Elektrijuhtivus
Ka: Konduktiivsus, erijuhtivus, elektriline juhtivus
Elektrijuhtivus kirjeldab, kui hästi materjal juhib elektrivoolu, ja on väärismetallide puhul tööstuslike rakenduste jaoks oluline kvaliteedinäitaja.
Elektrijuhtivus (tähis σ, ühik siimensit meetri kohta, S/m) näitab, kui kergesti saavad elektrilaengu kandjad – metallides on nendeks vabad elektronid – materjalist läbi liikuda. Mida kõrgem on väärtus, seda väiksem on takistus, mida materjal voolule osutab. Hõbeda ja vase puhul on see omadus tööstuslikult ülimalt tähtis.
Füüsikaline taust
Juhtivuse pöördväärtus on eritakistus ρ (ühik oommeeter, Ω·m). Mõlemad suurused on seotud järgmise seosega:
σ = 1 / ρ
Metallides hajutab kristallvõre juhtivuselektrone. Kõrgem temperatuur, võredefektid ja võõraatomid (sulamikomponendid) tugevdavad seda hajumist ja vähendavad juhtivust. Puhtal, ühekristallilisel metallil on seetõttu alati kõrgem juhtivus kui sama põhimetalli sulamil.
Tähtsamate väärismetallide juhtivuse võrdlus
| Metall | σ (× 10⁶ S/m) | Koht | Tüüpiline kasutus |
|---|---|---|---|
| Hõbe (Ag) | 63,0 | 1 (kõik metallid) | Juhteteed, kontaktid, päikesepaneelid |
| Vask (Cu) | 59,6 | 2 | Kaablid, trükkskeemid, trafod |
| Kuld (Au) | 45,2 | 3 | Ühendused, bondimistraadid, mikroprotsessorid |
| Alumiinium (Al) | 37,7 | – | Kõrgepingeliinid |
| Pallaadium (Pd) | 9,5 | – | Pistikukontaktid, katalüsaatorid |
| Plaatina (Pt) | 9,4 | – | Temperatuuriandurid (PT100/PT1000) |
Hõbe juhib pingerea kõigist metallidest – asjaolu, mis toetab osaliselt hõbeda hinda tööstusliku nõudluse kaudu. Vask on hoolimata veidi madalamast juhtivusest enimkasutatud juhtmematerjal, kuna see on tunduvalt odavam ja rikkalikumalt saadaval. Kuld ei paista elektroonikas silma tippjuhtivusega, vaid oma erakordse korrosioonikindlusega – kullatud kontaktid ei oksüdeeru ja jäävad püsivalt usaldusväärseks.
Temperatuuri ja sulami mõju
- Temperatuurisõltuvus: metallid muutuvad temperatuuri tõustes halvemini juhtivaks (positiivne temperatuuritegur). 0 °C juures on vase juhtivus umbes 12 % kõrgem kui 25 °C juures.
- Sulami mõju: sterlinghõbe (92,5 % Ag, 7,5 % Cu) on puhta hõbedaga võrreldes umbes 55 % väiksema juhtivusega (u 28 asemel 62 MS/m). Kõrgtäppisjuhtetee jaoks eelistatakse seetõttu puhast hõbedat (≥ 999/1000).
- Krüogeenne vahemik: paljud metallid muutuvad väga madalatel temperatuuridel ülijuhtivaks (σ → ∞); kuld ja vask aga mitte – need jäävad tavalisteks juhtideks.
Tähendus tööstusele ja väärismetalliturule
Umbes 50 % kogu maailma hõbedanõudlusest langeb tööstuslikele rakendustele, sealhulgas päikesepaneelide hõbedapasta, joodised ja elektrikontaktid. See baasnõudlus annab hõbeda hinnale stabiilse tööstusliku nõudluskomponendi, sõltumata investeerimishuvist. Kuld leiab õhukese kihina (bondimistraadid, pistikuühendused) kasutust pooljuhttööstuses, sest selle oksüdatsioonikaitse toimib usaldusväärselt aastakümneid.
Oma hõbeda- või kullavaru praeguse sulamisväärtuse saad välja arvutada meie sulamisväärtuse kalkulaatoriga.
Lühidalt meelde
Hõbe on elektriliselt kõige juhtivam kõigist metallidest ning mängib seetõttu võtmerolli elektroonika- ja päikeseenergiatööstuses. Kuld paistab kõrge usaldusväärsusega rakendustes silma oksüdeerumatusega, mitte tippjuhtivusega. Juhtivus langeb temperatuuri tõustes ja iga sulamilisandiga – puhtus tasub end elektriliselt ära.