Ejemplos de materiales conductores

  1. Hierro
  2. Cobre
  3. Aluminio
  4. Latón
  5. Plata pura
  6. Oro
  7. Grafito
  8. Mercurio
  9. Aire ionizado
  10. Bronce de fósforo
  11. Bronce
  12. Níquel
  13. Acero
  14. Metal galvanizado
  15. Tungsteno
  16. Zinc puro
  17. Tantalio
  18. Galio
  19. Cobre endurecido

Los materiales conductores son aquellos que ofrecen poca resistencia al paso de la electricidad, por lo que se transforman en las mejores formas de distribuir la energía en el espacio físico.
Mientras que todos los materiales permiten la conducción de corriente eléctrica hasta cierto punto, la diferencia se percibe en la efectividad que tienen en el transporte de energía.

Aquellos que hacen lo mejor son reconocidos como conductores, mientras que los materiales que no pasan la electricidad serán aislantes. Existe un nivel medio entre los dos compuestos de materiales semiconductores, que se comportan como aislantes en determinadas circunstancias, pero su conductividad puede variar en función de las condiciones en las que se encuentren.
Químicamente, el proceso que ocurre con los materiales conductores es que algunos electrones pasan libremente de un átomo a otro a través de un proceso de diferencia de potencial entre los extremos del conductor. Es precisamente este movimiento de electrones que es la corriente eléctrica.
Los controladores, entonces, son aquellos que tienen un gran número de electrones libres que se mueven a través del material, transmitiendo más fácilmente la carga de un objeto a otro. Para describir estos materiales, en muchos casos la comparación se hace con un tubo a través del cual pasa un fuerte flujo de agua.

Los mecanismos de conductividad no son idénticos en los tres estados de la materia. En el caso de los líquidos, la conductividad está relacionada con la presencia de sales en la solución, mientras que en los sólidos la conductividad tiene que ver con las bandas de valencia y la formación de una nube de electrones.

Características de los materiales conductores

Tipos de conductores

De acuerdo con la forma en que se realiza y se funda la conducción, los materiales de este tipo se clasifican generalmente de la siguiente manera:

Conductores metálicos:

Son los que tienen una conducción electrónica, porque los portadores de carga son electrones libres. Esto se debe precisamente a que los metales y las aleaciones pertenecen a este grupo.

Conductores electrolíticos:

Son aquellos que tienen una conducción de tipo iónico, donde las sustancias se disocian total o parcialmente formando iones positivos o negativos, que son portadores de carga. Aquí el paso de la corriente eléctrica se produce según un desplazamiento de la materia y una reacción química.

Materiales conductores de gas:

Son gases que han sido ionizados y por lo tanto han adquirido la capacidad de conducir la electricidad. Aunque no se utilizan con frecuencia, el aire es un gas y es un gran conductor de electricidad, lo que se hace evidente en los rayos y las descargas eléctricas de este tipo.

Características de los materiales conductores

Conductividad eléctrica:

Se considera como la capacidad de una materia dada para conducir electricidad o electrones a través de sí misma.

Coeficiente térmico de resistividad:

Cuantifica o mide la fuerza opuesta de un material contra la fuerza eléctrica.

Conductividad térmica:

Se relaciona con la capacidad del material o sustancia contra la conductividad térmica.

Fuerza electromotora:

Se denomina así al material del dispositivo que suministra energía eléctrica, por lo que debe ser capaz de estimular la carga a través de un circuito cerrado.

Resistencia mecánica:

Es la capacidad de resistir ciertas fuerzas aplicadas al material u objeto sin que éste pueda romperse.
Ejemplos de materiales inteligentes

A continuación, algunos de los materiales que comúnmente se denominan activos o inteligentes se agrupan por tipo de estímulo o comportamiento:

