Blog 金属の導電性とは

金属の導電性とは、熱や電気(または音)を伝える材料の能力を示す指標です。 導電性の逆数は抵抗、つまり、それらの流れを減少させる能力です。

材料の導電性の傾向を理解することは、特定の用途にその材料を選択する際の重要な要因になるかもしれません。 明らかに、一部の材料は電気(たとえばワイヤ)や熱(ラジエーターや熱交換器のフィンやチューブのように)を容易に伝導するので選ばれています。 他の用途(断熱材など)では、特に電気をあまり通さない材料が選択されます。

純金属は最高の伝導性を提供する傾向があります。 ほとんどの金属では、不純物の存在によって電子の流れが制限されます。 純金属と比較すると、合金剤として添加される元素は「不純物」とみなされます。 そのため、合金は純金属よりも電気伝導率が低くなる傾向があります。 合金化によって得られる異なる特性(例えば、追加の硬度や強度など)が必要な場合、それも重要であれば、導電性に大きな影響を与えない合金添加物を選択することが重要である。

金属は、自由電子が原子間を移動できるようにすることで電気を通します。 これらの電子は、単一の原子や共有結合に関連しているわけではありません。 同種の電荷は互いに反発し合うので、格子内の自由電子が移動すると、次の原子の自由電子が外れ、このプロセスが繰り返され、電流の方向に、正に帯電した端に向かって移動していく。

熱伝導は、あるセクションで原子を刺激すると、隣接する原子を刺激して振動させるという点で、電気伝導と似ています。 この運動または運動エネルギーは、手をこすり合わせて暖かくなるのと同じように、金属中を熱が移動することを可能にします。 異なる金属元素を組み合わせた合金では、純金属よりも熱伝導率が低くなる傾向がある。 原子の大きさや重さが異なると、振動の速度が異なるため、熱伝導のパターンが変化する。 70>

純銀と銅の熱伝導率は最も高く、アルミニウムはそれほど高くはありません。 ステンレス鋼は熱伝導率が低い。 銅を含むいくつかの材料は、熱と電気の両方を容易に伝導します。

以前にも述べたように、どのような用途でも、金属の選択にはトレードオフがつきものです。 たとえば、調理器具の金属の選択について考えてみましょう。 アルミニウムは熱伝導率が高いのですが、銅の方が伝導率が高く、より早く、より均一に調理できます。 しかし、銅ははるかに高価です。 そのため、最高級の調理器具以外は、高価な銅ではなく、アルミニウムか、アルミニウムにコーティングや被覆を施したもの(アルミニウムは塩分や酸性の食品に反応する)でできているのです。

これらの用途のほとんどと同様に、近所の冶金学者が、導電性やその他の希望する性能のための合金の選択について、費用対効果の高い決定を下す手助けをすることができます。

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