为什么导电性好的材料导热性也好

因为金属导热也靠电子,所以导热和导电性差不多,当然导热除了电子导热还有晶格导热.但是导热性好不一定导电性好,例如：金刚石导热性很好,但是导电性就不好.

材料的导热性和导电性分别用热导 和电导 来衡量，而热导一般包括两个部分：

其中 表示电子热导，顾名思义就是由自由电子的扩散产生的热导，在温度梯度下电子会从高温区向低温区扩散完成传热过程。电子热导和材料的电导联系紧密，其关系满足Wiedemann-Franz定律：

L是Loranz常数：L=2.45×10^-8

即电子热导部分和电导成正比关系。

第二部分 称为声子热导，与电导无关。所谓声子并不是真实的微观粒子，而是固体材料中的晶格点阵的集体运动模式，这种运动模式和粒子很像，称为准粒子。而由晶格振动产生的热传导就是声子热导。

声子热导满足 ,Cv是比热，l 是声子平均自由程，v是声子传播速度。直观上也容易理解，同样的温度梯度下，比热大的材料导热多；而声子平均自由程越大，表示声子在运动中受到的散射越少，热传导越顺利；声子传播速度v越大，显然传热也会越快。

所谓热电材料是指能将热能和电能相互转换的功能材料，这种转换能力的高低由热电品质因子ZT来衡量：

这个S是赛贝克系数，用来衡量赛贝克效应大小。赛贝克效应是热电效应的一种，是指将两种不同金属各自的两端分别连接，并放在不同的温度下，就会在这样的线路内发生电流。塞贝克系数有一个更好理解的名字叫热电势，也就是由于温度梯度产生的电势差。热电势的物理机制有两种：

一是载流子扩散，即由于温度梯度载流子会从高温端向低温端扩散，从而产生电势差；二是声子曳引，由于电声子耦合，温度梯度下声子扩散会拽着电子一起扩散，从而产生电势差。

我们可以看到，决定材料热电品质因子的三个物理量S、 和 之间彼此存在着相互制约的关系，要想得到高的ZT值必须提高S和 同时降低 。

S和电导 都与载流子浓度有关，载流子浓度越大电导越大，但S一般而言会越小，材料热电性能随载流子浓度的依赖关系如下图，图中的 即是塞贝克系数S。同时电导 和 又紧密相关，正是由于电子热导和电导之间的正比关系使得很难在提高电导的同时又降低热导。

金属电导和导热系数（也叫热导）之间有数学关系，叫做魏德曼—弗兰兹定律（Wiedemann-Franz Law）：在不太低的温度下，金属的导热系数与电导率之比正比于温度，其中比例常数的值不依赖于具体的金属。

用公式表示即为：，其中为导热系数，为电导率，为一个不依赖于具体金属而与温度有关的常数。

之后洛伦兹（Lorenz）将这个公式推广为：,为热力学温度，为洛伦兹常数。.

当然这个规律只是在温度较高的情况下成立，在温度较低时，就不再是常数了。

通常的金属材料可以这样来看待，原子核和内壳层电子组成的原子实（也可以简称为原子）因为它们之间的相互吸引作用（离子晶体是库伦作用、原子晶体是化学键作用，分子晶体是范德瓦耳斯力或氢键作用）按照规则排布（不考虑缺陷），不能随便运动（不然的话材料就散开，不再是固体了），最外层电子受原子核的束缚作用较小，可以在整个金属中自由运动（量子力学能带理论的结果）。

在通常的金属材料中（不考虑重费米子金属、半金属等复杂情况），起导电作用的是自由电子，在电场的作用下，自由电子会沿着电场的反方向运动（其实是一个费米球漂移，用玻尔兹曼方程描述，这里可以简单地这么理解），自由电子越多，受到的散射（受到晶格缺陷等障碍阻止其沿着电场方向运动，这些散射也是电阻产生的根源）越少，导电性就越好。

而在通常金属中起导热作用的有两个部分。其一也是自由电子，热电子会在温度场下扩散（也用玻尔兹曼方程描述，把电场变成温度梯度场即可）。简单地说就是温度高的自由电子会运动加快，它们会迅速向四处扩散，和冷电子（温度低的电子）通过碰撞交换能量，把热量传导开来。同导电性一样，自由电子越多，受到的散射越少，电子的导热性就越好。其二是晶格振动，在金属（其他晶体材料也是一样）中，原子实虽然不能自由运动，但它们可以在格点（晶体结构给他们规定的准确位置）周围作微小的集体振动（原子之间是有相互作用的，就相当于手拉着手，一个原子振动也会带动其他原子振动），形成格波（类似于集体舞），可以把它们看成一种准粒子（其实并不存在，但和粒子的作用一样）——声子。温度高的地方晶格振动更加剧烈，也可以将热量传导到温度低的地方，可以认为是高温的地方产生的声子扩散到低温的地方。在低温的时候，晶格振动不太剧烈，声子数目较少，它们之间相互碰撞的可能性也较少（可以这么认为），平均自由程（一个声子在两次碰撞之间运动的距离）长，晶格导热能力也就较强。在温度较高时，晶格振动剧烈，声子很多，相互碰撞的几率大大增加，声子的平均自由程也大大减小，晶格导热能力也大大降低，所以就可以忽略了。而自由电子运动的速度很快，电子的平均自由程主要取决于声子和电子的碰撞（也即电子和振动的晶格原子的碰撞），而不是电子和电子的碰撞，所以一般金属的电导随温度升高而降低，这是电子和声子的一个很大的不同，必须要注意。