Проводники тока — какой металл превосходит все ожидания

Электрическая проводимость — это способность материала пропускать электрический ток. В металлах это свойство зависит от их атомной структуры, в частности от наличия свободных электронов, которые переносят заряд. Исследование проводимости металлов является ключевым для инженерии, электроники и энергетики, ведь от выбора материала зависит эффективность устройств.

Несмотря на технологический прорыв, лидером электропроводности остается один и тот же материал — серебро. Но не все так однозначно, пишет издание Eenergy.

Серебро как лучший проводник

Все современные таблицы проводимости металлов начинаются с серебра. Причина — в кристаллической решетке серебра, которая почти идеально передает электроны без сопротивления. То есть электрический ток, проходя через серебро, теряет меньше всего энергии.

"Однако серебро — драгоценный металл, поэтому использовать его повсеместно экономически нецелесообразно. Его применение ограничивается микроэлектроникой, космическими технологиями, приборами для высокочастотной связи, где важна максимальная эффективность", — пишет издание.

Медь тоже хорошо проводит электрический ток

Медь — второй по электропроводности металл после серебра, и она в разы дешевле.

Именно поэтому медь стала стандартом в строительстве, энергетической инфраструктуре, электротехнике. Медные провода используются в быту, на производствах, в кабельных сетях.

Кроме того, медь хорошо поддается обработке, выдерживает механические нагрузки и не окисляется так быстро, как алюминий.

Алюминий часто выбирают из-за легкости и дешевизны

Алюминий имеет меньшую электропроводность, однако он в 3 раза легче меди и значительно дешевле.

В крупных инфраструктурных проектах, где весовые и ценовые показатели критически важны (например, воздушные линии электропередач), используют именно алюминий. Чтобы компенсировать меньшую проводимость, просто увеличивают площадь сечения проводников.

Но алюминий имеет и недостатки: он легко окисляется, не выдерживает многократных сгибаний и хуже держит соединения. Поэтому в жилищном строительстве его вытеснила медь.

Золото тоже проводит ток, но его используют иначе

Золото по проводимости уступает серебру и меди, но обладает уникальной способностью не окисляться вообще. Благодаря этому его используют в виде сверхтонких покрытий на контактах, разъемах и микросхемах.

Его электрические свойства не ухудшаются со временем, поэтому в устройствах, которые должны работать десятки лет без обслуживания, золото незаменимо.

Экзотические металлы и сплавы

Кроме классических металлов, таких как медь или серебро, ученые исследуют экзотические материалы, например, сплавы на основе титана или даже графен, который, хотя и не является металлом, демонстрирует впечатляющую проводимость.

Однако эти материалы пока дорогие в производстве и не имеют широкого коммерческого применения. Например, сверхпроводники, которые работают при сверхнизких температурах, могут проводить ток без потерь, но их использование ограничено лабораториями.

Проводимость металлов зависит не только от материала

В реальном применении на проводимость влияют также:

1. Температура — чем она выше, тем больше сопротивление.
2. Чистота металла — примеси снижают проводимость.
3. Структура поверхности — оксидные пленки или микротрещины могут ухудшить передачу тока.
4. Тип соединения — плохо сжатое или окисленное соединение даже из серебра может работать хуже, чем хорошо соединенный медный кабель.

"В современной электронике эти нюансы учитывают все чаще — именно поэтому в микросхемах используют не просто металлы, а целые сплавы или наноструктуры", — говорится в публикации.

Как сообщалось, серебро — один из древнейших и ценнейших благородных металлов, который применяется в различных сферах, от ювелирного дела до медицины. Хотя 999 проба содержит больше всего чистого серебра и поэтому кажется самой дорогой, на практике это не всегда так.

Также мы рассказывали о редкоземельных металлах — это 17 элементов, которые являются ключевыми для высокотехнологичных отраслей, в частности для производства электроники. Хотя считалось, что большинство их месторождений уже открыты и эксплуатируются, недавно вблизи Бразилии обнаружили значительное плато, которое может оказаться новым источником этих ценных металлов.