Top 10 kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay

Dẫn điện là tính chất đặc trưng của kim loại, quyết định các ứng dụng quan trọng trong sinh hoạt và sản xuất. Bài viết sau đây, BTB Electric sẽ cùng bạn tìm hiểu về 10 kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay. 

Khái niệm độ dẫn điện của kim loại

Độ dẫn điện là thông số thể hiện mức độ truyền tải dòng điện hay khả năng dẫn điện của một chất. Theo định luật Ohm: dòng điện tỉ lệ với điện trường tương ứng và tham số tỉ lệ chính là độ dẫn điện, được biểu thị qua công thức:

Mật độ dòng điện = Cường độ điện trường x độ dẫn điện

Độ dẫn điện có đơn vị là Siemens trên mét (S/m). Đối với các đường điện cao thế, độ dẫn điện của dây trần thường được đưa ra bằng %IACS (International Annealed Copper Standard).

Độ dẫn điện của kim loại có ký hiệu EC, là thông số cho biết mức độ truyền tải dòng điện của một kim loại. EC phụ thuộc vào các hạt mang điện tích âm (-) và các hạt mang điện tích dương (+). Mỗi loại kim loại sẽ có đặc tính dẫn điện khác nhau, phụ thuộc vào cấu trúc nguyên tử và mức độ tự do của các electron di chuyển.

Độ dẫn điện của kim loại có vai trò quan trọng trong:

• Kiểm tra độ dẫn điện của các thiết bị điện tử, ngăn ngừa sự hỏng hóc khi quá tải.
• Kiểm tra tính tinh khiết của một vật liệu.
• Lựa chọn kim loại phù hợp trong việc truyền tải điện năng và sản xuất các thiết bị điện tử.

Tại sao kim loại lại có khả năng dẫn điện tốt?

Kim loại có cấu tạo đặc thù quy định khả năng dẫn điện tốt. Bên trong kim loại gồm rất nhiều hạt electron mang điện tích di chuyển một cách tự do. Thay vì quay quanh các nguyên tử tương ứng, các hạt mang điện này lại tạo thành một biển electron bao quanh hạt nhân dương của những ion kim loại tương tác, sau đó tiếp tục dịch chuyển tự do qua các hợp chất, đồ vật. Điều này khiến kim loại có khả năng dẫn điện vượt trội so với phi kim và các hợp chất khác. 

Yếu tố ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện của kim loại:

• Nhiệt độ: Nhiệt độ càng cao, kim loại dẫn điện càng giảm. Nguyên nhân là do khi được nối với nguồn điện, các electron tự do đang chuyển động hỗn loạn sẽ chuyển động thành dòng. Khi nhiệt độ tăng, sự dao động của các cation tăng lên, cản trở sự chuyển động của dòng electron tự do trong kim loại.
• Tạp chất: Kim loại có tạp chất có thể ảnh hưởng đến cấu trúc nguyên tử và gây cản trở đến sự di chuyển của các electron tự do. Càng nhiều tạp chất càng tạo ra nhiều rào cản trong mạng lưới nguyên tử, làm giảm độ dẫn điện của kim loại. Kim loại càng tinh khiết, khả năng dẫn điện càng cao.
• Độ dày: Độ dày của kim loại cũng ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện. Kim loại dày sẽ có khả năng dẫn điện tốt hơn miếng mỏng có cùng chiều dài và kích thước. Nếu hai miếng kim loại có cùng độ dày nhưng chiều dài khác nhau, miếng ngắn sẽ dẫn điện tốt hơn so với miếng dài.

Top 10 kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay

Độ dẫn điện của 10 kim loại dưới đây sẽ giảm dần theo thứ tự được liệt kê. 

Bạc (Ag)

Đứng đầu danh sách kim loại dẫn điện tốt nhất là bạc. Đây là kim loại chuyển tiếp màu trắng, đặc tính mềm dẻo, dễ gia công và có khả năng dẫn điện rất tốt.

