Przewodność elektryczna
Także: Konduktywność, przewodność właściwa, konduktywność elektryczna
Przewodność elektryczna opisuje, jak dobrze materiał przewodzi prąd elektryczny, i jest u metali szlachetnych ważnym parametrem jakościowym dla zastosowań przemysłowych.
Przewodność elektryczna (symbol: sigma, jednostka: siemens na metr, S/m) wskazuje, jak łatwo elektryczne nośniki ładunku - w metalach są to swobodnie poruszające się elektrony - mogą przepływać przez materiał. Im wyższa wartość, tym mniejszy opór, jaki materiał stawia przepływowi prądu. Dla srebra i miedzi ta właściwość ma wybitne znaczenie przemysłowe.
Tło fizyczne
Odwrotnością przewodności jest oporność elektryczna właściwa rho (jednostka: om razy metr, om x m). Obie wielkości są powiązane następującą zależnością:
sigma = 1 / rho
W metalach elektrony przewodzenia są rozpraszane przez sieć krystaliczną. Podwyższona temperatura, defekty sieci i obce atomy (składniki stopowe) wzmacniają to rozpraszanie i obniżają przewodność. Czysty, monokrystaliczny metal posiada dlatego zawsze wyższą przewodność niż stop tego samego metalu bazowego.
Przewodność najważniejszych metali szlachetnych w porównaniu
| Metal | sigma (x 10^6 S/m) | Ranga | Typowe zastosowanie |
|---|---|---|---|
| Srebro (Ag) | 63,0 | 1 (wszystkie metale) | ścieżki przewodzące, styki, ogniwa słoneczne |
| Miedź (Cu) | 59,6 | 2 | kable, obwody, transformatory |
| Złoto (Au) | 45,2 | 3 | złącza, druty bondingowe, mikroprocesory |
| Aluminium (Al) | 37,7 | - | linie wysokiego napięcia |
| Pallad (Pd) | 9,5 | - | styki wtykowe, katalizatory |
| Platyna (Pt) | 9,4 | - | czujniki temperatury (PT100/PT1000) |
Srebro prowadzi ranking wszystkich metali - okoliczność, która częściowo wspiera cenę srebra poprzez popyt przemysłowy. Miedź jest mimo nieco niższej przewodności najczęściej stosowanym materiałem przewodzącym, ponieważ jest znacznie tańsza i obficiej dostępna. Złoto przekonuje w elektronice nie szczytową przewodnością, lecz swoją nadzwyczajną odpornością na korozję - pozłacane styki nie utleniają się i pozostają trwale niezawodne.
Wpływ temperatury i stopu
- Zależność od temperatury: metale przewodzą gorzej wraz ze wzrostem temperatury (dodatni współczynnik temperaturowy). W 0 stopni C przewodność miedzi jest około 12 % wyższa niż w 25 stopni C.
- Efekt stopu: srebro sterling (92,5 % Ag, 7,5 % Cu) ma wobec czystego srebra o około 55 % zredukowaną przewodność (ok. 28 zamiast 62 MS/m). Dla wysokoprecyzyjnych ścieżek przewodzących preferuje się dlatego czyste srebro (>= 999/1000).
- Zakres kriogeniczny: wiele metali staje się w bardzo niskich temperaturach nadprzewodzące (sigma -> nieskończoność); złoto i miedź jednak nie - pozostają normalnymi przewodnikami.
Znaczenie dla przemysłu i rynku metali szlachetnych
Około 50 % globalnego popytu na srebro przypada na zastosowania przemysłowe, w tym pastę srebrną do fotowoltaiki, lutowia i styki elektryczne. To bazowe zapotrzebowanie nadaje cenie srebra stabilny przemysłowy komponent popytu, niezależny od zainteresowania inwestycyjnego. Złoto znajduje jako cienka warstwa (druty bondingowe, złącza) zastosowanie w przemyśle półprzewodnikowym, ponieważ jego ochrona przed utlenianiem działa niezawodnie przez dziesięciolecia.
Aktualną wartość substancji swoich zasobów srebra lub złota możesz ustalić za pomocą naszego kalkulatora wartości substancji.
Krótko podsumowując
Srebro jest najbardziej przewodzącym elektrycznie ze wszystkich metali i odgrywa dlatego kluczową rolę w przemyśle elektronicznym i solarnym. Złoto przekonuje w zastosowaniach o wysokiej niezawodności brakiem utleniania, a nie szczytową przewodnością. Przewodność spada wraz ze wzrostem temperatury i z każdym dodatkiem stopowym - czystość opłaca się elektrycznie.