什么是声子
固体材料的热传导主要是由晶格振动的格波(声子)来实现,高温时还可能有光子热传导,而金属材料中由于有大量自由电子,电子是其主要传热机构,因此金属材料有较大的热导率。
当材料中某一质点处于较高温度时,其热振动较强烈,振幅较大,而邻近质点温度较低,热振动较弱;由于质点间有相互作用力,振动较弱的质点在振动较强的质点影响下,振动加剧,热运动能量增加,由此热量就能转移和传递,从温度较高处传向较低处,从而产生热传导现象。
材料除了声子热传导外,在高温时还有明显的光子热传导。这是因为材料中分子、原子和电子的振动、转动等运动状态的改变,会辐射出频率较高的电磁波频谱,其中波长在0.4-40um间的可见光和近红外光具有较高的热效应,称其为热射线,其传递过程为热辐射。
对于含大量自由电子的金属,其电子热导率约为声子热导率的20倍,它的热传导主要依靠电子。不过,合金材料的情况与金属不同。在合金材料中电子的散射主要是杂质原子的散射,热传导由声子和电子共同贡献。