Nhược điểm lớn nhất của bạc là giá thành cao và ít ứng dụng trong ngành công nghiệp điện nên không phải lựa chọn hàng đầu trong các ứng dụng dẫn điện. Bạc hiện nay chủ yếu được dùng để tráng gương, chế tạo trang sức, sản xuất chén đũa, que hàn…

Đồng (Cu)

Khả năng dẫn điện của đồng đứng thứ 2 trong danh sách, chỉ sau bạc. Với đặc tính mềm, dễ uốn và tạo hình, độ dẫn nhiệt cao, hiện nay đồng là vật chất chế tạo dây dẫn điện, cuộn từ cho nam châm điện, động cơ điện,… phổ biến nhất. Các mỏ đồng khá đa dạng trong tự nhiên, thuận tiện trong việc khai thác nên giá của loại vật liệu này không quá cao. Tuy nhiên, nếu có lẫn tạp chất, độ dẫn điện của đồng sẽ giảm nhanh. 

Vàng (Au)

Tương tự Bạc và Đồng, Vàng có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, đồng thời khó bị oxy hóa và không bị tác động bởi không khí, hóa chất.

Vàng có đặc điểm mềm khi ở dạng nguyên chất nên có tác dụng làm cứng các hợp kim khác như bạc và đồng. Tuy nhiên, đây vẫn là kim loại hiếm, có giá thành cao nên để sử dụng làm chất dẫn điện sẽ không thực tế. Hiện nay, vàng là vật liệu hàng đầu để chế tạo trang sức và trao đổi tiền tệ. Ngoài ra, một số thiết bị cao cấp sẽ được mạ vàng để tăng khả năng dẫn điện. 

Nhôm (Al)

Nhôm đứng thứ 4 trong nhóm 10 kim loại dẫn điện tốt nhất. 

Đây là kim loại dẻo, dễ nóng chảy ở nhiệt độ cao và có khả năng chống ăn mòn khá tốt. Nhược điểm lại là dễ bị ăn mòn trong môi trường có nồng độ muối cao, độ bền cơ khí khá kém, khó hàn nối khi bị đứt gãy. 

Một số trường hợp, nhôm cũng có thể làm dây dẫn điện. Tuy nhiên, ứng dụng quan trọng của nhôm là trong các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, vật liệu cấu trúc hoặc được dùng làm vách ngăn xây dựng, chế tạo tôn, cột, trụ nhà….

Natri (Na)

Natri là kim loại mềm, có thể cắt bằng dao, thường có màu bạc và sẽ chuyển sang màu xám trắng khi tiếp xúc với không khí và bị oxy hóa.

Khả năng dẫn điện của Natri ở mức khá. Ở môi trường bình thường, Na dẫn điện, dẫn nhiệt tốt nhưng do thuộc kim loại nhóm IA nên khi gặp các chất tiếp xúc khác như nước sẽ tác dụng mạnh và giải tỏa nhiệt. Do đó, Natri không được sử dụng trong các ứng dụng dẫn điện phục vụ sinh hoạt – sản xuất.

Ngược lại, Natri là thành phần quan trọng trong quá trình sản xuất este và các hợp chất hữu cơ. Ứng dụng phổ biến nhất của Na là thành phần chính của muối ăn (NaCl), sản xuất xà phòng và làm trơn bề mặt kim loại. Na cũng được dùng trong chế tạo đèn hơi, chất lỏng dẫn nhiệt trong lò của các phản ứng nhiệt hạt nguyên tử. 

Wolfram (W)

Wolfram là kim loại cứng, giòn, nặng nên khó gia công nhưng lại có khả năng chống axit, kiềm, chống oxy hóa cực tốt và không bị ảnh hưởng dưới tác dụng của hồ quang.

Ở dạng tinh khiết, W được dùng nhiều nhất trong ngành điện để làm dây tóc bóng đèn điện tóc, tấm bia bắn phá của điện tử. Wolfram cũng có tính trơ và độ dẫn điện ở mức khá nên còn được sử dụng trong chế tạo kính hiển vi và điện cực. 

Đồng thau (CuZn)

Đồng thau là hợp kim được pha trộn bởi đồng và kẽm nhưng lại có khả năng dẫn điện kém hơn cả đồng. Ưu điểm lớn nhất của đồng thau là vẻ đẹp thẩm mỹ với màu vàng lấp lánh ở nhiều độ đậm nhạt nên được ứng dụng rộng rãi để chế tạo trang sức giá trị thấp. Ngoài ra, hợp kim này thường được dùng làm vật liệu hàn, đầu đạn súng, nhạc cụ, đồ trang trí mỹ nghệ, van bi đồng…

Sắt (Fe)

Sắt là kim loại phổ biến và không thể thiếu của cuộc sống hiện nay, xuất hiện trong hầu hết các công trình, đồ dùng gia dụng.

