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접촉 압력이 왜 그렇게 중요한가? 열 전달 과정의 핵심 요소를 살펴보세요!
물리학에서 열 접촉 전도도는 열 접촉에 있는 고체나 액체 사이의 열 전달을 연구하는 학문입니다. A와 B와 같은 두 고체 물체가 접촉하면 열은 더 뜨거운 물체에서 더 차가운 물체로 흐릅니다. 하지만 이 과정은 생각보다 간단하지 않습니다. 접촉 표면 사이에 열 접촉 임피던스가 있기 때문입니다.
열 접촉 저항은 이 온도 강하와 인터페이스를 통과하는 평균 열 흐름의 비율로 정의됩니다.
이 현상은 두 물체 사이의 열전도도가 균일하지 않다는 것을 의미하며, 두 고체가 완벽하게 접촉하더라도 접촉 표면 사이에 열 저항이 존재합니다. 많은 연구에 따르면 열 접촉 전도도는 고체 산업 및 건물 기술에서만 중요한 요소가 아니라 핵 반응기 냉각, 전자 패키징, 열교환기 등 여러 응용 분야에서도 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다.
열 접촉 전도도에 영향을 미치는 요인
열 접촉 전도도는 복잡한 현상이며 여러 요소가 그 효과에 영향을 미칠 수 있습니다. 연구에 따르면, 가장 중요한 요소는 다음과 같습니다.
접촉 압력
접촉 압력은 두 접촉 물체 사이의 열 전달에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 접촉 압력이 증가하면 접촉 표면의 실제 접촉 면적이 증가하여 접촉 열전도도가 증가, 즉 열 접촉 임피던스가 감소합니다. 이것이 대부분의 연구에서 접촉 열전도도와 접촉 압력을 상호 연관된 주제로 측정하고 모델링하는 이유입니다.
갭 소재
완전히 매끄러운 표면은 존재하지 않습니다. 두 표면이 접촉하면, 이러한 점들 사이에 비교적 큰 틈이 있는 작은 범위의 접촉점이 형성됩니다. 이런 틈새를 채우는 기체나 액체는 열 흐름의 양에 영향을 미칩니다. 틈새 재료의 열전도도와 압력은 접촉 열전도도에 영향을 미칩니다.
표면 거칠기 및 물결 모양
표면이 특정한 가공 과정을 거친 후, 그 속성은 거칠기, 물결 모양, 프랙탈 차원으로 표현될 수 있습니다. 특히, 표면 거칠기가 열전도도에 미치는 영향은 전기 접촉 임피던스의 개념과 비교할 수 있습니다.
두 물체가 접촉하면 표면이 가소성 또는 탄성 변형을 겪을 수 있으며, 이로 인해 실제 접촉 면적이 늘어나 접촉 임피던스가 감소합니다.
표면 청결
표면 청결도 접촉 열전도도에 영향을 미칠 수 있습니다. 먼지, 산 또는 기타 불순물은 접촉 효율성을 떨어뜨리고 열 흐름 전달에 영향을 미칩니다.
열 접촉 전도도 측정
열 접촉 전도도 계산은 접촉 면적 A를 측정하는 것이 종종 까다로워서 종종 어렵습니다. 따라서 이러한 속성은 일반적으로 실험을 통해 얻어지며, 관련 보고서와 데이터는 많은 엔지니어링 문헌에서 찾아볼 수 있습니다.
그러나 중앙화된 열 접촉 열전도도 데이터베이스가 부족하여 많은 회사가 오래되었거나 관련성이 없는 데이터를 사용하고 있을 수 있습니다. 2006년에 시작된 CoCoE 프로젝트는 접촉 열전도도 데이터의 중앙 데이터베이스를 구축하고 이에 맞는 컴퓨터 프로그램을 개발하여 이 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다.
열 경계 전도도
접촉 표면이 이상적인 경우에도 재료 간의 전자적, 진동적 특성이 다르기 때문에 여전히 특정 열 경계 전도도가 존재합니다. 이러한 열전도도는 나노소재 시스템에서 특히 중요합니다.일반적으로 열 접촉 전도도는 과학 실험에 중요한 응용 분야일 뿐만 아니라, 우리의 일상생활과 산업 공정에도 큰 영향을 미칩니다. 열 접점의 품질이 우리가 매일 사용하는 장치의 성능과 수명에 어떤 영향을 미치는지 생각해 본 적이 있나요?
