Diferències de conductivitat tèrmica i elèctrica entre titani pur, coure i acer inoxidable
1. Conductivitat tèrmica
coure: És un referent d'alta conductivitat tèrmica entre els metalls comuns. La conductivitat tèrmica del coure pur a temperatura ambient és d'aproximadament 401 W/(m·K). Aquesta excel·lent capacitat de transferència tèrmica fa que sigui àmpliament utilitzat en intercanviadors de calor, tubs de radiadors i dissipadors de calor de dispositius electrònics, ja que pot dissipar o transferir calor ràpidament.
Acer inoxidable: La seva conductivitat tèrmica és molt inferior a la del coure. Prenent l'acer inoxidable 304 (el grau més utilitzat) com a exemple, la seva conductivitat tèrmica a temperatura ambient és només d'uns 16,2 W/(m·K), aproximadament el 4% de la conductivitat tèrmica del coure pur. La baixa conductivitat tèrmica es deu als elements d'aliatge (com el crom i el níquel) de l'acer inoxidable, que pertorben la disposició regular dels àtoms i impedeixen la transferència de calor mitjançant vibracions de gelosia i electrons lliures. Aquesta propietat fa que l'acer inoxidable sigui adequat per a aplicacions que requereixen un aïllament tèrmic o una transferència de calor lenta, com ara nanses d'estris de cuina i components estructurals d'alta-temperatura en alguns equips industrials.
Titani pur: La seva conductivitat tèrmica és entre el coure i l'acer inoxidable, però encara és molt inferior a la del coure. A temperatura ambient, la conductivitat tèrmica del titani pur és d'uns 21,9 W/(m·K), al voltant del 5,5% del coure pur i lleugerament superior a la de l'acer inoxidable 304. La conductivitat tèrmica relativament baixa del titani està relacionada amb la seva estructura de cristall -hexagonal (HCP), que restringeix el moviment dels portadors de calor. Aquesta característica permet que el titani pur s'apliqui en escenaris on es requereix un aïllament tèrmic moderat i una estabilitat estructural, com ara components de motors aeroespacials i equips d'intercanvi de calor de la indústria química.
2. Conductivitat elèctrica
coure: El coure pur té una conductivitat elèctrica extremadament alta, amb una conductivitat elèctrica d'aproximadament 58 MS/m (megasiemens per metre) a temperatura ambient, només per darrere de la plata entre els metalls. La seva densitat d'electrons lliures és alta i la mobilitat d'electrons és forta, per la qual cosa és la primera opció per a la fabricació de cables, cables i components de contacte elèctric, assegurant una baixa pèrdua d'energia durant la transmissió de corrent.
Acer inoxidable: La seva conductivitat elèctrica és molt pobre. La conductivitat elèctrica de l'acer inoxidable 304 és només d'uns 0,9 MS/m a temperatura ambient, menys del 2% del coure pur. L'addició de crom, níquel i altres elements d'aliatge introdueix un gran nombre de defectes de gelosia i centres de dispersió d'electrons al material, cosa que dificulta significativament el flux d'electrons lliures. Aquesta baixa conductivitat elèctrica fa que l'acer inoxidable sigui un material ideal per a blindatge elèctric i peces estructurals anti-estàtiques en alguns casos.
Titani pur: la seva conductivitat elèctrica també és molt més baixa que la del coure, amb una conductivitat elèctrica a -habitació d'uns 2,3 MS/m, un 4% aproximadament del coure pur i superior a la de l'acer inoxidable 304. La conductivitat elèctrica limitada del titani és causada per l'efecte de dispersió de la seva estructura cristal·lina sobre els electrons. En enginyeria, el titani pur rarament s'utilitza per a components conductors; en comptes d'això, es valora per la seva resistència a la corrosió i la seva alta relació de resistència-a-pes en aplicacions estructurals no-conductores.
