Thế nào là vật liệu dẫn điện cách điện dẫn từ

Vật liệu dẫn điện là gì? Tính chất của vật liệu dẫn điện có gì đặc biệt? Những vật liệu nào sau đây là dẫn điện: đồng, sắt, gang, nhựa…? Bài viết hôm nay chúng tôi sẽ giải đáp chi tiết những câu hỏi trên đây, cùng tham khảo nhé!

Vật liệu dẫn điện là các vật chất có tính dẫn điện, chúng cho phép dòng điện đi qua. Giải thích trên cơ sở lý thuyết vật liệu thì các vật chất này có mang điện tích(electron) tự do. Các electron này sẽ di chuyển theo hướng nhất định dưới tác động của dòng điện tại một điều kiện nhiệt độ nhất định.

Vật liệu dẫn điện có thể là chất rắn, chất lỏng hoặc chất hơi, chất khí trong những điều kiện phù hợp. Một số bộ phận được sản xuất bằng vật liệu trong các đồ dùng điện phổ biến hiện nay: lõi dây điện, chốt phích cắm, cầu chì, dây tóc bóng đèn bằng vonfram, bếp điện, nồi cơm điện được làm bằng nicrom…

Điện trở là giá trị biểu thị sự cản trở dòng điện đi qua vật liệu. Những vật liệu dẫn điện thường sẽ được giảm giá trị điện trở xuống mức thấp nhất bằng cách loại bỏ oxit kim loại, tinh luyện đạt đến độ tinh khiết nhất định nhằm tối ưu hiệu suất dẫn truyền điện. Một số vật liệu dẫn điện có điện trở cao có thể được ứng dụng vào việc đốt nóng(máy sưởi điện) hoặc thắp sáng(dây tóc bóng đèn).

>>Có thể Bạn quan tâm: Vật liệu cách điện là gì?

Hiện nay, có thể phân chia vật liệu dẫn điện thành 3 loại chính dựa vào điều kiện hoạt động đó là:

• Vật liệu dẫn điện thể rắn: gồm các kim loại và hợp kim và được chia thành 2 loại là dẫn điện cao và có điện trở cao. Những loại vật liệu có khả năng dẫn điện cao được dùng để làm dây dẫn, cáp điện… Còn những loại có điện trở cao được dùng làm dụng cụ đốt nóng như bóng đèn, biến trở…
• Vật liệu dẫn điện ở thể lỏng: gồm các kim loại nóng chảy và các dung dịch điện phân. Bởi ở điều kiện nhiệt độ cao kim loại sẽ nóng chảy trừ thủy ngân có nhiệt độ nóng chảy là 39 độ C. Do vậy kim loại lỏng chỉ có thủy ngân được dùng trong kỹ thuật.
• Vật liệu dẫn điện ở thể khí: chỉ tồn tại trong những điều kiện nhất định có thể khí. Do đó không được ứng dụng nhiều như 2 loại vật liệu dẫn điện ở thể rắn và lỏng.

Đầu tiên, không thể bỏ qua đúng như tên gọi là tính dẫn điện, hầu hết các vật liệu dẫn điện đều có khả năng dẫn điện cực tốt. Để đánh giá khả năng dẫn điện cần dựa vào các thông số điện trở, điện dẫn, điện trở suất, hệ số nhiệt trở. Một số vật liệu dẫn điện tốt có thể kể đến như bạc, đồng, vàng, nhôm, sắt…

• Hệ số nhiệt của điện trở suất

Vật liệu dẫn điện có điện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ trong khoảng nhiệt độ hẹp quan hệ giữa điện trở suất và nhiệt độ gần như là đường thẳng. Hệ số của điện trở suất sẽ thể hiện sự thay đổi điện trở suất của vật liệu khi nhiệt độ thay đổi. Cụ thể vật liệu có điện trở suất càng nhỏ hệ số càng lớn.

Thông thường khi đốt nóng hoặc truyền lạnh vật liệu dẫn điện sẽ có thêm tính dẫn nhiệt tốt, dễ nóng chảy ở nhiệt độ cao. Những loại dễ nguột hoặc dễ nóng nhanh sẽ có khả năng dẫn nhiệt tốt còn những loại lâu nguội, cần thời gian đốt nóng lâu sẽ có tính dẫn nhiệt kém. 

Khi bị đốt nóng ở nhiệt độ cao các vật liệu dẫn điện sẽ bị giãn ra, khi làm lạnh thì sẽ bị co lại. Do vật khi sử dụng để xây dựng trong các công trình cần tạo một khe hở nhỏ để đảm bảo an toàn.

