Есть ли непроводящие металлы?

Проводимость относится к тому, насколько легко тепло или электрический заряд могут проходить через материал. Металлы известны своей электро- и теплопроводностью, поскольку молекулярная структура металлов делает их эффективными проводниками. Электропроводность металлов позволяет электрическому току проходить с небольшим сопротивлением. Теплопроводность означает, насколько быстро тепло передается через металлы при физическом контакте.

Ниже мы обсудим проводимость металлов, независимо от того, существуют ли непроводящие металлы, и почему некоторые металлические сплавы обладают меньшей проводимостью, чем металлы.

Что вызывает тепло- и электропроводность металлов?

Наличие свободно текущих электронов в металлах делает их проводящими тепло. По мере повышения температуры делокализованные и свободные электроны получают больше энергии и вибрируют быстрее. Эти молекулы, в свою очередь, сталкиваются с соседними частицами и передают им часть своей энергии. Процесс продолжается, в конечном итоге энергия передается от горячего конца к более холодному концу металла. Серебро, медь и алюминий являются одними из металлов с самым высоким значением теплопроводности. Высокая теплопроводность серебра используется в различных промышленных и производственных процессах, включая пайку твердым припоем, сварку или пайку. Благодаря теплопроводности меди она лучше всего подходит для радиаторов, теплообменников и даже дна посуды. Алюминий имеет немного более низкую теплопроводность, чем серебро, и является предпочтительным материалом для микроэлектроники, такой как лазерные диоды и светодиоды.

Свободно движущиеся делокализованные электроны также вносят вклад в электропроводность металлов. Когда прикладывается электрическое напряжение, электрическое поле вызывает движение электронов внутри металла и заставляет их двигаться к положительному выводу. Теплопроводность и электропроводность тесно связаны. Вот почему металлы, являющиеся хорошими теплопроводниками, также являются хорошими проводниками электричества.

Высокая подвижность электронов в таких металлах, как медь, серебро, алюминий и золото, делает их лучшими проводниками электричества. Поскольку серебро и золото являются дорогими металлами, они используются исключительно для специализированного оборудования, такого как спутники или печатные платы. Несмотря на то, что медь имеет относительно низкую электропроводность по сравнению с серебром и золотом, она дешевле и широко используется для пайки и обмотки проводов в бытовых приборах. Алюминий обладает большей проводимостью, чем медь, но образует электростойкую оксидную поверхность, что приводит к перегреву электрического соединения. Вот почему он используется для высоковольтных линий электропередач, которые дополнительно заключены в сталь.

Есть ли непроводящие металлы?

С технической точки зрения все металлы проводят тепло и электричество, причем некоторые из них более эффективно, чем другие. В нормальных условиях ни один металл не обладает бесконечным сопротивлением и не является проводящим до определенной степени. Проводимость является определяющей характеристикой металлов, которая отличает их от неметаллических элементов. В отличие от свободно движущихся делокализованных электронов в металлах, в неметаллах электроны прочно связаны, что обеспечивает чрезвычайно высокое сопротивление потоку заряда или тепла через них. Большинство неметаллов плохо проводят тепло и электричество и часто используются для изоляции.

Какие металлы наименее электропроводны?

Висмут, вольфрам, свинец и титан являются примерами металлов с наименьшей проводимостью. Висмут наименее проводит тепло и электричество и используется в плавких предохранителях для обнаружения скачков напряжения. Вольфрам, редкий металл, не проводит электричество при стандартных температурах. Однако у него высокая температура плавления, поэтому его часто используют в электрических лампочках. Чистый свинец является хорошим проводником электричества, но при взаимодействии с кислородом воздуха образует слой оксида свинца, который не пропускает ни электричество, ни тепло. Хотя титан является переходным металлом, он имеет очень низкую электрическую и теплопроводность по сравнению с другими переходными металлами. Будучи плохим проводником, титан может выдерживать экстремальные условия окружающей среды и используется в качестве изолятора при производстве компонентов самолетов.

Почему некоторые сплавы металлов обладают меньшей проводимостью, чем чистые металлы?

На проводимость металлов влияет несколько факторов, включая примеси, температуру, электромагнитные поля, частоту, кристаллическую структуру и фазы. Добавление примеси к чистому металлу снижает его проводимость. Например, нержавеющая сталь представляет собой сплав железа, углерода, хрома и других легирующих элементов. Он имеет значительно более низкую тепло- и электропроводность по сравнению с серебром, медью или алюминием и широко используется в различных отраслях промышленности. Точно так же бронза — сплав меди и олова — имеет очень низкую теплопроводность по сравнению с ее основными элементами.

Итак, существуют ли непроводящие металлы? Простой ответ - нет. Однако для конкретных применений, требующих непроводящих материалов, в качестве изоляторов можно использовать такие металлы, как титан. Некоторые легированные металлы также могут использоваться в качестве непроводящих материалов.

Металл от надежного и заслуживающего доверия поставщика

Нужны ли вам обычные металлы или экзотические сплавы в виде металлических пластин или остатков, Industrial Metal Service — ваш универсальный магазин в районе залива Сан-Франциско и за его пределами. Наш обширный ассортимент включает уголки, нержавеющую сталь, алюминий, медь, титан и специальные металлы, такие как Invar 36 и Hastelloy. Как надежный и проверенный поставщик металла, мы предлагаем сертифицированные металлические листы и проверенные остатки металла с удобной доставкой по городу или по всей стране.