熱伝導率と電気伝導率について

質問

熱伝導率と電気伝導率について

熱伝導率の大きな物質（例えば銅、アルミニウム、鉄、・・・など）は電気伝導率も大きく、
熱伝導率の小さな物質（例えばアスベスト、ガラス、発泡スチロール・・・など）は電気伝導率も小さい。
これは常に成り立つのでしょうか。
またこの熱伝導率と電気伝導率の関係性は物理的に解明されているのでしょうか。

回答No.3

Massy57 · ベストアンサー

電気伝導と、熱伝導は、物性論の教科書をひもとかれれば、理論的にだいたい説明がつくことが割と簡単にご理解頂けるとおもいます。小生は電気伝導性ない（すなわち絶縁体）、熱伝導のよい材料の開発にむかし従事していました。自分の知るかぎり実用化された材料でのチャンピオンデータはBeOでまさに圧勝でした。熱膨張経緯数もアルミナとほぼ同じことから半導体の熱拡散材料として、他に累を見ない材料でしす。ただ、毒性の問題でその使用が相当規制されており、国産されていないため（製造、加工が禁止されている）、相当量米国から輸入されているはずです（米国の一企業の独占）。次にAlNとかSiCが絶縁材料で熱伝導率が高いため注目されていますが、AlNは熱膨張係数が若干小さいこと、SiCはご存じ半導体でBeOを添加して絶縁性を得ていましたが（開発当時は、日本の世界的発明ともてはやされました）、それでもAlN以上に電気特性が良くないこと、それとやはりBeOが問題となり今はあまり使用されていないはず。最初の方がお答えになったダイヤモンドは熱伝導、絶縁性ともに極めて良好ですが、熱膨張係数があまりに小さすぎ、半導体とのミスマッチがひどく、大型チップへの対応ができないため、その用途は極めて限られてているはずです。

お礼

有難うございました。
電気伝導と、熱伝導は必ずしも正比例の関係にないことが分かりました。
熱伝導のよい材料の開発をなされていたとのことなので、本質問からは離れるのですが、ついでに一つお尋ねしたいです。
このような材料開発というのは考えられる物質を試行錯誤的にいろいろ選んで組み合わせ、実験し結果をみるのでしょうか。
それともこの物質とこの物質を組み合わせれば、これこれの物理化学的諸元値を持った材料が得られるという結論が物理や化学の理論により導き出せるのでしょうか。