Một số vật liệu dẫn điện có khả năng nhiễm từ cao là sắt và hợp kim của sắt tuy nhiên cần đặt trong từ trường mới có tính nhiễm từ. Ngoài ra, còn có niken, coban còn những kim loại khác không có tính nhiễm từ.

Vật liệu dẫn điện khi bị đốt nóng ở nhiệt độ thích hợp sẽ bị nóng chảy. Đây cũng chính là lợi thế giúp chúng có thể tạo hình, tạo khuôn dễ dàng và có thể tái sử dụng để tiết kiệm chi phí.

Vật liệu dẫn điện có khả năng chống ăn mòn tốt ở nhiệt độ cao và nhiệt độ bình thường. Do đó chúng sẽ không bị ăn mòn bởi oxy hoặc hơi nước. Một số loại vật liệu chống ăn mòn tốt có thể kể đến là đồng, nhôm …

Ngoài các tính chất trên các vật liệu dẫn điện còn có các tính chất như khả năng chịu nén tốt, chịu kéo, chịu bẻ gãy, chịu xoắn…

>>Xem thêm các chủ đề trong chuyên mục: Tìm hiểu về Vật Liệu

Đồng được xem là vật liệu dẫn điện tốt nhất trong các loại vật liệu nên được dùng nhiều trong ngành kỹ thuật điện: trong kết cấu máy điện, máy biến thế, dây tải điện, trang thiết bị điện…. Bởi đặc tính có điện dẫn suất lớn, nhiệt dẫn suất lớn, sức bền cơ khí cao, chống va đập, chống ăn mòn khí quyển tốt, làm việc tốt trong điều kiện thời tiết xấu và có tính đàn hồi cao. 

Nhôm là vật liệu dẫn điện thứ 2 sau đồng cũng được ứng dụng trong kỹ thuật điện: dây cáp điện, tụ điện, roto của động cơ điện, đầu nối giắc cắm, dây dẫn điện ở đường dây truyền tải. Nhôm có màu trắng bạc, là kim loại mềm, dễ dát mỏng, gia công, dễ kéo sợi, dễ bị phá hủy trong môi trường có muối và chống ăn mòn tốt. Tuy nhiên nhôm có nhược điểm là sức bền cơ khí kém, khó hàn nối.

Chì là  vật liệu dẫn điện có màu tro sáng ngả xanh da trời với đặc tính mềm dẻo, dẫn điện tốt ở điều kiện nhiệt độ thấp. Dễ hòa tan trong acid, sức bền cao với điều kiện khắc nghiệt, không bị tác dụng bởi muối, dễ dát mỏng. Tuy nhiên nêu bay hơi chì rất độc hại. Do đó được ứng dụng làm lớp bảo vệ cáp điện để chống ẩm, chế tạo tấm bản cực acquy điện, đường dây dẫn điện…

Là kim loại ở dạng rắn, màu xám đặc trưng, nhiệt độ nóng chảy thuộc vào vật liệu cao nhất tối đa 3370 độ C. Vonfram có đặc tính độ cứng cao, chống tác dụng của hồ quang, độ ăn mòn bề mặt nhỏ. Do đó được ứng dụng phổ biến để làm dây tóc bóng đèn. Tuy  nhiên, vonfram có nhược điểm là khó gia công.

Là kim loại rất bền vững khi không kết hợp với oxy, bền vững với thuốc thử hóa học, dễ gia công cơ khí và dát mỏng. Vậy nên bạch kim được ứng dụng để sản xuất cặp nhiệt độ, sản xuất đồng hồ điện yêu cầu độ nhạy cao.

Bên cạnh những ưu điểm, vật liệu dẫn điện cũng sẽ tồn tại những nhược điểm vì có tính chất dẫn điện. Do đó để đảm bảo an toàn tính mạng con người cần sử dụng đúng cách, đúng kỹ thuật. Dưới đây là một số lưu ý cần quan tâm khi sử dụng vật liệu dẫn điện:

• Nên đặt tách rời nhau để tránh hiện tượng ăn mòn điện hóa, tuyệt đối không được đặt gần nhau để tranh tiếp xúc trực tiếp. 
• Nên sử dụng thêm vật liệu cách điện để đảm bảo an toàn cho người vận hành điện: nhựa, xi măng, bê tông…
• Trước khi dùng cần tham khảo hướng dẫn sử dụng chi tiết và tuân thủ thực hiện theo khuyến cáo của nhà sản xuất.
• Trong thời điểm mùa hè nên cẩn thận tuyệt đối trong mọi trường hợp vì thời tiết nóng, nhiệt độ cao dễ gây cháy nổ nguy hiểm.
• Với quy mô gia đình nên thiết kế và lắp đặt mạng điện lưới để đảm bảo an toàn.
• Vật liệu dẫn điện được đặt cách nguồn điện một khoảng cách an toàn nhất định.

