Co przewodzi prąd, a co nie + łatwy sposób na klej przewodzący

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Czas czytania: 3 min.

Dziś zajmiemy się sprawą niebagatelną nie tylko dla uczniów przed kartkówką z fizyki. Wielu internautów często poszukuje odpowiedzi na pytania o elektroprzewodnictwo. Temat jest szeroki, a właściwości fizyczne różnych materiałów bardzo zróżnicowane. W razie konieczności zasięgnięcia informacji znajdziecie wszystko w jednym miejscu. 

Dziś – elektroprzewodnictwo, inaczej: konduktywność, przewodność elektryczna właściwa, przewodnictwo elektryczne właściwe – plastiku i klejów ważne dla każdego majsterkowicza. 

Czym jest przewodnik elektryczny?

Jednym z pierwszych osiągnięć badań nad elektrycznością było stworzenie w latach 20. i 30. XVIII wieku podziału materiałów na przewodzące ją (przewodniki) oraz nie przewodzące jej (izolatory). Dziś interesują nas przewodniki elektronowe. Prąd płynie w nich dzięki istnieniu swobodnych elektronów. Podobnie niektóre materiały są izolatorami w postaci czystej, ale w połączeniu z innymi elementami albo zanieczyszczone mogą już przewodzić prąd. 

Srebro
Złoto
Stal
Miedź
Woda morska

Skąd wzięła się tutaj woda morska? H2O formalnie nie spełnia podanej definicji przewodnika. Może zachowywać się jak izolator lub w zależności od zawartości elektrolitów jak przewodnik elektrolityczny i jonowy. Najmniejsze jest przewodnictwo wody dejonizowanej, większe – pitnej, a jeszcze większe – wody morskiej. Jednak kąpanie się w jeziorze w trakcie burzy albo kręcenie włosów lokówką w wannie nadal co najmniej niewskazane. 

Czy plastik przewodzi prąd?

Wiele spośród tworzyw sztucznych to izolatory. Nie przewodzą prądu elektrycznego. Ale…

To nieprawda, że wszystkie tworzywa sztuczne nie przewodzą prądu elektrycznego.

Warto jednak zwrócić uwagę na polimery syntetyczne. Plastik to tylko potoczne określenie ogromnej grupy polimerów, które zrewolucjonizowały świat w ciągu ostatnich 60 lat. Nie bez powodu jesteśmy nazywani cywilizacją plastiku. W 2011 roku uzyskano tanie i wytrzymałe materiały elektroprzewodzące dzięki połączeniu metalu i polimerów, ale to osobny rozdział. 

Nie, plastik nie przewodzi prądu elektrycznego.

Pięć na grafice poniżej to czołówka. Gdybyście nie mieli akurat 24-karatowego diamentu pod ręką, to warto sprawdzić inne, ale do tego wrócimy. Uwaga – mowa o wodzie czystej, czyli destylowanej!

Guma
Woda
Oleje
Diament
Drewno

Czy klej przewodzi prąd?

Kolejnym pozornie błahym pytaniem jest to, czy klej „Kropelka” przewodzi prąd? Odpowiedź jest jasna:

Nie. Ani Kropelka, ani Super Glue, ani inne cyjanoakrylowe kleje
podobne np. do Cyjanopanu nie przewodzą prądu elektrycznego.

Cyjanoakrylan metylu (MCA) jest związkiem organicznym, który zawiera kilka grup funkcyjnych. Jest to bezbarwna ciecz o niskiej lepkości. Wykorzystywany jest jako główny składnik klejów cyjanoakrylowych. Można go spotkać pod wieloma nazwami handlowymi. 

A jeżeli potrzebujesz kleju przewodzącego? Załóżmy, że jest niedziela, sklep jest zamknięty, nie masz pod ręką lutownicy… istnieją szybkie alternatywy – zmieszaj z klejem opiłki aluminium, a otrzymasz klej przewodzący. 

Pełny przepis na końcu artykułu. Zawsze możesz też zamówić kleje na gorąco i nie tylko w Botland. 

Czy Poxipol przewodzi prąd?

W tej kwestii już trudniej znaleźć informacje. Niezupełnie wiadomo dlaczego – być może trzeba wiedzieć, jak dobrze pytać. Popularny Poxipol to epoksydowy klej dwuskładnikowy, a żywica epoksydowa jest dielektrykiem – nie przewodzi prądu. Z dodatkami takimi jak opiłki metalu staje się przewodnikiem. 

