Vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện được sử dụng trong sản xuất dây cáp điện Trần Phú có những đặc điểm, tính chất như nào? Trần Phú Cable sẽ cung cấp đầy đủ trong những bài viết dưới đây.
Vật liệu dẫn điện là gì?
Khi ở trạng thái bình thường, vật liệu dẫn điện (là các vật chất) mang điện tích tự do, các điện tích này sẽ chuyển động theo hướng xác định và tạo thành dòng điện khi ở trong một trường điện. Người ta gọi vật liệu đó có tính dẫn điện.
Vật liệu dẫn điện có thể là chất rắn, chất lỏng và trong một số điều kiện phù hợp có thể là chất khí.
Kim loại và hợp kim có tính dẫn điện tốt được sử dụng để chế tạo thành dây và
cáp điện như đồng, nhôm, thép …, còn các kim loại và hợp kim có điện trở suất lớn thường được sử dụng để chế tạo các thiết bị dùng để sưởi, đốt nóng như vonfram…
Đồng, nhôm, thép là kim loại có thuộc tính dễ gia công áp lực (nóng cũng như
nguội). Để có tính dẫn điện cao, các kim loại này cần có độ tinh khiết bắt buộc, trong các tạp chất cho phép không được có oxy. Các oxit kim loại làm giảm cơ lý tính của vật liệu.
Cấu tạo của vật dẫn điện
Một số tính chất của kim loại:
Trong sản xuất dây cáp điện, người ta quan tâm đến các chỉ số sau đây của kim
loại để kiểm soát chất lượng sản phẩm.
Tính dẫn điện:
Thể hiện khả năng truyền dẫn dòng điện của kim loại. Để đánh giá tính dẫn điện
của kim loại người ta dựa vào các thông số sau đây:
– Điện trở (ký hiệu: R): Được tính theo công thức.
R = ρ*l/s
Trong đó:
– ρ: Điện trở suất (Ω.mm2/m)
– l: Chiều dài (m)
– s: Tiết diện (mm2)
– Điện dẫn (ký hiệu: G): Là đại lượng nghịch đảo của điện trở
G = 1/R.
– Điện trở suất (ký hiệu: ρ): Là điện trở của dây dẫn có chiều dài là một đơn
vị chiều dài và tiết diện là một đơn vị diện tích.
– Hệ số nhiệt điện trở (α): Điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ
ρt = ρ0 [1+α(t-20)]
Trong đó:
– ρt: Điện trở suất của kim loại ở t0C
– ρ0: Điện trở suất của kim loại ở 200C
– t: Nhiệt độ tại thời điểm đo.
Tính dẫn nhiệt:
Khi bị đốt nóng hoặc làm lạnh kim loại có tính chất truyền nhiệt. Khi kim loại dễ đốt nóng nhanh và đồng đều hay dễ nguội nhanh thì kim loại đó có tính dẫn nhiệt tốt.
Các vật có tính dẫn nhiệt kém, muốn đốt nóng hoàn toàn phải mất nhiều thời gian và nếu làm nguội quá nhanh có thể gây nứt, vỡ.
Tính giãn nở nhiệt:
Khi đốt nóng các kim loại giãn nở ra và khi nguội lạnh các kim loại co lại.
2.4
Tính nhiễm từ
Không phải kim loại nào cũng có tính nhiễm từ, chỉ có một số loại bị từ hóa sau khi được đặt trong một từ trường. Sắt và hợp kim của sắt có tính nhiễm từ. Niken và coban được gọi là chất sắt từ. Còn lại những lại những loại kim loại khác không có tính chất nhiễm từ.
Tính nóng chảy:
Khi đốt nóng và đông đặc lại khi làm nguội, kim loại sẽ có tính nóng chảy. Điểm nóng chảy là nhiệt độ ứng với kim loại chuyển từ thể rắn sang thể nóng hoàn toàn. Trong công nghệ đúc, điểm nóng chảy có ý nghĩa vô cùng quan trọng, kim loại khi nóng chảy có thể dễ dàng tạo khuôn.
Tính nóng chảy của kim loại
Tính chống ăn mòn:
Kim loại khi ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ cao cũng không bị ăn mòn bởi hơi nước hay oxi của không khí. các kim loại khác nhau sẽ có sự ăn mòn khác nhau
Trong điều kiện bình thường, đồng và nhôm đều chống được ăn mòn còn thép thì kém hơn. Nhôm không chịu được môi trường muối, thường mau bị ăn mòn.Cần chú ý hiện tượng ăn mòn điện hóa do tác dụng của dòng điện tự sinh của các kim loại khi tiếp xúc với nhau như:
– Cu – Al.
– Fe – Zn.
Trên lưới điện, thường không nối trực tiếp ruột dẫn điện bằng nhôm vào các thiết bị, đầu nối bằng đồng mà phải dùng loại đầu nối bằng hợp kim đặc biệt.
Trong các dây dẫn yêu cầu có lực kéo đứt lớn thì thường sử dụng loại ruột dẫn có lõi thép chịu lực.
Để bảo vệ thép không bị rỉ người ta thường tráng bên ngoài một lớp kẽm chống oxy hóa, nhưng nếu lớp kẽm tráng không kín, không đảm bảo độ dày thì khi cọ xước nước ngấm vào đến thép sẽ tạo mạch chuyển dịch các điện tích, tuy rất chậm nhưng sức phá hủy rất mạnh.
