Alles über elektrisch leitfähige Materialien
Wie die meisten Menschen wissen, dienen Metalle als hervorragende elektrische Leiter, während Nichtmetalle (wie Kunststoffe und Kautschuke) dies nicht tun. Elektrische Leitfähigkeit — oder deren Fehlen – machen diese beiden Arten von Materialien im Allgemeinen für verschiedene Anwendungsfälle im industriellen Bereich geeignet. Bei der Auswahl eines Herstellungsmaterials für ein elektrisches oder elektronisches Gerät ist es wichtig, seine elektrischen Eigenschaften, einschließlich seiner Leitfähigkeit, zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass das Endprodukt wie vorgesehen funktioniert.
Der folgende Blogbeitrag dient als Leitfaden für elektrisch leitfähige Materialien und beschreibt, was ihre Schlüsseleigenschaft verursacht, welche Typen verfügbar sind, wie sie sich auf die Herstellung beziehen und wie ein typischerweise nicht leitendes Material in ein leitfähiges Material umgewandelt werden kann.
Was verursacht elektrische Leitfähigkeit?
Herstellungsmaterialien variieren in der Anzahl (eins bis acht) der Valenzelektronen, die in der äußeren Hülle ihrer Atome vorhanden sind. Im Allgemeinen gilt, je niedriger die Zahl, desto leitfähiger das Material (normalerweise ein Leiter) und je höher die Zahl, desto weniger leitfähig das Material (normalerweise ein Isolator).
Die meisten Metalle haben zwischen einem und drei Valenzelektronen, wodurch sich die elektrisch geladenen subatomaren Teilchen leicht lösen und mobilisieren können. Die freie Bewegung von Elektronen führt zum Durchgang einer Ladung — d. H. Zur Leitung von Elektrizität. Im Gegensatz dazu haben Gummi- und Kunststoffmaterialien typischerweise wenige, wenn überhaupt, freie Elektronen, was sie zu schlechten elektrischen Leitern macht, aber hervorragend für isolierende Anwendungen geeignet ist.
Beispiele für elektrisch leitfähige Materialien
Viele der am besten leitfähigen Materialien sind Metalle. Die drei Metalle mit der höchsten elektrischen Leitfähigkeit sind:
- Silber
- Kupfer
- Gold
Jedes dieser Metalle hat ein Valenzelektron. Aluminium ist das nächstleitfähigste Metall, obwohl es drei Valenzelektronen hat. Obwohl Silber und Gold eine höhere Leitfähigkeit als Kupfer bzw. Aluminium bieten, werden letztere Materialien aufgrund ihrer geringeren Kosten und breiteren Verfügbarkeit häufiger verwendet.
Der Einfluss der elektrischen Leitfähigkeit auf die Herstellung
Die elektrischen Eigenschaften eines Materials beeinflussen, wie es in elektrischen und elektronischen Geräten verwendet wird. Zum Beispiel:
- Leiter— hochleitfähige Materialien (z., Metalle wie Silber, Gold oder Kupfer) – werden zur Herstellung von elektrischen Drähten und Kabeln verwendet
- Isolatoren – Materialien mit schlechter elektrischer Leitfähigkeit (z. B. Gummi oder Kunststoff) — werden zur Herstellung von Isolierungen und anderen elektrischen Schutzprodukten verwendet
- Halbleiter —Materialien, die weder gute noch schlechte elektrische Leiter sind (z., Silizium) – werden häufig verwendet, um integrierte Schaltkreise für Computer, Telefone, Fernseher und viele andere elektronische Geräte herzustellen
Wie man nicht leitende Materialien leitfähig macht
Als Alternative zu Metallen können Produkthersteller auch ein typischerweise nicht leitendes Material wie ein Gewebe oder Elastomer verwenden, das verändert wurde, um eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit zu erzielen. Materialhersteller können ein nicht leitendes Substrat in einen elektrischen Leiter umwandeln, indem sie eine spezielle Technik anwenden, die elektrisch leitfähige Zusätze in das Grundmaterial integriert.
Elektrisch leitfähige Produkte von RCF Technologies
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