Die Wärmeleitfähigkeit von Graphit beträgt etwa 800-2000 W/(m-K). Diese hohe Wärmeleitfähigkeit macht Graphit zu einem begehrten Material für verschiedene thermische Anwendungen. Die Wärme wird in Graphit durch Phononen geleitet, die für die Übertragung von Wärmeenergie verantwortlich sind. Die Steifigkeit des Graphitgitters, die ihm seine hohe Wärmeleitfähigkeit verleiht, trägt auch zu seiner hohen Härte bei.
Graphit kann bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, aber es ist wichtig zu beachten, dass es sauerstoffempfindlich ist und bei hohen Temperaturen nicht der Luft ausgesetzt werden sollte. Die Oxidation von Graphit beginnt bei etwa 500°C (932°F) und kann zu einem Masseverlust und Strukturversagen führen. In einer kontrollierten Umgebung mit niedrigem Druck kann Graphit jedoch bis zu einer Temperatur von 2450°C (4442°F) und einem Druck von bis zu 10-2 Torr verwendet werden.
Für thermische Anwendungen sind Heizelemente aus Graphit im Vergleich zu Elementen aus anderen Materialien dicker dimensioniert. Der Grund dafür ist, dass der elektrische Widerstand eines jeden Materials mit zunehmender Querschnittsfläche abnimmt, was einen höheren Stromfluss ermöglicht. Graphitheizelemente müssen mit geringerer Spannung und höherem Strom betrieben werden, um die richtige Nennleistung zu gewährleisten.
Graphitöfen können bei Temperaturen von bis zu 3000°C unter Schutzgas oder 2200°C im Vakuum betrieben werden. Diese Öfen verwenden Graphitheizelemente, die aus einem hochreinen Kohlenstoffverbundstoff hergestellt werden und eine ausgezeichnete Temperaturgleichmäßigkeit, Langlebigkeit, mechanische Festigkeit und Wiederholbarkeit bieten. Das Design der Heizelemente umfasst abgerundete Kanten und einen angemessenen Spaltabstand, um die Gasionisierung bei hohen Temperaturen zu minimieren, was ihre Lebensdauer und die maximal erreichbaren Temperaturen erhöht.
Die Wärmeleitfähigkeit ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung des Wärmestroms, der durch ein Material auf der Grundlage des Temperaturgradienten über das Bauteil fließen kann. Sie spielt eine entscheidende Rolle bei der Charakterisierung der Anwendbarkeit von technischen Materialien für den Einsatz in Industriesektoren mit extremen Temperaturanforderungen. Eine hohe Wärmeleitfähigkeit kann bei bestimmten Anwendungen unerwünscht sein, wenn sie zu einem hohen Energieverlust durch Wärmeübertragung führt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wärmeleitfähigkeit von Graphit im Bereich von 800-2000 W/(m-K) liegt. Diese hohe Wärmeleitfähigkeit macht Graphit zusammen mit anderen Eigenschaften wie einem hohen Elastizitätsmodul und chemischer Beständigkeit zu einem geeigneten Material für verschiedene thermische Anwendungen.
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