Tính chất cơ học:
Độ chịu kéo, chịu nén, chịu bẻ gãy, chịu xoắn … là những đặc tính cơ học của kim loại, cho phép đánh giá khả năng kháng lực của kim loại, từ đó lựa chọn phương pháp công nghệ trong gia công áp lực.
Tính chất công nghệ:
Khi lựa chọn kim loại để chế tạo ta phải chú ý đến tính công nghệ của nó. Tính công nghệ bao gồm: tính cắt gọt, tính hàn, tính rèn, tính đúc, tính nhiệt luyện.
Các vật liệu dẫn điện tốt nhất và hiệu quả nhất hiện tại
Hiện tại, có rất nhiều loại vật liệu có khả năng dẫn điện. Dưới đây Trần Phú Cable sẽ cung cấp đến bạn top 10 loại vật liệu dẫn điện tốt nhất.
Chất liệu dẫn điện bằng Bạc
Vật liệu dẫn điện – Bạc
Nếu nói về các vật liệu dẫn điện tốt nhất chắc chắn phải nghĩ ngay đến bạc có kí hiệu hóa học là: Ag
– Tính chất vật lý của bạc: Điểm chung của bạc là có độ mềm dẻo, dễ uốn vì thế rất dễ thay đổi kích thước và hình dạng. Màu sắc nổi bật của bạc là màu trắng có khối lượng riêng 10,49 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy là 960,5°C.
– Tính chất hóa học: Bạc kém hoạt động (kim loại quý), nhưng ion Ag+ có tính oxi hóa cao.
– Ứng dụng thực tế: Mặc dù, được đánh giá là vật liệu dẫn điện tốt nhất hiện nay nhưng bạc là kim loại quý có giá trị lâu dài nên thường được sử dụng làm đồng tiền xu, đồ trang sức, và các đồ dùng trong mỗi gia đình… và không được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp và truyền tải điện.
Chất liệu dẫn điện bằng Vàng
Chất liệu dẫn điện – Vàng
Chất dẫn điện thứ 2 chính là Vàng có kí hiệu hóa học – Au
– Ứng dụng thực tế: Vàng có giá trị cao nên thường không được sử dụng làm các vật dụng thông thường mà được dùng nhiều nhất trong ngành chế tạo kim hoàn, trang sức, hoặc là chế tạo các đồ mỹ nghệ giá trị cao như tượng dát vàng, công trình dát vàng …
– Tính chất vật lí:
+ Vàng là kim loại có tính chất mềm, dẻo và tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, chỉ kém so với bạc và đồng.
+ Vàng có khối lượng riêng là 19,3g/cm3, nóng chảy ở nhiệt độ 1063°C.
– Tính chất hóa học:
+ Vàng là kim loại có tính khử yếu
+ Vàng không bị oxi hóa trong không khí cho dù ở trông nhiệt độ nào và không bị hòa tan với axit, kể cả HNO3. Tuy nhiên, vàng sẽ bị hòa tan trong một số trường hợp như: nước cường toan, dung dịch muối xianua.
Chất liệu dẫn điện bằng Đồng
Chất liệu dẫn điện – Đồng
Loại vật liệu dẫn điện thứ 3 phải nói đến là Đồng, có ký hiệu quá học là Cu.
– Ứng dụng thực tế: Đồng là vật liệu đã được ghi chép trong các tư liệu của một số nền văn minh cổ đại với lịch sử lên đến 10 000 năm; và việc dùng đồng đỏ đã phát triển ở thời đại của các nền văn minh được gọi với tên là thời đại đồ đồng. Giờ đây được xem đồng là vật liệu chế tạo dây dẫn điện phổ biến nhất bởi giá thành rẻ và số lượng nhiều. Bên cạnh đó, đồng còn được sử dụng rất phổ biến trong đời sống hiện nay, để chế các đồ gia dụng như: mâm, chảo, nồi… hoặc có thể kể đến như các đồ mỹ nghệ như tượng đồng, đồng hồ quả lắc,… hoặc các loại nhạc cụ và vũ khí.
– Tính chất vật lý: Đồng nguyên vật liệu có điểm đặc biệt là khá mềm nên dễ uốn, dẻo, kéo sợi và dát mỏng. Bề mặt đồng tươi có màu cam đỏ; đồng có độ dẫn điện giảm nhanh nếu có pha lẫn tạp chất. Khối lượng riêng của đồng là 8,98g/cm3 và nhiệt độ nóng chảy ở mức là 1085°C
– Tính chất hóa học: Đồng thuộc dạng kim loại có tính khử yếu.
Wolfram
Chất liệu dẫn điện – Wolfram
Vật liệu dẫn điện thứ 4 chính là Wolfram, có ký hiệu hóa học là W.
– Tính chất vật lí
+ Ở dạng thô, kim loại Wolfram này có màu xám thép, giòn và cứng. Để có thể gia công thì chúng ta nên chọn Wolfram tinh khiết.
+ Nhiệt độ nóng chảy là 3 422 °C.
– Tính chất hóa học: Đây là kim loại kém hoạt động, có khả năng chống oxy hóa, axit, và kiềm.
– Ứng dụng thực tế
+ Wolfram được dùng để chế tạo bóng đèn, sợi ống chân không, thiết bị sưởi, và các vòi phun động cơ tên lửa….
+ Chất dẫn điện này còn được dùng làm điện cực và là nguồn phát xạ trong các thiết bị chùm tia điện tử dùng súng phát xạ trường như kính hiển vi điện tử.
+ Trong điện tử, wolfram được sử dụng để làm vật liệu kết nối trong các vi mạch.
