玻璃相导热因子 SF（声子），金属相导热因子 SM（电子）
R
—辐射导热因子，包括气相(气孔内)辐射导热因子RG ， 固相辐射导热因子RS （光子）
G —气相热导导热因子（分子）
C —气相对流导热因子（分子）
非金属固体导热(声子）
气孔内气体导热和对流(分子）
热
冷
面
面
热辐射（光子）
绝热材料热传递原理图
性能按权重的综合贡献
（1）典型工程材料导热因子构成
导热、辐射和对流三种传热方式对有效导热系数的贡献可分解成若干
导热因子，绝热材料有效导热系数e 可由下列导热因子组成：
e f S (SC , SF , SM ), R(RG, RS ), G, C
式中 S —固相导热因子，包括非金属晶态相导热因子SC （声子），
因此、导热的机理必然与组成物质的微观粒子的运动与相互作用有关。
2.导热载体类别
(1).分子导热——分子碰撞 (2).电子导热——电子碰撞 (3).声子导热——声子碰撞
介电体中：热量传导是由晶格振动（格波）实现的—波动说 格波的能量传导又具有量子化特征—量子说 格波传递能量的速度为该物质中的等效声速，因此把 量子化的以等效声速传递的晶格振动称为“声子”
热物性在基础科学和工程技术中的作用
航天技术—宏观热障 IC和IT技术—微观热障
能源技术和动力工程—热装置的热设计 热过程的热分析 热功能材料的删选及优化
研究材料微观结构变化的一种新方法
Ⅰ.固体导热机制概述
1.热的微观理论
热的动力学理论——热是一种关联到分子、原子、电子等以及其组 成部分的移动、转动和振动的能量
固体材料导热性能的机制、影响因素及优化 奚同庚
中国科学院上海硅酸盐研究所
奚同庚 简历
1959 ：毕业于北京科技大学,同年起在中科院上海硅酸盐研究所工作 1963 ：助研，课题组长 1981 ：副研，室主任 1985 ：研究员、博导 1983～1991： 副所长
研究方向：材料热物性学，热功能材料，能源技术
(4).光子导热——光子碰撞（较高频率的电磁辐射能）
对于以上四种导热载体的导热系数都用一个通式表示：
1
3
i
CviVi Li
Cvi ——导热载体的体积热容
Vi ——导热载体在物质内传递速度 Li ——导热载体相互碰撞的平均自由程
3.导热系数理论曲线的实验验证—— 随T 变化规律
对方程（1）各项与温度的关系，求出 理论曲线
论文：已发表150余篇，其中国外发表70余篇（J. Appl. Phy., Trans.J.Br. Ceram. Soc.,Ferroelectrics, J. Mat., Sci. Let., Inter. J. Thermophysics, Thermochimica Acta, 等）
获奖：8项成果奖 国家科技进步奖3项，二等奖2项，三等奖1项 中科院进步奖5项，一等奖1项，二等奖4项
实测的 值曲线
对比验证
（1）无机非金属材料（陶瓷等） 陶瓷材料（晶体）导热系数的理论曲线
单晶氧化铝的导热系数 的实测曲线
校正到理论密度后的多晶氧化物的导热系数的实测曲线
校正到理论密度后的多晶氧化物的导热系数
石墨和的SiC导热系数曲线
（2）非晶态材料
非晶态材料可看成是近程有序、远程无序的结构
Ⅳ .热功能材料热性能的优化和设计
前言
热物理性质
输运性质：导热系数、导温系数、热膨胀、热辐射、粘度 热力学性质：比热、热焓
热物性学研究范畴
1.热物性测试方法和技术研究 2.热物性物理模型和机制研究 3.热物性变化规律及影响因素研究 4.宏观热物性与微观结构、显微组织、化学成分间关系研究 5.热物性数据判பைடு நூலகம்及数据库建立
微孔硅酸钙电镜照片 气孔尺寸20～80 um
聚氨酯泡沫电镜照片 气孔尺寸150～300 um
(2).导热因子随材料密度和温度变化规律
典型绝热材料在 65℃和538℃时 不同体积密度下 各种导热因子对
e 的贡献
1－绝热材料有效导热系数λ e 2－绝热材料气相导热因子的贡献 3－绝热材料中的辐射导热因子贡献 4－绝热材料对流导热因子贡献 5－绝热材料中的固相导热因子贡献
著作：12本（无机材料热物性学，高温涂层，热分析质谱法，固体热物理 性质导论—理论与测量等）
兼职：1985年起先后兼任中国科技大学、同济大学、华东理工大学、上海 科技大学、香港中文大学兼职教授
学会：上海市国家突出贡献专家协会副会长 中国计量学会理事、热物理专业委员会副主任 上海计量测试学会理事长 ATPC 国际热物性会议常务理事 中科院能源委员会委员 上海绝热工程和材料应用委员会主任
Ⅱ.影响材料导热系数的物理、化学因素
1.温度 2.体积密度 3.晶体结构 4.化学成分 5.气孔 6.晶粒、晶界、缺陷、微裂纹 7.与其他物性的关联性
目录
Ⅲ.导热性能作为研究材料微观结构的应用实例
1.相变的导热研究 2.电畴的导热研究 3.晶态物质导热的非晶态行为 4.晶界状态的导热研究 5.微裂纹的导热研究
辐射导热因子
R

16
3
n2
LR
T 3
因此，当温度从65℃ 538℃ 时
R 贡献
Ⅱ.影响材料导热系数的物理、化学因素
1.温度（室温以上）
(1).晶态无机非金属材料
(2).非晶态无机非金属材料
(3).多孔绝热材料和轻质砖
(4).金属材料
2. 体积密度 ，e
(1).陶瓷材料：500℃以下，气孔率P < 40％，可用下式计算
玻璃等非晶体材料导热系数的理论曲线 1—声子导热和光子导热的贡献 2—声子导热的贡献
石英玻璃的实测导热系数曲线
几种不同组分玻璃的实测导热系数曲线
（3）金属材料 金属导热系数的理论曲线
金属导热系数的实测曲线
4.工程材料的导热因子分析
有效导热系数 e 的概念——导热、对流、热辐射三种传播方式对导热
其它：1988年被国家人事部授予“中青年突出贡献专家”称号 1988年评为上海市劳动模范 1989年国防科工委授予献身国防科技事业荣誉奖章 1993～2003年上海市第八、第九届政协委员
目录
前言
Ⅰ.固体导热机制概述
1.热的微观理论 2.导热载体类别 3.导热系数理论曲线的实验验证 4.工程材料导热因子的理论分析