Conducibilità elettrica
Anche: Conduttività, Conducibilità specifica, Conduttività elettrica
La conducibilità elettrica descrive quanto bene un materiale conduce la corrente elettrica ed è, nei metalli preziosi, un'importante caratteristica di qualità per le applicazioni industriali.
La conducibilità elettrica (simbolo: σ, unità: Siemens per metro, S/m) indica con quanta facilità i portatori di carica elettrica - nei metalli sono gli elettroni liberi - possono fluire attraverso un materiale. Più alto è il valore, minore è la resistenza che il materiale oppone al flusso di corrente. Per l'argento e il rame questa proprietà ha un'importanza industriale eccezionale.
Contesto fisico
L'inverso della conducibilità è la resistività elettrica specifica ρ (unità: Ohm·metro, Ω·m). Le due grandezze sono legate dalla seguente relazione:
σ = 1 / ρ
Nei metalli gli elettroni di conduzione vengono diffusi dal reticolo cristallino. Temperatura elevata, difetti reticolari e atomi estranei (componenti della lega) rafforzano questa diffusione e riducono la conducibilità. Un metallo puro e monocristallino possiede quindi sempre una conducibilità maggiore di una lega dello stesso metallo base.
Conducibilità dei principali metalli preziosi a confronto
| Metallo | σ (× 10⁶ S/m) | Posizione | Applicazione tipica |
|---|---|---|---|
| Argento (Ag) | 63,0 | 1 (tutti i metalli) | Piste conduttive, contatti, celle solari |
| Rame (Cu) | 59,6 | 2 | Cavi, circuiti, trasformatori |
| Oro (Au) | 45,2 | 3 | Connettori, fili di bonding, microprocessori |
| Alluminio (Al) | 37,7 | – | Linee ad alta tensione |
| Palladio (Pd) | 9,5 | – | Contatti di connettori, catalizzatori |
| Platino (Pt) | 9,4 | – | Sensori di temperatura (PT100/PT1000) |
L'argento è in testa alla classifica di tutti i metalli - una circostanza che sostiene in parte il prezzo dell'argento attraverso la domanda industriale. Il rame, nonostante una conducibilità leggermente inferiore, è il materiale conduttore più utilizzato perché nettamente più economico e più abbondante. L'oro non si distingue in elettronica per la conducibilità di punta, bensì per la sua straordinaria resistenza alla corrosione - i contatti dorati non si ossidano e restano affidabili nel tempo.
Influenza di temperatura e lega
- Dipendenza dalla temperatura: i metalli conducono peggio all'aumentare della temperatura (coefficiente di temperatura positivo). A 0 °C la conducibilità del rame è circa il 12 % superiore rispetto a 25 °C.
- Effetto della lega: l'argento sterling (92,5 % Ag, 7,5 % Cu) ha una conducibilità ridotta di circa il 55 % rispetto all'argento puro (ca. 28 invece di 62 MS/m). Per le piste conduttive di alta precisione si preferisce quindi l'argento fino (≥ 999/1000).
- Ambito criogenico: molti metalli diventano superconduttori a temperature molto basse (σ → ∞); oro e rame però no - restano conduttori normali.
Rilevanza per industria e mercato dei metalli preziosi
Circa il 50 % della domanda globale di argento è destinato ad applicazioni industriali, tra cui pasta d'argento per il fotovoltaico, saldature e contatti elettrici. Questo fabbisogno di base conferisce al prezzo dell'argento una componente di domanda industriale stabile, indipendente dall'interesse per l'investimento. L'oro viene impiegato come film sottile (fili di bonding, connettori) nell'industria dei semiconduttori, perché la sua protezione dall'ossidazione agisce in modo affidabile per decenni.
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In breve
L'argento è il metallo con la maggiore conducibilità elettrica e svolge quindi un ruolo chiave nell'industria dell'elettronica e del solare. L'oro si distingue nelle applicazioni ad alta affidabilità per l'assenza di ossidazione, non per la conducibilità di punta. La conducibilità diminuisce all'aumentare della temperatura e con ogni aggiunta di lega - la purezza paga sul piano elettrico.