Důležité vlastnosti kovů používaných v elektrotechnice
Měrný elektrický odpor (rezistivita)
Teplotní součinitel odporu
Supravodivost a hypervodivost
Hustota
Nejmenší má lithium, největší osmium
Teplota tání
Součinitel tepelné vodivosti
Největší mají čisté kovy
Rozdělení kovů podle teploty tání:
1. kovy s nízkou teplotou tání
2. kovy se střední teplotou tání
3. těžkotavitelné kovy
1. Základní elektrovodné materiály
Požadují se co nejmenší ztráty, tj. co nejmenší el. odpor.
Elektrický odpor závisí na rozměrech a na teplotě vodiče. Rezistivita elektrovodných
materiálů má hodnotu v rozmezí
ρ = 10-2
až 10-1
µ m
teplotní činitel u většiny čistých kovů je
αR = 4
Jejich rezistivita leží mezi 3. Velikost rezistivity záporný teplotní součinitel odporu řadí grafit hranici
mezi vodiči polovodiči 10-5
m, -10-3
K-1
).
Polymerní kompozity
Skládají polymerní matrice plnidel bázi kovových prášků nebo sazí formě grafitu. Někdy používá
kompozitů grafit-kov. Velké množství elektrotechnického uhlíku používá pro kartáče
elektrických strojů, které přivádějí proud rotujícím částem.
Materiály bázi uhlíku jeho kompozity
Do této skupiny řadíme elektrotechnický uhlík, vodivé plasty kompozity typu grafit-kov,
plast-kov plast-grafit. Podle stupně krystalinity obsahu
nečistot jeho rezistivita mění 10-5
do 10-4
m.
Elektrotechnický uhlík
Je nejznámější nejdéle používaný. vrstvách trojnásobná koordinace atomů uhlíku
daná hybridizací. Jako konstrukční
materiál nemají prakticky význam používají pouze tvrzených litin odlitky vysokou
odolností proti mechanickému opotřebení. Atomy vázané kovalentně jsou umístěny rozích pravidelných
šestiúhelníků tvořících vrstvy.
Čtvrtý valenční elektron může snadno pohybovat rovině vrstvy chová podobně jako
volné elektrony kovech.13
Bílá litina
Veškerý uhlík formě tvrdého křehkého cementitu, proto jsou bílé litiny extrémně
tvrdé křehké.
Fyzikální mechanické vlastnosti jsou podobné grafitu.
Uhlíkové elektrody dále používají pro obloukové pece, oblouková svítidla, elektrolýzu,
galvanické články pro svařování. nutné, aby kromě vodivosti
měly žádanou tvrdost, pevnost, životnost malý součinitel tření. Jsou vyráběny směsi práškového grafitu prášku kovů, hlavně
stříbra mědi. Prakticky nelze třískově obrábět, lze pouze brousit.10-6
až 10-8
m. Pro elektrotechniku se
používá různě technologicky tepelně zpracovaný uhlík. Vrstvy jsou sobě poutány slabými vazebními silami druhého
řádu. Zvláštním rysem grafitu je, se
netaví, jeho oxid plyn, tím jsou jeho povrchové vlastnosti stálé. Tím vysvětluje dobrá tepelná elektrická vodivost grafitu jeho
neprůsvitnost. Pod perkolačním prahem (perkolační práh stav náhlého snížení
rezistivity vzrůstajícím obsahem rezistivita kompozitu blíží rezistivitě matrice (1012
. Tím jsou dány mechanické vlastnosti, malá pevnost štípatelnost směru vrstev. grafitového prášku vyrábějí vrstvové rezistory pro
slaboproudou elektrotechniku nebo hmotové rezistory tvaru hranolů, válců desek, hodící
se pro elektrické vytápění.
Amorfní uhlík
Připravuje pyrolýzou organických látek, strukturu různým stupněm uspořádanosti a
velmi složitým prostorovým umístěním základních stavebních jednotek rozměrech nm. Krystalický uhlík koordinačním číslem diamantovou mřížku, atomy jsou
vázány silnou kovalentní vazbou, tvrdý, průsvitný nevodivý. Technologií přípravy ovlivňujeme jeho
tvrdost koeficient tření. Struktura grafitu
s koordinačním číslem vrstevnatá.
Obsahem plnidla matrici lze ovlivňovat hlavně rezistivitu kompozitu, která mění
v širokém rozsahu. Uhlík přírodě vyskytuje jako krystalický anebo
amorfní