Kim loại này có đặc trưng là cứng, chắc và tính hình thù cao nhưng lại dễ bị ăn mòn khi tiếp xúc với không khí và nước. Do độ dẫn điện ở mức trung bình, sắt trở thành nguyên liệu chính trong ngành công nghiệp sản xuất thép cùng các đồ gia dụng như tủ, bàn, cầu thang,… và đóng vai trò quan trọng trong ngành sản xuất ô tô, các công trình xây dựng kiến trúc. 

Crom (Cr)

Crom là kim loại hiếm gặp trong cuộc sống hàng ngày với đặc tính giòn, cứng, chống trầy xước tốt và khó bị nóng chảy. Tuy thuộc nhóm kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay nhưng ứng dụng của Crom không cao. Hiện nay, đây là chất xúc tác không thể thiếu của ngành công nghiệp như: đánh bóng bề mặt, tạo tính không gỉ sét cho dao, kéo, tạo màu cho thuốc sơn nhuộm, làm khuôn đúc gạch nung, là phụ gia quan trọng của nhiên liệu xăng,…

Chì (Pb)

Chì là kim loại mềm nhưng lại có trọng lượng vô cùng nặng, có khả năng dẫn điện ở nhiệt độ thấp, sức bền cao và không bị ăn mòn trong môi trường muối. Nhược điểm của chì là dễ bay hơi trong môi trường axit nên rất độc nếu sử dụng trực tiếp. Vì thế, kim loại này chủ yếu được dùng để chế tạo bình ắc quy, tấm chắn chất phóng xạ,… Trong ngành mỹ phẩm, chì là thành phần của son môi, giúp son lâu trôi. Tuy nhiên, nếu lạm dụng quá mức có thể gây ngộ độc.

Một số câu hỏi về kim loại dẫn điện

Câu hỏi 1: Tại sao bạc là kim loại dẫn điện tốt nhất?

Trả lời: Độ dẫn điện của kim loại phụ thuộc vào số lượng các electron (-) và các ion (+) trong kim loại đó. Càng nhiều ion, khả năng dẫn điện của kim loại càng cao và ngược lại. Tương ứng, bạc có cấu trúc tinh thể đặc biệt với các electron tự do di chuyển dễ dàng, thuận lợi cho dòng điện chạy qua một cách hiệu quả. 

Câu hỏi 2: Kim loại nào được sử dụng phổ biến nhất để làm dây dẫn điện?

Trả lời: Xét về tính dẫn điện, đồng không phải kim loại dẫn điện tốt nhất nhưng lại được sử dụng phổ biến nhất để làm dây dẫn điện. Nguyên nhân: 

• Độ dẫn điện cao: Xếp sau bạc. 
• Giá cả hợp lý: So với bạc hoặc vàng, đồng thích hợp làm dây dẫn hơn khi xét về giá trị kinh tế. 
• Độ dẻo cao: Đáp ứng tốt yêu cầu uốn cong theo địa hình, cấu trúc tòa nhà… 
• Chịu nhiệt tốt nên an toàn cho quá trình tải điện. 

Câu hỏi 3: Kim loại nào dẫn điện kém nhất?

Trả lời: Bismuth, franci và thủy ngân là 3 kim loại có tính dẫn điện kém nhất. 

Câu hỏi 4: Ứng dụng phổ biến của kim loại dẫn điện tốt nhất là gì?

Trả lời: Kim loại dẫn điện tốt thường được sử dụng trong chế tạo dây điện, cáp điện, các thiết bị điện tử và nhiều ứng dụng khác yêu cầu khả năng truyền tải điện năng hiệu quả.

Hy vọng với những thông tin BTB Electric vừa cung cấp đã giúp bạn hiểu rõ hơn về các kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay. Tham khảo thêm các bài viết hữu ích khác trên website: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/thuat-ngu-nganh-dien/.