Materiales conductores, ¿Qué son?, tipos y ejemplos

Los Materiales Conductores, son aquellos elementos que pueden ser empleados en función de su cualidad de resistencia mayor o menor, para permitir el tránsito o desplazamiento del calor o la electricidad a través de ellos. Un recurso de vital importancia en la actualidad para el desarrollo de cualquier tipo de tecnología. Te invitamos a conocer todos los beneficios ofrecidos al utilizar estos materiales, con una diversidad de aplicaciones.

Introducción

El ser humano hace uso de todos los recursos que tiene a su alcance para lograr mediante su utilización, mejorar su calidad de vida; uno de ellos y ampliamente empleado, es sin lugar a dudas la electricidad; elemento sin el cual sería muy difícil subsistir, pues nos hemos acostumbrado a todos sus beneficios y utilidades que revisten dentro del desarrollo de las actividades del acontecer diario.

Para que el uso de la energía pueda ser efectivo, las ciencias tecnológicas han alcanzado grandes avances, durante el descubrimiento de la capacidad ofrecida por algunos materiales, de poder tener la capacidad de ser conductores o aislantes.

Entendiéndose en este orden de ideas como conductores, los que permiten la conductividad de la energía a través de ellos; mientras que los aislantes, cuentan con una propiedad opuesta, en vista de que son aquellos en los que los electrones no circulan libremente, es decir, no dejan pasar la energía a través de ellos.

Por lo cual estos dos elementos son vitales para el desarrollo de todos los sistemas eléctricos, los conductores facilitando el paso de la electricidad y los aislantes, bloqueando este paso en aquellos casos en que sea necesario.

En esta oportunidad estaremos dando a conocer un interesante tema sobre los Materiales Conductores, con la finalidad de que se puedan identificar e utilizar con seguridad; como herramienta para la solución de un determinado problema que se pueda presentar, en el desarrollo de las actividades cotidianas de los seres humanos.

¿Qué son los Materiales Conductores?

Los Materiales Conductores se definen como aquellos que permiten la circulación libre de los electrones, que son uno de los componentes fundamentales del átomo, los cuales se encuentran presentes como parte de la electricidad, que es a su vez una energía que puede producir efectos, luminosos, caloríficos, mecánicos, químicos entre algunos otros.

Siendo importante a este punto saber, que la separación o el movimiento realizado por el desplazamiento de los electrones es lo que da origen precisamente a los átomos, que conforman la electricidad.

Cuando un objeto es elaborado a base de un material conductor, se le está dando la característica de que pueda permitir la transferencia de una carga a través de toda su superficie; especialmente cuando esta carga es transferida en un lugar determinado, donde pueda posteriormente distribuirse con mayor rapidez a la superficie del objeto completamente.

La carga aplicada a los Materiales Conductores, se debe al movimiento de los electrones; pero por otro lado contando con la característica ofrecida por este tipo de material, las cargas de energía son transportadas por él, de partícula a partícula.

Incluso si un conductor se encuentra cargado de energía, tiene la propiedad de transmitir a la vez esta energía a otro objeto; siendo su comportamiento más efectivo, cuando este también está basado en un material conductor. Por lo cual es importante saber diferenciar adecuadamente que son materiales conductores y aislantes.

Materiales Conductores

Los Metales 

Los metales son la máxima representación en lo que a conducción eléctrica se refiere, esto debido precisamente a su configuración electrónica; en vista de lo cual la mayor parte de ellos cuentan ente uno y tres electrones formando su última capa.

Este tipo de materiales conductores, cuentan también con una serie de características que los identifican y por lo cual suelen tener una amplia utilización a nivel industrial, entre las cuales se destaca.

  • Sólidos estando a temperatura ambiente, salvo el mercurio que se presenta líquido. Mientras que por otro lado son resistentes a las fuerzas de tracción.
  • Pueden reflejar luz, se corren y también oxidan, generalmente cuando están en contacto con el agua.
  • Maleables, por lo cual se les transforma con facilidad en alambres o laminas; y además dúctiles mediante lo cual se les transforma en hilos.
  • Buenos conductores de electricidad, de calor y con baja electronegatividad y alta densidad. Mientras algunos también cuentan con magnetismo.
  • Es su mayoría forman parte de los minerales que se encuentran en la corteza terrestre o dentro del agua de mar.
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Por ejemplo el oro es un material conductor de energía, que posee una alta conductividad en comparación con otros metales; mientras que el cobre es también de excelente conductividad y amplio uso dentro de la industria; pero el hierro presenta menor conductividad, no obstante de ello es eficiente, y por otro lado muy versátil para elaborar electroimanes, motores y otros elementos.

¿Qué son los Materiales Semiconductores?

Los materiales semiconductores, pueden ser definidos como aquellos que cuenta con una doble función de acuerdo a las condiciones a las cuales son sometidos; siendo posible que sean tanto conductores como aislantes según el caso.

Sin embargo, para ser considerados como semiconductores, dependerá de las condiciones a la cuales sean sometidos como es el caso de presión, radiación, temperatura, y campos tanto eléctrico como magnético.