Bài viết trên đây chúng tôi đã tổng hợp những thông tin chi tiết về khái niệm, tính chất của vật liệu dẫn điện và các loại vật liệu dẫn điện được sử dụng phổ biến hiện nay. Nếu vẫn còn thắc mắc hoặc câu hỏi khác vui lòng để lại phản hồi phía dưới. Ngoài ra, đừng quên theo dõi trang web của chúng tôi thường xuyên để cập nhật những tin tức mới nhé!

Tuấn Hưng Phát cung cấp van điều khiển điện, Van điều khiển khí nén, van công nghiệp, vật tư đường ống chính hãng, đầy đủ CO, CQ – Sẵn hàng tại kho – Nhập khẩu và phân phối trực tiếp nên giá cực tốt – Bảo hành 12 tháng! Mời Quý Vị tham khảo thêm sản phẩm: Van bướm điều khiển điện – Van bi điều khiển điện

Hào Phong nhận thấy nhu cầu ngày càng gia tăng với bánh xe chống tĩnh điện làm chân giá, kệ và bàn thao tác cho các nhà máy điện tử lớn như Samsung, LG, Nokia, … Với đặc thù là ngành sản xuất kỹ thuật cao, đòi hỏi trong quá trình sản xuất phải không bụi bẩn từ không khí và môi trường làm việc không tồn tại tĩnh điện.

Bạn có thể hiểu đơn giản là bánh xe chống tĩnh điện có vai trò giống như cột thu lôi. Nó sẽ thu gom điện từ trên mặt bàn thao tác truyền xuống đất, nên nếu bánh xe mà cách điện thì tĩnh điện sinh ra trên sẽ nằm yên trên mặt bàn rồi sẽ truyền, nhiễm cho các thiết bị điện tử đặt trên đó.

Các linh kiện điện tử như IC rất nhạy về điện, nó nhạy đến mức mà đôi khi chính tĩnh điện từ thân người cũng đủ để làm hỏng cách điện của mạch trong IC. Hoặc tĩnh điện sẽ hút bụi bẩn ở môi trường gây ra rủi ro đáng tiếc trong quá trình chế tạo và lắp ráp.

Bảng vi mạch điện tử

Hào Phong đã có bài viết Bàn về tĩnh điện. Tuy nhiên ít người hiểu được bản chất của khái niệm chống tĩnh điện và vật liệu chống tĩnh điện thế nào mới đạt yêu cầu. Do vậy cần một bài viết mới này để giúp mọi người lựa chọn bánh xe chống tĩnh điện đúng cách.

Vật liệu chống tĩnh điện

Theo mục đích chống tĩnh điện, các vật liệu được phân loại theo tốc độ truyền dẫn điện tích qua nó. Tốc độ này có thể đo đạc được qua một đại lượng vật lý đặc trưng là độ trở kháng: thể hiện sự cản trở truyền dẫn điện tích của vật liệu.

Độ trở kháng được đo bằng đơn vị đo Ω (ohm) theo lũy thừa của 10. Giá trị của độ trở kháng càng nhỏ thì khả năng dẫn điện càng tăng, nếu độ trở kháng nhỏ tới một giá trị nhất định sẽ được gọi là vật liệu chống tĩnh điện (Anti static).

PHÂN LOẠI	TỐC ĐỘ DẪN TRUYỀN	MỨC ĐỘ CẢN TRỞ	OHMS	CHỐNG TĨNH ĐIỆN
Dẫn điện	Rất nhanh	Rất thấp	103 – 105	Có
Tán điện	Nhanh, nhưng cần giám sát	Trung bình	106 – 1010	Có
Cách điện	Chậm hoặc không dẫn truyền	Rất mạnh	1011 +	Không

Bảng phân loại vật liệu chống tĩnh điện theo tiêu chuẩn của EIA (Electronic Industries Alliance – Liên minh doanh nghiệp điện tử)

1. Vật liệu dẫn điện: Có độ trở kháng rất thấp nên các dòng điện tích sẽ thể di chuyển dễ dàng và nhanh chóng trên bề mặt hoặc trong lõi. Điện tích sẽ được truyền xuống đất hoặc qua các vật dẫn điện khác đặt sát hoặc tiếp xúc với nó. Vật liệu dẫn điện phải có độ trở kháng trên bề mặt không quá 105 Ω/sq hoặc độ trở kháng trung bình dưới 104 Ω/sq.

