
【機】 heat insulating materials; heat insulator
熱絕緣體(Thermal Insulator)指能夠有效阻礙熱量傳遞的材料或介質,其核心特性為低熱導率(thermal conductivity)。根據《牛津英語詞典》的定義,熱絕緣體通過減少熱傳導、對流和輻射三種傳熱模式的效率,實現能量隔離。在物理學中,這類材料的微觀結構通常包含大量氣孔或不規則排列的分子,如泡沫塑料(expanded polystyrene)和玻璃纖維(fiberglass),可顯著延長熱流路徑。
常見熱絕緣體可分為三類:
從熱力學角度分析,理想熱絕緣體需滿足傅裡葉定律(Fourier's Law)中的最小熱流密度條件:
$$ q = -k abla T $$
其中導熱系數k值需趨近于零。國際标準ISO 7345:2018規定,當材料的k值小于0.065 W/(m·K)時可歸類為高效熱絕緣體。實際應用中需注意溫度阈值,多數聚合物材料在200℃以上會出現熱分解,而陶瓷基絕緣體可承受1000℃以上高溫環境。
熱絕緣體是指極不容易傳導熱的物質,主要通過阻滞熱傳遞(導熱、對流、輻射)來減少熱量交換。以下是詳細解釋:
核心作用
熱絕緣體通過增大傳熱阻力,限制熱量流動。其内部結構多為多孔或纖維狀(如石棉、軟木),能封閉空氣或其他氣體,利用氣體低導熱性減緩傳熱。
常見材料
熱絕緣體與電絕緣體(如橡膠、陶瓷)功能不同:
熱傳導公式可簡化為:
$$
Q = frac{k cdot A cdot Delta T}{d}
$$
其中,(k)為材料導熱系數,熱絕緣體的(k)值極低,從而減少熱量(Q)的傳遞。
如需更全面信息,可參考、3、5、8等來源。
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