Un ejemplo de semiconductor es el Silicio, elemento químico metaloide, y considerado como el segundo en abundancia dentro de la corteza de la tierra. Luego está el Germanio, semimetal empleado en la realización de transistores para aparatos electrónicos y foto detectores.

Otro de los semiconductores que se han comenzado a utilizar en la actualidad es el Azufre, un no metal bastante abundante en las regiones volcánicas; el cual luego es reducido a sulfuros, sulfosales y otros. Siendo uno de sus interesantes usos; en la fabricación de baterías.

Como ejemplo de semiconductores se pueden mencionar cadmio, boro, aluminio, galio, indio fósforo, arsénico, antimonio, selenio, telurio. También se incluyen orgánicos como antraceno naftaleno, hidrocarburos polinucleares, polímeros y otros.

¿Qué son los Materiales Superconductores?

Estos son materiales que prácticamente se acondicionan para que cuenten con esta capacidad, en donde se les proporciona propiedades para que cuente con resistencia, sin que pierda energía, creándoles las condiciones idóneas para ello.

Son materiales sometidos a procesos mediante la cual se disminuye la temperatura, casi siempre empleando nitrógeno líquido o helio, con los cual se les modifica la magnitud de sus propiedades de tipo eléctrico; luego de lo cual se les elimina la resistencia al paso de la corriente.

Esta es una condición de superconductividad, creada basándose en el principio de que la resistencia eléctrica de un material metálico como conductor, va decreciente en la medida que la temperatura va disminuyendo.

Los materiales superconductores se pueden clasificar en dos tipos básicamente que son.

  • Tipo I, los que son básicamente empleados desde un cableado eléctrico hasta en microchips de computadoras. Dentro de los elementos que conforman la tabla periódica, al menos la mitad de ellos pueden se transformados en superconductores, empleando para ello niveles de temperatura y presión adecuados.
  • Tipo II, en este grupo se engloban los compuestos metálicos como puede ser el caso del plomo o cobre; en donde se considera que su condición de superconductividad es alcanzada a una temperatura más elevada que los del tipo I.

Cabe destacar que los materiales superconductores son muy codiciados, puesto que no presentan ningún tipo de resistencia eléctrica, mientras que por otro lado, no producen calor, ni pierden energía, lo que les hace ser extraordinariamente eficientes.

Materiales Conductores

¿Qué son los Materiales Aislantes?

Entramos en este punto a considerar los materiales aislantes, que a diferencia de los conductores; ellos impiden el libre tránsito o flujo de los electrones; es decir, bloquean el paso de los átomos y de las moléculas.

Cuando una carga eléctrica se transfiere a un aislante, aplicado en un lugar específico, esta se mantiene en su posición inicial de carga, sin desplazarse, pues las partículas aislantes del material, no permitirán su libre flujo de electrones.

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Destacándose por otro lado, que esta carga muy rara vez, se distribuirá de manera uniforme, sobre la superficie del material aislante. Por lo cual estos materiales no tienen utilidad desde el punto de vista de transferencia de carga; no obstante juegan un rol importante en investigaciones electrostáticas y otras manifestaciones similares.

Estos aislante son vitales en la prevención de accidentes, por lo cual generalmente los objetos creados con la finalidad de conducir electricidad, suelen ser montados o protegidos con elementos aislantes, donde además se evita también la incidencia de cortocircuitos y protege a las personas de ser electrocutadas al momento de manipularlos.

Por ello se pueden manejar ciertos objetos con toda seguridad, sin que el operario sufra una descarga eléctrica. Para citar un ejemplo que permita entender este proceso, les indicamos que realizando un experimento con latas de aluminio, las cuales pueden ser conductores eléctricos; evitamos el contacto con la corriente, contándolas en vasos plásticos que serán los aislantes que nos permitan de manera segura su manipulación.

En este orden de ideas, hablando de materiales aislantes, les sugerimos aprovechar la oportunidad de conocer Manualidades con Botellas de Plástico

Ejemplos de materiales conductores y aislantes

Como se ha observado los materiales conductores tienen la capacidad de permitir el paso de electrones libremente, con lo cual dan origen a una carga eléctrica, entre los cuales se pueden destacar varios tipos de ellos como los que les mencionamos a continuación.

Metales

Uno de los mejores conductores de calor y electricidad entre los cuales se destaca el cobre, hierro, oro, plata, zinc, níquel, platino, plomo, cadmio, mercurio,  aluminio, acero, latón, entre algunos otros. Suelen ser empleados como primera opción entre los materiales conductores en general, esto se debe a su amplia gama de tipos y a sus múltiples cualidades.

Soluciones acuosas de sales

En donde se encuentran involucrados dos disolventes, siendo el mayor componente el agua; en donde la solución como tal se vuelve conductora, debido a la presencia de la carga dieléctrica que se mantiene constante gracias a las sales. Cabe destacar, que el agua sucia es un buen conductor de la electricidad. Debido a que el agua en condición de pura no tiene buena conductividad, ya que la corriente necesita la presencia de iones en ella, que una vez disueltos en el agua es entonces, cuando cuenta con amplia conductividad. Por ejemplo el agua del mar es un buen conductor de electricidad, también vinagre e hidróxido de amonio.

