Materiales de Baja Resistividad y Alta Conductividad: Una Visión General

Un material de baja resistividad o alta conductividad se define como un material que permite que la corriente eléctrica fluya fácilmente a través de él. Estos materiales son muy útiles en ingeniería eléctrica para la fabricación de máquinas, equipos y dispositivos eléctricos. También se utilizan como conductores para todo tipo de enrollados necesarios en máquinas, aparatos y dispositivos eléctricos. Además, se utilizan como conductores en la transmisión y distribución de energía eléctrica.

Propiedades de Materiales de Baja Resistividad o Alta Conductividad

Las siguientes propiedades son deseables en materiales de baja resistividad o alta conductividad:

• Conductividad máxima posible (idealmente cero). Esto significa que el material ofrece la mínima resistencia a la corriente eléctrica y, por lo tanto, minimiza la pérdida de potencia y la generación de calor.

• Coeficiente de temperatura de resistencia mínimo posible (idealmente cero). Esto significa que la resistencia del material no cambia significativamente con la temperatura y, por lo tanto, mantiene un rendimiento estable en un amplio rango de temperaturas.

• Punto de fusión alto. Esto significa que el material puede soportar altas temperaturas sin perder su forma o conductividad.

• Alta resistencia mecánica. Esto significa que el material puede resistir la deformación, fractura o desgaste bajo estrés o carga mecánica.

• Alta ductilidad. Esto significa que el material se puede estirar en hilos u otras formas sin romperse o agrietarse.

• Alta resistencia a la corrosión (libre de oxidación). Esto significa que el material no reacciona con el oxígeno u otros sustancias en el entorno y, por lo tanto, preserva su conductividad y apariencia.

• Soldabilidad. Esto significa que el material se puede soldar fácilmente para unir los conductores o fijar otros componentes.

• Bajo costo. Esto significa que el material es asequible y ampliamente disponible.

• Larga vida o durabilidad. Esto significa que el material no se degrada o deteriora con el tiempo y, por lo tanto, mantiene su calidad y rendimiento.

• Alta flexibilidad. Esto significa que el material se puede doblar o torcer sin romperse o perder su conductividad.

Las propiedades anteriores varían según el propósito para el cual se está utilizando el material. Por ejemplo, algunas aplicaciones pueden requerir una mayor conductividad que otras, mientras que algunas pueden requerir una mayor resistencia mecánica que otras.

Factores que Afectan la Resistividad o Conductividad de los Materiales

La resistividad o conductividad de un material depende de varios factores, tales como:

• Tipo de material. Diferentes materiales tienen diferentes estructuras atómicas y configuraciones electrónicas, que afectan cómo los electrones pueden moverse a través de ellos. Generalmente, los metales tienen menor resistividad que los no metales porque los metales tienen electrones libres que pueden transportar la corriente eléctrica, mientras que los no metales tienen electrones fuertemente unidos que resisten la corriente eléctrica.

• Pureza del material. Cualquier impureza, ya sea metálica o no metálica, aumenta la resistividad de los metales. Incluso una impureza de baja resistividad aumentará la resistividad del metal. La razón detrás de esto es que la adición de una pequeña impureza crea imperfecciones en la red cristalina, que perturban el flujo de electrones a través de los metales. Por lo tanto, los metales puros tienen menor resistividad que las aleaciones o compuestos.

• Temperatura del material. La resistividad de la mayoría de los materiales aumenta con la temperatura porque una temperatura más alta causa más vibraciones en los átomos, que interfieren con el movimiento de los electrones. Sin embargo, algunos materiales, como los semiconductores, tienen menor resistividad a temperaturas más altas porque una temperatura más alta aumenta el número de electrones libres disponibles para la conducción.

• Forma y tamaño del material. La resistividad de un material es una propiedad intrínseca que no depende de su forma y tamaño. Sin embargo, la resistencia de un conductor depende de su forma y tamaño porque la resistencia es proporcional a la longitud e inversamente proporcional al área de sección transversal. Por lo tanto, los conductores más largos y delgados tienen mayor resistencia que los más cortos y gruesos.

Ejemplos de Materiales de Baja Resistividad o Alta Conductividad

Algunos ejemplos de materiales de baja resistividad o alta conductividad son:

Plata (Ag)

La plata es el mejor conductor de electricidad entre todos los metales. Tiene la conductividad más alta y la resistividad más baja entre todos los materiales a temperatura ambiente. También es maleable, soldable, dúctil, resistente a la corrosión y soldable. El principal inconveniente de la plata es que es muy costosa, lo que limita su uso práctico en máquinas y equipos eléctricos. Sin embargo, aún se utiliza en equipos preciosos utilizados para la investigación donde el costo no importa.

Propiedades:

• Resistividad: 1.58 µΩ-cm

• Coeficiente de temperatura de resistencia a 20°C: 0.0038/°C

• Punto de fusión: 962°C

• Gravedad específica: 10.49 g/cm3

Cobre (Cu)

El cobre es el material de alta conductividad más ampliamente utilizado como conductor para máquinas y equipos eléctricos. Tiene excelente maleabilidad, soldabilidad, soldabilidad, ductilidad, resistencia a la corrosión y flexibilidad. El cobre en forma pura tiene buena conductividad, pero la conductividad del cobre de grado estándar se reduce debido a la presencia de impurezas.

Propiedades:

• Resistividad: 1.68 µΩ-cm

• Coeficiente de temperatura de resistencia a 20°C: 0.00386/°C

• Punto de fusión: 1085°C

• Gravedad específica: 8.96 g/cm3

Oro (Au)

El oro es un metal precioso y costoso que tiene buena conductividad. El oro tiene la mayor maleabilidad y ductilidad entre todos los metales y se puede estirar en hilos muy finos sin romperse. El oro también es resistente a la corrosión y soldable. Debido a su alto costo, su uso práctico se limita a instrumentos preciosos utilizados para la investigación o la decoración.

Propiedades: