Condutividade em metais é uma medida da capacidade de um material de transmitir calor, ou electricidade (ou som). O recíproco da condutividade é a resistência, ou a capacidade de reduzir o fluxo daqueles.
A compreensão da tendência de um material para conduzir pode ser um fator crítico na seleção daquele material para uma determinada aplicação. Claramente, alguns materiais são escolhidos porque eles prontamente conduzem eletricidade (como fio, por exemplo) ou calor (como aletas ou tubos em um radiador ou trocador de calor). Para outras aplicações (como isolamento), os materiais são selecionados porque especificamente não conduzem muito bem.
Os metais puros tenderão a fornecer a melhor condutividade. Na maioria dos metais, a existência de impurezas restringe o fluxo de elétrons. Em comparação com os metais puros, então, elementos que são adicionados como agentes de liga podem ser considerados “impurezas”. Assim, as ligas tendem a oferecer menos condutividade eléctrica do que o metal puro. Se forem necessárias diferentes propriedades fornecidas pela liga (para dureza ou resistência adicional, por exemplo), é importante escolher as adições de liga que não afetam significativamente a condutividade, se isso também for importante.
Os metais conduzem a eletricidade, permitindo que os elétrons livres se movam entre os átomos. Estes elétrons não estão associados a um único átomo ou ligação covalente. Como as cargas se repelem umas às outras, o movimento de um elétron livre dentro da malha desaloca os do próximo átomo, e o processo se repete – movendo-se na direção da corrente, em direção ao extremo positivamente carregado.
A condutividade térmica é semelhante à elétrica, pois os átomos excitantes de uma seção trabalham para excitar e vibrar os átomos adjacentes. Esse movimento ou energia cinética – não muito diferente de esfregar as mãos para se aquecer – permite que o calor se mova através do metal. As ligas, que são uma combinação de diferentes elementos metálicos, tendem a oferecer um nível mais baixo de condutividade térmica do que os metais puros. Os átomos de diferentes tamanhos ou pesos atómicos vibrarão a um ritmo diferente, o que altera o padrão de condutividade térmica. Se há menos transferência de energia entre átomos, há menos condutividade.
Prata pura e cobre fornecem a maior condutividade térmica, com alumínio menos. Os aços inoxidáveis proporcionam baixa condutividade térmica. Alguns materiais, incluindo o cobre, conduzem facilmente tanto o calor como a electricidade. Enquanto outros, como o vidro, conduzem calor mas não eletricidade.
Como já observamos anteriormente, a seleção do metal para qualquer aplicação provavelmente envolve tradeoffs. Por exemplo, considere a escolha do metal em utensílios de cozinha. Enquanto o alumínio é um condutor de calor decente, o cobre conduz melhor e proporcionaria um desempenho mais rápido e mais uniforme no cozimento – se você estiver procurando por essa refeição rápida. Mas o cobre é muito mais caro. É por isso que todos os utensílios de cozinha, excepto os mais altos, são feitos de alumínio, ou alumínio com revestimento ou revestimento (o alumínio é reactivo a alimentos salgados e ácidos), e não o cobre, mais caro. Cobre com um revestimento de aço inoxidável seria mais uma escolha.
Como a maioria destas aplicações, o metalúrgico da sua vizinhança pode ajudar a tomar uma decisão custo-efetiva na seleção da liga – para condutividade ou quase qualquer outro desempenho desejado.