Grafito

Es un mineral de carbono, que se emplea por tener la propiedad de buen conductor de la electricidad, y además tiene la particularidad de ser un material no metálico, se puede encontrar fácilmente y en abundancia, por lo que se considera de fácil acceso, a la hora de requerir materiales conductores.

Cuerpo humano

Aunque no lo crean, es un conductor de electricidad, debido a que cuenta como parte de sus componentes vitales, un 70% de agua ionizada. De igual manera como se ha conocido, los materiales aislantes son aquellos que nos permiten realizar la manipulación de los conductores, de tal manera en que no representen un riesgo, o que se pueda producir un grave accidente de electrocución. Algunos ejemplos de este tipo de materiales los consideramos mediante los siguientes puntos.

Madera

Un material que es obtenido del tronco de los árboles y que por un lado puede ser cuando presenta sales y humedad conductor; pero que en línea general es empleado como aislante de gran utilidad en la fabricación de estructuras para proteger equipos conductores de electricidad, o como postes para el tendido eléctrico en un sistema de iluminación.

Arcilla Expandida

Material que se obtiene de la arcilla natural, empleado dentro de la industria como agregado en la fabricación de morteros, hormigones y otros elementos, mediante los cuales se aíslan ciertas áreas dentro de una construcción. A pesar de que los procesos de construcción han evolucionado en la utilización de materiales complejos, la arcilla expandida, aun forma parte de los materiales comunes en la construcción gracias a su sencillo proceso de obtención y su cualidad amigable con el medio ambiente.

Silicato

Se trata de una sal que se obtiene combinado una base con un ácido silícico; empleado tanto como material de construcción, fabricación de refractarios, vidrios y otros objetos que luego son empleados por ser aislante eléctricos. Este material, aunque poco conocido para muchos, suele ser parte de los materiales más comúnmente utilizados en el hogar.

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Cerámicas de Óxidos

Con este material se pueden cubrir superficies que están expuestas a grandes temperaturas; siendo además empleado, durante la fabricación de la bujías, como elemento aislante. Este material soporta altas temperaturas y tiene diversos usos en variados campos, desde el campo automotriz al culinario y muchos otros.

Corcho

Se trata de un material que es obtenido de la corteza de árboles como el alcornoque; el cual tiene la característica de ser impermeable, ligero, de poca densidad y elástico; todo lo cual permite emplear varias capas de él, en la formación de un elemento perfectamente aislante, no solo de la electricidad, sino del ruido, calor y otros elementos.

Vidrio

Se trata de una material que cuentan con algunas interesantes características, pues es duro y frágil a la vez, al igual que transparente o translúcido; obtenido del fundido de sílice a ciertas temperaturas con potasa o sosa, en las adecuadas cantidades, más alguna bases.

Es uno de los materiales de mayor utilización para la fabricación de objetos, pero donde ademas es empleado como aislante de corta o mediana tensión; donde el único obstáculo radica en que es delicado ante los golpes, y en consecuencia, se puede romper con facilidad.

Goma

La goma es una sustancia pegajosa y amorfa, que se endure estando en contacto con el aire; pero que se caracteriza por ser resistente y elástico. Puede ser obtenido mediante procesos químicos, a partir de una sustancia natural, que está presente en ciertas plantas. Con la goma espuma, se elabora un excelente aislante, que sirve también para evitar el ruido; el cual cuenta con la ventaja poder ser deformados sin romperse, y poder volver nuevamente a su estado original, si fuese el caso.

Óxido de Aluminio

Es un material que se conoce también con el nombre de alúmina, importante dentro de la elaboración de arcillas y esmaltes; pero que cuenta con una gran capacidad aislante, por lo cual se emplea para la elaboraciones de piezas que necesitan ser sometidas al fuego o a gran cantidad de calor, como en el caso de las bujías empleadas para el funcionamiento de algunos motores.

Cerámica

Este es un buen aislante, que además tiene la característica de tener una baja absorción de humedad, mientras que por otro lado es resistente a los golpes; siendo en este caso empleado dentro de la industria electrotécnica, para la protección de muchos componentes. En general su uso va desde industrial, a gran escala, hasta para trabajos manuales en el hogar.

Plástico

Es uno de los aislante más conocidos en el mundo, que por otro lado puede ser considerado como el mejor de todos, debido a que se caracteriza por tener una estreches en la unión de sus partículas, con los cual es prácticamente imposible que se liberen electrones en él, fácil de modelar y de amplia variedad de usos dentro de la industria.

Es importante aclara que no todos los materiales conductores cuentan con el mismo nivel de conductividad, ya que eso es algo que depende específicamente del material empleado; de igual manera, no todos los aislante tiene la misma capacidad de resistir el movimiento de los electrones, unos son más fuertes que otros en este sentido.

Por lo cual es necesario escoger de manera adecuada, cada uno de estos materiales, según el proyecto que se desee realizar, pues de ello depende el éxito de su funcionamiento; donde además se evita la presencia de accidentes, debida a una manipulación inadecuada de la energía eléctrica.

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