Avec une conductivité thermique de 401 W/m-K, le cuivre est l'un des conducteurs les plus efficaces après l'argent. Il est plus facilement disponible et rentable, le rendant idéal pour chauffe-eau solaires, chauffages au gaz, échangeurs de chaleur industriels, réfrigérateurs, climatiseurs et pompes à chaleur. La résistance à la corrosion et le faible encrassement biologique du cuivre le rendent durable dans les environnements difficiles.

Autres facteurs affectant la conduction thermique

Lors de la sélection d'un métal pour le transfert de chaleur, considérez des facteurs au-delà de la conductivité. La température initiale du métal peut altérer sa conductivité — la valeur du fer chute de 73 W/m-K à température ambiante à 35 W/m-K à 1832 °F. Variables additionnelles incluent le gradient de température, l'épaisseur du matériau et la surface. Ces paramètres influencent collectivement le taux de flux de chaleur global.

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Données provenant de l'Engineering Toolbox.