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Thermal conductivity of highly conductive metal-matrix composites
Abweichender Titel laut Ăbersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in engl. SpracheDie vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Untersuchung von thermischer LeitfĂ€higkeit und elektrischem Widerstand von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen "Metal Matrix Composites" = (MMC)). In den Verbundwerkstoffen wurden die Metalle Silber (Ag) und Aluminium (Al), zwei sehr gute thermische Leiter, verwendet. Diese wurden anschlieĂend mit Diamanten und Kohlefasern, welche ebenfalls hervorragende thermische Eigenschaften besitzen, verstĂ€rkt. Das teilweise zugesetzte Legierungselement Silizium (Si) ist fĂŒr die Bindung von Diamant und Metall-Matrix notwendig. Die Proben wurden von Dr. Ch. Edtmaier des Institutes fĂŒr Chemische Technologien und Analytik der TU Wien hergestellt und in drei Sorten aufgeteilt: *AgSix-Legierungen: AgSi0.1, AgSi0.5, AgSi1 und AgSi3, * AgSi3-x%Cf-Zusammensetzungen: AgSi3-30%Cf und AgSi3-35%Cf * Diamanthaltige Proben, die in Untergruppen aufgeteilt wurden: AgSi1-Serie, AgSi3-Serie, Al-Serie, AlSi0,5-Serie und AlSi3-Serie. Alle Gruppen zeigen bezĂŒglich des elektrischen Widerstandes das Verhalten einfacher Metalle, obwohl die letzte Gruppe Isolatoren in Form von Diamanten enthĂ€lt. Die Untersuchung der thermischen LeitfĂ€higkeit der AgSix-Legierungen zeigen, dass durch die Dotierung mit Silizium die thermische LeitfĂ€higkeit von Silber (das Metall mit der höchsten thermischen LeitfĂ€higkeit [Referenz]) erhöht werden kann. Die Zusammensetzungen mit Silber (Ag) oder Aluminium (Al) und Diamant ergeben, wie erwartet, sehr hohe und interessante Werte der thermischen LeitfĂ€higkeit.This thesis deals with the investigation of thermal conductivity and electrical resistivity of metal matrix composites (MMC). The metals used were silver (Si) and aluminium (Al), which are very good thermal conductors. They were reinforced with diamonds and carbon fibers, which also show very good thermal conductivity. Silicon was added to the alloy to bind the diamonds to the metal. The samples were produced by Dr. Christian Edtmaier at the Institute for Chemical Technologies and Analytics. The samples are grouped into: *AgSix-alloys: AgSi0.1, AgSi0.5, AgSi1 und AgSi3, * AgSi3-x%Cf-composites: AgSi3-30%Cf and AgSi3-35%Cf * samples containing diamonds, which were further divided into five subgroups: AgSi1-serie, AgSi3-serie, Al-serie, AlSi0,5-serie und AlSi3-serie. The resistivity of all samples reveals the behaviour of simple metals even though diamonds should act as insulators. Thermal conductivity measurements of the AgSix-alloys show that the thermal conductivity of silver (Ag has the highest thermal conductivity of all pure elements [1]) can be improved by the substitution with silicon. The compounds containing either silver (Ag) or aluminium (Al) with diamonds show interestingly high thermal conductivities, as was expected.9
Temperature dependence of the thermal boundary conductance in Agâ3Si/diamond composites
The effect of oxygen termination of diamond surfaces on the interface thermal conductance between Agâ3Si and diamonds is investigated in dependence of temperature by measuring thermal conductivity in the temperature range from 4 K up to ambient. Composites for O-terminated diamonds exhibit a marked maximum of 960 W mâ 1 Kâ 1 at roughly 150 K. Calculation of the interface conductance by the differential effective medium (DEM) scheme obtained marked difference between H- and O-terminated diamond surfaces in composites and is supported by AFM force distance measurements on native, H-terminated, and O-terminated diamond single crystal (100) surfaces. O-termination can be easily induced by immersing diamonds in hot aqua regia solution