Zalewy epoksydowe i lakiery nadają się świetnie do uszczelnienia i zalewania elektroniki. A tam prąd płynie. Równie ciekawą opcją łączenia e-materiałów przewodzących prąd elektryczny są farby elektroprzewodzące

Czy szkło przewodzi prąd?

Najprościej:

Nie, szkło jest dobrym izolatorem.
Nie przewodzi prądu elektrycznego.

Szkło jednak może być przewodnikiem pod wpływem zmiany temperatury – podgrzane przewodzi prąd, a stopione już z pewnością.

Szkło wraz z wzrostem temperatury
staje się przewodnikiem jonowym.

Elektrochemia to rozległa dziedzina, i istnieje jeszcze jedna rodzina. 

Czym są półprzewodniki?

Pomiędzy izolatorami a przewodnikami znajdują się półprzewodniki. Półprzewodnik to materiał, który przewodzi prąd elektryczny gorzej niż przewodnik, ale lepiej niż izolator. 

  • zmieniają właściwości przez wprowadzanie domieszek,
  • znalazły zastosowanie głównie w produkcji elementów elektronicznych takich jak tranzystory, diody, układy scalone i elementy pamięci,
  • przewodzą prąd lepiej przy wzroście temperatury (odwrotnie niż przewodniki) – im wyższa temperatura, tym większa liczba swobodnych nośników ładunku.

Oprócz mniej znanego germanu:

Krzem jest dobrym półprzewodnikiem.

Na przewodnictwo mają wpływ kształt, wielkość i temperatura materiału. Wiele zależy także od odmian alotropowych. Jest tak w wypadku węgla – grafit jest dobrze przewodzi prąd i znajduje swoje zastosowanie wszędzie tam, gdzie potrzebne są kolektory napięcia, szczotki węglowe, taśmy przewodzące i podkładziny, prawdziwy diament zaś charakteryzuje się brakiem przewodnictwa prądu elektrycznego. Chcesz zbadać autentyczność diamentu? Sprawdź, czy przewodzi prąd. 

Metale i stopy dobrze przewodzące prąd

  • srebro (Ag)
  • miedź (Cu)
  • złoto (Au)
  • aluminium (Al)
  • cynk (Zn)
  • nikiel (Ni)
  • żelazo (Fe)
  • platyna (Pt)
  • mosiądz
  • brąz

Przykładowe izolatory prądu elektrycznego

  • powietrze
  • diament
  • suche drewno
  • sucha bawełna
  • plastik
  • asfalt
  • włókno szklane
  • suchy papier
  • porcelana,
  • kwarc

Jak zrobić klej przewodzący?

To naprawdę prosta sprawa. Musimy zaopatrzyć się w:

  • Dwuskładnikowy klej epoksydowy (5-minutowy)
  • Ołówek 2B – miękkie mają wiekszą zawartość czystego grafitu
  • Drobny papier ścierny o gradacji  co najmniej 300.

Składniki kleju wystarczy zmieszać z proszkiem grafitowym w stosunku 1:10 albo większym. Odrobina kleju i dużo proszku – im więcej sproszkowanego grafitu, tym lepszą konduktywność otrzymamy. Powierzchnia grafitu ma niewielkie tarcie, dzięki czemu doskonale można wymieszać duże ilości grafitu z niewielką ilością mocno płynnego kleju. 

Pomiaru rezystancji należy dokonywać po uprzednim zeszlifowaniu powierzchni bardzo drobnym papierem ściernym (min. gradacja 1000) albo silikonowym krążkiem. Po zaschnięciu otrzymamy twardą masę o dobrych właściwościach elektroprzewodzących. Zarówno grafit, jak i masa epoksydowa są odporne na codziennie spotykane substancje chemiczne i dobrze radzą sobie z ekstremalną temperaturą.

Podziel się:

Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Oskar Pacelt

Oskar Pacelt

Wierzy, że udany tekst jest jak list wysłany w przyszłość. W życiu najbardziej interesuje go prawda, pozostałych zainteresowań zliczyć nie sposób. Kocha pływać. Zajmuje się korektą tekstów (czyt. uprzykrzaniem życia współpracownikom), tłumaczeniami i ciekawostkami ze świata technologii.
Oskar Pacelt

Oskar Pacelt

Wierzy, że udany tekst jest jak list wysłany w przyszłość. W życiu najbardziej interesuje go prawda, pozostałych zainteresowań zliczyć nie sposób. Kocha pływać. Zajmuje się korektą tekstów (czyt. uprzykrzaniem życia współpracownikom), tłumaczeniami i ciekawostkami ze świata technologii.

Zobacz więcej:

Dodaj komentarz