2. Vật liệu tán điện: Tốc độ di chuyển điện tích nhanh nhưng vẫn chậm hơn so với vật liệu dẫn điện. Do vậy cần có quy trình giám sát và điều khiển chặt chẽ để đảm bảo tĩnh điện trên bề mặt vật liệu được tiêu tán đúng lúc và kịp thời. Yêu cầu độ trở kháng ở mức từ 105 Ω/sq – 1012 Ω/sq trên bề mặt và trung bình dao động trong khoảng 104 Ω/sq – 1011 Ω/sq. Trong lĩnh vực hàng điện tử chỉ được sử dụng vật liệu tán điện có trở kháng tối đa không quá 109 Ω/sq.

3. Vật liệu cách điện: Vật liệu này ngăn trở điện tích di chuyển rất mạnh hoặc gần như là hoàn toàn. Tĩnh điện có thể lưu trữ và thậm chí là tích tụ trên bề mặt vật liệu này trong thời gian dài và rất khó để triệt tiêu hoàn toàn. Vật liệu cách điện có độ trở kháng trên bề mặt lớn hơn 1012 Ω/sq và trung bình ít nhất 1011 Ω/sq.

4. Vật liệu chống tĩnh điện: Là khái niệm để chỉ các loại vật liệu giúp giải phóng và ngăn cản tĩnh điện tích tụ. Theo đó vật liệu dẫn điện và vật liệu tán điện được gọi là vật liệu chống tĩnh điện. Còn vật liệu cách điện không phải là vật liệu chống tĩnh điện.

Như vậy xem xét 1 vật liệu có khả năng chống tĩnh điện hay không là nhìn vào trở kháng của nó:

VẬT LIỆU	OHM	VẬT LIỆU	OHM
Bạc	1.59×10−8	Đồng	1.68×10−8
Vàng	2.44×10−8	Nhôm	2.82×10−8
Sắt	1.0×10−7	INOX	6.9×10−7
Nước biển	2×10−1	Nước ngọt	2×101 – 2×103
Kính, thủy tinh	10×1010 – 10×1014	Cao su cứng	1×1013
Gỗ (khô)	1×1014 – 16	Không khí	1.3×1016 – 3.3×1016
Nhựa PET	10×1020	Teflon (kếp)	10×1022 – 10×1024

Độ trở kháng của một số vật liệu thông dụng (ở nhiệt độ 20°C). Giá trị mũ càng nhỏ (hoặc âm càng nhiều) thì khả năng dẫn điện càng tốt ~ cho phép dẫn truyền giải phóng tĩnh điện rất nhanh. Dựa theo bảng trên có thể thấy khả năng dẫn điện của đồng là tốt hơn bạc và kém vàng 45%.

Hào Phong cung cấp Bánh xe chống tĩnh điện

Trước hết, phải hiểu rõ bánh xe chống tĩnh điện không phải là bánh xe cách điện mà phải dẫn điện tốt hoặc ít cản trờ điện tích di chuyển. Độ trở kháng của toàn bộ bánh xe (gồm khung càng và bánh lốp) ở mọi vị trí phải đạt mức 103 – 109 Ω/sq. Thông thường, bánh xe cao su dẫn điện (độ trở kháng 103 – 105 Ω/sq) là tốt nhất vì tĩnh điện sinh ra trong quá trình sản xuất sẽ bị truyền dẫn và triệt tiêu rất nhanh.

Thuật ngữ tiếng Anh về chống tĩnh điện:

• Tĩnh điện: Static electricity, Electrostatic
• Chống tĩnh điện: Anti static/ anti-static. Anti static = Conductive + Dissipative
• Dẫn điện: Electric Conductive
• Tán điện: Electric Dissipative
• Cách điện: Electric Insulative
• Sự phóng tĩnh điện: ESD ~ Electro Static Discharge
• Sự bám hút: ESA ~ Electro Static Atraction

Nguồn: http://transforming-technologies.com/esd-fyi/difference-between-conductive-dissipative-and-insulative/