Độ dẫn nhiệt của gạch silic

(1) Ảnh hưởng của độ xốp đến độ dẫn nhiệt.
Người ta thường thừa nhận rằng độ dẫn nhiệt của chất khí nhỏ hơn nhiều so với chất rắn. Độ xốp cao của vật liệu cách nhiệt ngăn chặn sự truyền nhiệt một cách hiệu quả và góp phần lớn vào việc giảm độ dẫn nhiệt của vật liệu. Độ xốp đóng vai trò quan trọng trong tính chất cách nhiệt của vật liệu. Độ xốp càng cao thì diện tích chiếm giữ của thành lỗ rỗng càng nhỏ và độ dẫn nhiệt càng thấp. Nhưng có một giới hạn cho việc tăng độ xốp. Nếu độ xốp quá cao, hàm lượng chất rắn trong cùng một khối lượng gạch chịu lửa cách nhiệt sẽ ít hơn, tính chất cơ lý của vật liệu kém hơn và không thể đáp ứng yêu cầu sử dụng.
Ngoài ra, bản chất của lỗ rỗng có ảnh hưởng lớn đến tính dẫn nhiệt của vật liệu. Trong cùng một mật độ khối, gạch chịu lửa có độ xốp mở cao và gạch chịu lửa có độ xốp liên kết có độ dẫn nhiệt cao hơn vật liệu có độ xốp kín cao.

(2) Ảnh hưởng của kích thước lỗ rỗng đến tính dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt.
Khi độ xốp nhất định, kích thước lỗ càng nhỏ thì độ dẫn nhiệt càng thấp thì hiệu suất cách nhiệt càng tốt. Điều này là do, ở cùng một độ xốp, nếu kích thước lỗ rỗng trong vật liệu nhỏ thì số lượng lỗ rỗng trong cùng một thể tích vật liệu sẽ tăng lên. Một mặt, khi kích thước lỗ rỗng giảm, sự chuyển động của các phân tử khí trong lỗ chân lông bị hạn chế và lượng đối lưu nhiệt trong lỗ chân lông giảm, do đó độ dẫn nhiệt của vật liệu giảm một cách tự nhiên. Mặt khác, việc tăng số lượng lỗ làm tăng diện tích thành lỗ rỗng dưới cùng một thể tích, làm tăng khoảng cách truyền nhiệt của pha rắn, kéo dài thời gian truyền nhiệt và giảm độ dẫn nhiệt của vật liệu. Khi kích thước lỗ rỗng lớn hơn 0.1, độ dẫn nhiệt của vật liệu phù hợp với mô hình Loeb.
Khi kích thước lỗ rỗng lớn hơn 1, độ dẫn nhiệt tỷ lệ thuận với lập phương của hệ số hình dạng, kích thước lỗ rỗng, hằng số bức xạ, độ phát nhiệt và nhiệt độ. Khi kích thước lỗ rỗng nhỏ hơn 0.1, sự thay đổi độ dẫn nhiệt của vật liệu sẽ không còn theo mô hình Loeb nữa. Nếu kích thước lỗ chân lông nhỏ đến 50 nm, chuyển động của các phân tử khí sẽ bị hạn chế và nếu không chuyển động, chúng sẽ bị hấp phụ trên thành lỗ rỗng và không xảy ra quá trình truyền nhiệt.

(3) Ảnh hưởng của pha rắn đến độ dẫn nhiệt của vật liệu.
Chế độ truyền nhiệt của pha rắn của vật liệu chủ yếu là truyền nhiệt dẫn, nghĩa là dao động nhiệt của mạng. Nếu độ dẫn nhiệt và khả năng chịu nhiệt của nguyên liệu nhỏ thì khả năng cách nhiệt của gạch chịu lửa sẽ tăng lên. Dưới 1000 độ, với sự gia tăng nhiệt độ, hầu hết độ dẫn nhiệt của vật liệu nói chung có xu hướng giảm; với nhiệt độ trên 1000 độ, phần lớn độ dẫn nhiệt của vật liệu có xu hướng tăng lên. Ngoài ra, độ dẫn nhiệt của không oxit thường cao hơn oxit và trong số các oxit, độ dẫn nhiệt của vật liệu aluminosilicate thấp hơn so với vật liệu oxit nguyên chất. Do cấu trúc mạng phức tạp nói chung, sự phân bố bên trong của các nguyên tử là hỗn loạn, truyền nhiệt chậm và độ dẫn nhiệt nhỏ.