氧化铝陶瓷的导热系数高吗？

在我们的常识中，保温材料和导热材料似乎应该是两种截然不同的东西。比如棉花是保温的，可以做棉衣；铁是导热的，可以做炒锅。反过来就不行。但是，在现实中，我们却往往可以看到另外一种现象，就是同样一种材料，可以用在保温和导热两种似乎完全相反的场景。比如氧化铝陶瓷就是这样，既可做成隔热砖，用在高温窑炉中；也可以做成散热器，用在电子产品比如LED灯上。

按理说，作为隔热材料，要求的是热导率低；而作为散热材料，要求的热导率高。难道同一种材料，热导率可以随时变化不成？

要回答这个问题，得从两个方面看。

第一个方面，的确就象上面提出的疑问一样，材料热导率是会变化的。最典型的就是不同温度下热导率不一样。就以氧化铝为例吧，随着温度的升高，热导率会不断下降。1200℃下的热导率大概只有400℃下的热导率的一半左右。不过，氧化铝的热导率不算小，常温下有20-30W/m•K，就是跌去一大半，还有差不多10W/m•K，比很多材料的热导率都要高。因此，这一点变化似乎不够大，不足以解释氧化铝为什么既可隔热又可导热，需要更有说服力的理由。

因此，就得看第二个方面，也是主要的方面：氧化铝既可隔热又可导热，是因为结构的变化。也就是说，氧化铝陶瓷分别作为隔热材料和导热材料使作时，其内部结构是不一样的。

当氧化铝陶瓷做为隔热材料时，其结构上的最大特点就是多孔、低密度。比如做成氧化铝空心球砖。我们都知道，空气的热导率很低，所以氧化铝空心球砖的热导率也很低。可能有人会问，既然空气热导率很低，那干脆就用空气隔热好了，干嘛要多此一举，将空气做到氧化铝材料中呢？这是因为空气的热导率虽然很低，却无法阻止热辐射，就象真空的热导率为零，太阳的热量却依然通过真空传到地球上一样。而多孔氧化铝既阻隔了热传导，又阻隔了热辐射，所以有能有效地起到隔热保温的作用。比如有研究报道说一种氧化铝微孔陶瓷密度只有0.6g/cm3，气孔率达85%，1200℃下热导率只有0.3W/m•K左右。

但当氧化铝做成导热陶瓷时，要求就完全不同了。第一要求就是密度要高，越高越好。密度高，气孔就少，陶瓷晶粒的结合紧密，方便热的传导。第二要求就是纯度要高，纯度越高，热导率也越高。比如氧化铝含量99%的陶瓷，热导率可达~26W/m•K，而当氧化铝含量下降到95%时，热导率就只有~20W/m•K。这是因为氧化铝含量低的陶瓷中，玻璃的成份会比较高，而玻璃的热导率比较低，这就造成陶瓷整体的热导率比较低。当然，在实际应用中，还得考虑成本。纯度高的氧化铝陶瓷虽然热导率高，价格也高。所以根据产品的需求来选用氧化铝陶瓷，不能一味追求高纯度。

除了纯度高、结构致密，氧化铝陶瓷做为散热器使用时，往往对其外部形状有特定的要求，比如做成LED散热器时，往往会带翅片结构，以增大表面积，方便热量向空气散逸，从而可达到更好的散热效果。