  1. Materiales electro y magnetoactivos: Son materiales que actúan o reaccionan a cambios eléctricos o magnéticos (magnetostrictivos, electrostrictivos), ampliamente utilizados en el desarrollo de sensores. Además, los nuevos desarrollos basados en materiales poliméricos conductores han dado paso a EAP (Electro Active Polymers), cuyo desarrollo allana el camino a los músculos y mecanismos artificiales.
  2. Materiales piezoeléctricos: materiales con la capacidad de convertir la energía mecánica en energía eléctrica y viceversa, que son ampliamente utilizados como sensores y actuadores, vibradores, campanas, micrófonos, etc. Hoy en día, además de la cerámica, existen polímeros piezoeléctricos como el PVDF, que en forma de películas se incorporan fácilmente en plásticos y compuestos.
  3. Materiales electromagnéticos y magnetorreológicos: materiales capaces de modificar sus propiedades reológicas frente a las variaciones del campo. Son suspensiones micrométricas de partículas magnetizables en fluidos de distinta naturaleza (hidrocarburos, siliconas o aceites de agua), que aumentan rápida y reversiblemente su viscosidad bajo la aplicación de campos magnéticos. Existen aplicaciones, por ejemplo, en amortiguadores variables basados en fluidos magnetorreológicos MRF.
  4. Materiales fotoactivos (electroluminiscentes, fluorescentes, fosforescentes o luminiscentes): Son materiales que actúan emitiendo luz. En el caso de los electroluminiscentes, cuando son alimentados con impulsos eléctricos, emiten luz, la luz fluorescente retorna con mayor intensidad y la energía fosforescente almacenada y emiten después de que la fuente de luz inicial ha desaparecido.
    Ya se aplican a los sistemas de señalización y seguridad. En el caso de las lámparas electroluminiscentes emiten luz y frío disponibles en forma de película (las lámparas planas) se combinan en piezas de plástico utilizando técnicas como IMD (en la decoración del molde) para que las piezas 3D emitan su propia luz.
  5. Materiales cromáticos (termocromáticos, fotocromáticos, piezocromáticos): Son materiales que modifican su color en caso de cambios de temperatura, luz o presión. Los termocromos ya están presentes en forma de etiquetas de control de temperatura (cadena de frío), artículos para el hogar (recipientes de microondas, sartenes, cables), juguetes (pegatinas que al frotarlas muestran una imagen)
  6. Materiales con memoria de forma (aleaciones de metal SMA y polímeros): Se definen como aquellos materiales capaces de «recordar» su forma y recuperarla incluso después de haberla deformado. Este efecto de la memoria de forma puede ser producido por un cambio térmico o magnético.
    Las aleaciones metálicas más conocidas son las aleaciones de níquel-titanio, cuyo nombre comercial es NITINOL, que responden a campos térmicos. Si un cable SMA pasa a través de una corriente eléctrica hasta que se calienta a una temperatura determinada, se encogerá hasta un 6% de su longitud; si se enfría por debajo de la temperatura de transición, recuperará su longitud inicial. Sus aplicaciones están muy extendidas en medicina, como cánulas intravenosas, sistemas articulares y espaciadores, hilo dental en ortodoncia. En robótica, los alambres de nitinol se utilizan como músculos artificiales, muelles, cables; ya que las válvulas de control de temperatura son aplicables en duchas, cafeteras, sistemas de unión y separación controlados, etc.

En general, estos materiales denominados «inteligentes» se solapan y mezclan con otras tecnologías importantes, como las nanotecnologías, la microelectrónica y los biomateriales.

Funciones de los materiales conductores

  1. Para rectificar la corriente alterna: al unir semiconductores de tipo n y p, el desequilibrio electrónico (entre electrones y agujeros) crea una tensión.
  2. Detectar señales de radio.
  3. Amplificar las señales de corriente eléctrica.
  4. Transistores de unión bipolar: interruptores o amplificadores que funcionan en unidades centrales de procesamiento por ordenador.
  5. Transistores de efecto de campo: se utilizan para almacenar información (son la memoria de los ordenadores).
  6. Termistores: sensores de temperatura.
  7. Transductores de presión: la presión permite aumentar la conductividad.

Ejemplos de materiales conductores

¿Qué hace un material aislante o conductor?

La alta o baja conductividad de un material viene determinada por la intensidad con la que los electrones (que son partículas subatómicas con carga eléctrica negativa) se adhieren firmemente a la estructura molecular, dando lugar a electrones que requieren bajas cantidades de energía en los materiales conductores. se movilizan a través del material, mientras que en los aisladores estas cantidades de energía deben ser mucho mayores.

Materiales aislantes:

Hay ciertos materiales que son buenos aislantes en general, como el vidrio y el plástico, mientras que otros sólo lo son bajo ciertas condiciones específicas de temperatura, presión o bajo un cierto estado de agregación (como el agua, el aire o el cuarzo).

Materiales semiconductores:

Todavía existen ciertos materiales que tienen la propiedad de ser un buen aislante cuando están en estado puro y cristalino, así como buenos conductores cuando los átomos de cristal se combinan con otros materiales, por lo que se denominan semiconductores (como la silicona y el germanio).

Materiales superconductores:

Los superconductores son aquellos materiales que, al enfriarse, dejan de ejercer resistencia a la transmisión de corriente eléctrica, lo que implica que tienen la capacidad de adquirir corriente eléctrica incluso sin resistencia.