Los 10 materiales con mayor conductividad térmica para la disipación del calor

La conductividad térmica se refiere a la capacidad de un material para transferir calor. Los materiales con alta conductividad térmica pueden transferir calor eficazmente y absorberlo rápidamente del entorno. Por otro lado, los malos conductores térmicos dificultan el flujo de calor y lo absorben a un ritmo más lento. Según el Sistema Internacional de Unidades (SI), la conductividad térmica se mide en vatios por metro por kelvin (W/m·K). La siguiente lista describe los 10 materiales con los valores más altos de conductividad térmica, según mediciones promedio.

Materiales conductores de calor naturales

1. Diamante – 2000-2200 W/m·K

El diamante es el mejor conductor térmico natural, con una conductividad térmica cinco veces superior a la del cobre, uno de los metales más utilizados en la industria. Su estructura atómica, compuesta por una red simple de carbono, lo convierte en un material ideal para una transferencia de calor eficiente. Su uso en dispositivos electrónicos portátiles modernos ayuda a disipar el calor y a proteger componentes sensibles. Además, su alta conductividad térmica es útil para determinar la autenticidad de las piedras preciosas.

2.Plata – 429 W/m·K

La plata es un conductor térmico relativamente asequible y abundante, ampliamente utilizado en dispositivos eléctricos. Gracias a su maleabilidad, es uno de los metales más versátiles, y aproximadamente el 35 % de la plata producida en EE. UU. se utiliza en herramientas eléctricas y productos electrónicos. Además, la pasta de plata tiene una gran demanda para su uso en células fotovoltaicas, un componente clave de los paneles solares.

3.Cobre – 398 W/m·K

El cobre es uno de los metales más utilizados en aplicaciones eléctricas y de conducción térmica. Gracias a su alto punto de fusión y su índice de corrosión medio, minimiza la pérdida de energía durante la transferencia de calor. Se utiliza en diversos dispositivos, como ollas metálicas, tuberías de agua y radiadores de automóviles.

4.Oro – 315 W/m·K

El oro es un metal raro y costoso que se utiliza para aplicaciones conductoras específicas. A diferencia de la plata y el cobre, el oro es resistente al deslustre y soporta condiciones corrosivas. Se utiliza a menudo en electrónica, donde la resistencia a la corrosión es fundamental.

5. Nitruro de aluminio – 310 W/m·K

El nitruro de aluminio se utiliza a menudo como sustituto del óxido de berilio debido a sus propiedades térmicas y físicas similares, pero sin los riesgos para la salud asociados con este. Es uno de los pocos materiales que combina una alta conductividad térmica con aislamiento eléctrico, y desempeña un papel crucial en los dispositivos electrónicos como aislante con una excepcional resistencia al choque térmico.

6. Carburo de silicio – 270 W/m·K

El carburo de silicio, un semiconductor compuesto de átomos de silicio y carbono, forma un material muy duradero al fusionarse. Se utiliza ampliamente en sistemas de frenos de automóviles, turbinas y mezclas de acero por su dureza y resistencia al desgaste.

7.Aluminio – 247 W/m·K

El aluminio se utiliza a menudo como un sustituto económico del cobre en aplicaciones termoconductoras. Si bien no es tan conductor como el cobre, es abundante, fácil de manipular y tiene un punto de fusión más bajo. Es un componente esencial de la iluminación LED y se utiliza cada vez más en mezclas de aleaciones de cobre y aluminio.

8. Tungsteno – 173 W/m·K

El tungsteno, con su alto punto de fusión y baja presión de vapor, es ideal para dispositivos expuestos a corrientes eléctricas de alta potencia. Su inercia química permite su uso como electrodo en microscopios electrónicos sin alterar la corriente. El tungsteno también se utiliza en bombillas y tubos de rayos catódicos.

9.Grafito – 168 W/m·K

El grafito, una forma de carbono rica en recursos, económica y ligera, se utiliza a menudo como aditivo en mezclas de polímeros para mejorar su conductividad térmica. Las baterías son uno de los dispositivos más comunes que utilizan la alta conductividad térmica del grafito.

10. Zinc – 116 W/m·K

El zinc es uno de los pocos metales que se combinan fácilmente con otros metales para formar aleaciones. Aproximadamente el 20 % del zinc en Estados Unidos se utiliza para fabricar aleaciones de zinc. La galvanización, el proceso de recubrir el acero o el hierro con una capa de zinc, ayuda a proteger el metal de la intemperie y la oxidación.

Materiales de revestimiento de superficies de ingeniería

1.Recubrimiento de carbono tipo diamante DLC

Fabricados mediante tecnología de deposición al vacío y procesos de PVD (deposición física de vapor), los recubrimientos DLC ofrecen excelentes propiedades de conductividad térmica y aislamiento. Estos recubrimientos se utilizan en una amplia gama de aplicaciones que requieren aislamiento térmico y eléctrico.

2. Recubrimiento de óxido de aluminio (Al2O3)

Los recubrimientos de óxido de aluminio, producidos mediante CVD (deposición química de vapor), se utilizan comúnmente en aplicaciones que requieren aislamiento y buena conductividad térmica. Si bien estos recubrimientos ofrecen un control superior del espesor de la película y la adhesión en comparación con la pulverización térmica, su elevado coste limita su adopción generalizada. Conductividad térmica: 23-32 W/m·K.

3. Recubrimiento de nitruro de boro hexagonal (HBN)

Los recubrimientos HBN, con una conductividad térmica de 33 W/m·K, son los mejores recubrimientos cerámicos para aplicaciones de alta temperatura superiores a 500 °C. El HBN también es un excelente aislante cerámico con una tensión de ruptura de 3 kV/mm. Es químicamente inerte y puede resistir la oxidación en oxígeno a temperaturas de hasta 900 °C y en un entorno sin oxígeno hasta 2000 °C.

4. Recubrimiento de óxido de berilio (BeO)

El óxido de berilio tiene una conductividad térmica similar a la del cobre y se utiliza en aplicaciones de disipación de calor de alto rendimiento. Sin embargo, su forma en polvo es tóxica y el BeO comienza a volatilizarse a temperaturas superiores a 1000 °C. Por ello, se está eliminando gradualmente en favor de alternativas más seguras.