Γιατί είναι το ανοξείδωτο ένας φτωχός αγωγός;

Το ανοξείδωτο θεωρείται ένας φτωχός αγωγός της ηλεκτρικής ενέργειας έναντι των μετάλλων όπως το χαλκό και το αργίλιο λόγω διάφορων παραγόντων σχετικών με την ατομική και κρυστάλλινη δομή του, καθώς επίσης και σύνθεσή του:

1. Ατομική δομή: Η ατομική ρύθμιση ενός υλικού έχει επιπτώσεις στη δυνατότητά της να διευθύνει την ηλεκτρική ενέργεια. Στο ανοξείδωτο, τα άτομα τακτοποιούνται με τέτοιο τρόπο ώστε που δεν διευκολύνει την αποδοτική μετακίνηση των ηλεκτρονίων, τα οποία είναι αρμόδια για τη διεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος. Οι μεταλλικοί δεσμοί στα κράματα ανοξείδωτου, όπως iron-chromium ή το σίδηρος-νικέλιο, μπορούν να εμποδίσουν τη ελευθερία κινήσεων των ηλεκτρονίων.

2. Στοιχεία ανάμιξης: Το ανοξείδωτο είναι ένα κράμα που γίνεται πρώτιστα από το σίδηρο και το χρώμιο, με τα ποικίλα ποσά άλλων στοιχείων όπως το νικέλιο, το μολυβδαίνιο, και το μαγγάνιο. Η παρουσία αυτών των στοιχείων ανάμιξης μπορεί να αναστατώσει την τακτική ροή των ηλεκτρονίων, που μειώνουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα του υλικού.

3. Κρυστάλλινη δομή: Η κρυστάλλινη δομή του ανοξείδωτου έχει επιπτώσεις επίσης στην αγωγιμότητά της. Η παρουσία διάφορων στοιχείων ανάμιξης μπορεί να οδηγήσει σε ένα πιό σύνθετο και λιγότερο ομοιόμορφο κρυστάλλινο δικτυωτό πλέγμα, το οποίο μπορεί να εμποδίσει τη μετακίνηση των ηλεκτρονίων.

4. Κινητικότητα ηλεκτρονίων: Στα υλικά με την υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, όπως ο χαλκός, τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν σχετικά ελεύθερα μέσω του δικτυωτού πλέγματος κρυστάλλου. Εντούτοις, στο ανοξείδωτο, η μετακίνηση των ηλεκτρονίων περισσότερο περιορίζεται λόγω των παραγόντων προαναφερθε'ντων, που οδηγούν στη χαμηλότερη αγωγιμότητα.

5. Αντίσταση στη διάβρωση: Ένα από τα αρχικά πλεονεκτήματα του ανοξείδωτου είναι η εξαιρετική αντίστασή του στη διάβρωση. Αυτή η αντίσταση επιτυγχάνεται μέσω της παρουσίας χρωμίου, η οποία διαμορφώνει ένα παθητικό στρώμα οξειδίων στην επιφάνεια. Ενώ αυτό το στρώμα οξειδίων είναι ευεργετικό για την αντίσταση διάβρωσης, μπορεί επίσης να περιορίσει τη απευθείας επαφή μεταξύ του υλικού και του περιβάλλοντος περιβάλλοντος, τα οποία μπορούν περαιτέρω να εμποδίσουν τη ροή ηλεκτρονίων και να μειώσουν την αγωγιμότητα.

Εν περιλήψει, ο συνδυασμός στοιχείων ανάμιξης, κρυστάλλινης δομής, και άλλων υλικών ιδιοτήτων στα κράματα ανοξείδωτου συμβάλλει στη σχετικά φτωχή ηλεκτρική αγωγιμότητά τους έναντι των μετάλλων που επιλέγονται εσκεμμένα για την υψηλή αγωγιμότητά τους, όπως ο χαλκός και το αργίλιο. Ενώ το ανοξείδωτο να μην είναι η καλύτερη επιλογή για τους ηλεκτρικούς αγωγούς, ο μοναδικός συνδυασμός ιδιοτήτων του το καθιστά πολύτιμο για πολλές άλλες εφαρμογές.